大型化——21世纪中国水泥工业的发展趋势
4 天津院开发的大型预分解系统的技术特点
天津院早在七十年就进行新型干法的技术研究，八十年代初开发出国内第一条2000 t/d生产线，此后通过技术引进及自行开发相结合，设计投产了20多条2000 t/d生产线，配套设计了柳州3200t/d、三菱烟台3000 t/d，宁国、冀东一线、铜陵、秦皇岛浅野4000 t/d，大宇7200 t/d生产线，在此过程中天津院积累了丰富的大型预分解的生产调试经验，与此同时开发出一批具有自主知识产权的新装备，新技术，例如：高效低压损预热器，可控气流冷却机，辊式磨，超细高效选粉机及无烟煤煅烧技术，水泥窑低污染排放技术及有毒、有害物的利用技术，中、低温余热发电技术等。自行开发设计的4000 t/d带余热发电的预分解窑生产线的冀东顺利投产，目前稳定运行在4600 t/d水平，吨投资较引进的生产线明显降低。通过技术创新，使φ4×60窑的生产能力由2000 t/d提高到2500 t/d，其技术处于国际领先水平。2500 t/d熟料生产线的投资控制在2.5亿以下，吨熟料投资小于400元，设备可靠性大为提高，使工厂得到了良好的经济效益。自行开发的新一代4000 t/d，5000 t/d生产线已被业主所选用。通过一系列新技术、新设计，使5000 t/d熟料生产线热耗小于2969KJ/kg-熟料，电耗小于90kwh/t-水泥。生产线投资小于5亿人民币。在此过程中，天津院还使1000 t/d～5000 t/d级的主机装备系列化，已形成破碎机、粉磨设备（辊式磨、辊压机、球磨）、烧成设备（二档、三档回转窑，预热器，分解炉，第三代可控气流篦冷机、燃烧器）、收尘设备（大布袋收尘器、高浓度高负压电收尘，高浓订煤磨袋收尘，及各种高效小型袋收尘器）等设备型谱，能根据需建工厂的规模、区域位置、原燃料特征，资金情况等，通过各种加工试验及预测分析，进行综合选优配置，以建设投入产出比最佳的工厂。
天津院的新技术以及自行开发4000 t/d级生产线的成功运行，不但较同规模引进生产线投资大幅度降低，而且为6000 t/d级及以上规模生产线的开发典定了基础。
最近天津院正在着手进行“十五”重大装备开发项目“8000 t/d级生产线的技术与装备开发”，已就国内的制造加工水平有了全方位的了解，并已行成了切实可行的技术方案。在此过程中天津院还将开发出6000 t/d级，7000 t/d级的技术装备，以其在中国加入世贸组织后，能在国际竞争中占有一席之地。现就8000 t/d的技术特征介绍如下：
（1）国产化、大型化，力求国产化率达到75～80%及以上；
（2）技术和经济指标达到当今世界先进水平；
（3）通过本项目的开发，使我国新型干法水泥生产技术和装备的整体水平有一个明显的提高；
（4）充分发挥国内各行业的技术实力，实现高起点、高水平。
8000 t/d级大型预分解窑生产线技术与装备的技术指标为：
·水泥产品质量符合世界先进水平（ISO标准）的要求；
·熟料热耗≤2885KJ/kg（690kcal/kg）；
·水泥综合电耗≤90kwh/t（P.Ⅱ52.5，细度340m2/kg）；
·劳动生产率≥8000t水泥/人·年；
环保达到国际先进水平（粉尘排放≤50mg/Nm3；NOx排放量≤50mg/Nm3（标））。其主要技术特征和开发要点：
（1）石灰石采用大型单段锤式破碎机，能力1800t/h。关键技术大功率破碎机的驱动方式、耐磨件尺寸增大后的质量均匀性。
（2）石灰石预均化堆场，石灰石的储量要求在5—6万吨，均化效果应达到5—8。圆形/长形的堆取料机，堆料能力1800t/h、取料能力800t/h。重点在堆料能力1800t/h左右的悬臂式皮带堆料机，特别是堆取料机的液压升降系统、传动装置和电气控制系统。
（3）粉磨系统
粉磨系统生料粉磨水泥粉磨煤粉粉磨
窑磨比数一窑两磨一窑两磨一窑一磨
产品要求R80μm=12～14%比表面积3600R80μm=12%
～3700cm2/g
系统能力2×320t/h2×240t/h1×60t/h
粉磨系统辊磨外循环辊压机联合粉磨辊式磨
系统总功率kw～4781/6200～8210/9460～1495/2000
单位电耗kwh/t14.9434.2024.9
（4）原燃料适应能力强、NOx排放量低，综合能耗低的烧成系统
回转窑：鉴于两档窑目前在国际上尚未扩大到5800t/d以上规模，故8000t/d生产线仍采用三档支承常规窑。采用新型轮带、托轮及新型结构的双传动，对机械化砌砖所需装备也一同解决。注重窑内特别是高温带与前后窑口用耐火材料研究，提高质量与使用寿命。
预热预分解系统：采用天津院开发的高效低压损大蜗壳型旋风筒、低NOxTDF型分解炉。为求系统比较简单，在燃用一般烟煤时，采用6级双列单炉（在线）预热、预分解系统方案，其一级筒喂料可设分料换向装置以备原料综合水分较高时可改用5级操作。如有需要采用低挥发分或无烟煤时，可技用装置1～2个预燃炉（离线）的组合式炉或其它炉型。
熟料冷却机：在总结国内已有开发应用新型篦冷机的基础上，新开发一套满足8000t/d预分解窑用的带空气梁的可控气推动篦式冷却贡，或性能更优的篦式冷却机。
（5）自动控制系统
1）适合于8000 t/d水泥工厂环境的计算机集散型控制系统；
2）交流变频节能技术及变频调速装置的应用；
3）现场总线在水泥生产线的应用；
4）窑、磨优化控制软件，生料质量控制系统，在线检测。模糊逻辑、神经元技术；
5）计算机网络技术、智能技术在水泥工厂生产控制、信息管理的应用；
6）Internet远程诊断技术，专家系统；
7）电机及工艺设备保护器件与机械设备配合；
8）大型机电设备的保护智能化。
该项目完成后，从装备大型化的角度，与四条2000 t/d级生产线相比，预计节约标准煤20000t/年，节电3200万kwh/年，劳动生产率提高约4倍。从装备国产化的角度来看，与全套进口设备相比，可节约投资约5亿人民币。
该项目的完成，有利于进一步提高我国新型干法水泥生产技术水平，改变我国现有的水泥工业中不合理规模结构、技术结构和产品结构，促进产业结构的调整，提高企业的经济效益。
另外，在改变国内整个水泥工业面貌的同时，更有利于扩大我国水泥工业技术与装备的出口，促进我国水泥工业技术装备走进国际市场。同时，该项目的完成也将带动我国相应机械工业的技术进步与发展。
5 结语
水泥装备大型化是水泥装备现代化的标准之一，水泥装备大型化不是原有设备简单放大，必须与先进的工艺技术及控制技术相结合。中国已具备大型化装备开发、应用的技术基础，通过充分发挥国内各行业的技术实力，“外引内联”，使国产大型化装备在高起点、高水平下运作，以其独特的经济技术优势，立足于国际竞争大舞台。
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