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        高寒地區(qū)水泥廠冬季粘濕物料的處理

        2018-04-02 05:55:00張江濤劉保良
        水泥技術(shù) 2018年1期

        張江濤,劉保良

        1 基本概況

        我公司為東北地區(qū)設(shè)計(jì)了十幾條水泥生產(chǎn)線,積累了較豐富的東北地區(qū)冬季粘濕物料防堵防凍設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),但實(shí)際生產(chǎn)中仍存在諸多問題。另外,近年來我公司承擔(dān)的國外項(xiàng)目逐漸增多,設(shè)計(jì)難度也逐漸增大,其中俄羅斯、土耳其等高寒地區(qū)項(xiàng)目中的粘濕物料處理成為業(yè)界面臨的主要難題。為此,我們對東北高寒地區(qū)的雙陽、明城、哈爾濱、浩良河等數(shù)條水泥生產(chǎn)線的粘濕物料處理進(jìn)行了專項(xiàng)調(diào)研,并對調(diào)查情況進(jìn)行了總結(jié)分析,提出了三個(gè)生產(chǎn)工藝處理方案流程,供高寒地區(qū)粘濕物料堵凍處理的設(shè)計(jì)參考。

        2 項(xiàng)目案例

        2.1 亞泰雙陽水泥廠

        亞泰雙陽水泥廠有6條生產(chǎn)線,均為我公司設(shè)計(jì)和主機(jī)設(shè)備供貨。一線到四線均為2 000t/d生產(chǎn)線,五線和六線為5 000t/d生產(chǎn)線。

        (1)該廠氣候條件

        歷年年平均氣溫4.8℃,極端最低氣溫-38.4℃。

        (2)六條生產(chǎn)線原料水分及原料干基配比(表1)

        (3)原料處理工藝及設(shè)備(表2)

        (4)原料處理流程(圖1)

        (5)冬季物料處理環(huán)節(jié)采取的措施

        據(jù)工廠生產(chǎn)管理者介紹,2004年前原料配料采用粘土,由于國家對土壤資源調(diào)控,從2004年后全部改用粉煤灰代替粘土,鎳渣代替鐵礦石進(jìn)行生產(chǎn)。

        表1 六條生產(chǎn)線原料水分及原料干基配比,%

        表2 雙陽廠原料處理工藝及設(shè)備

        圖1 雙陽廠原料處理流程簡圖

        從以前使用粘土的情況來看,要將冬季所用粘土用量計(jì)算出來,在每年的10~11月利用推土機(jī)及挖掘機(jī)對粘土進(jìn)行翻動(dòng)晾曬,通過翻晾使粘土松散并可使水分降低大約5%以上,粘土晾曬1~2個(gè)月后再堆放到堆棚里,這樣處理后基本解決了粘土在生產(chǎn)過程中的凍堵問題。

        對于粘濕料倉,倉頂進(jìn)料口以及皮帶秤出料口均加設(shè)格柵篦子(見圖3),防止凍結(jié)的大塊粘土進(jìn)倉進(jìn)磨;倉內(nèi)鋪設(shè)耐磨的高分子樹脂襯板,倉錐部外敷設(shè)熱蒸氣或熱水管并做外保溫(見圖3);磨頭倉錐體加振打電機(jī),當(dāng)出料口斷料時(shí)啟動(dòng)振動(dòng)器進(jìn)行瞬時(shí)振打;調(diào)配站或磨頭倉建筑進(jìn)行全封閉采暖保溫。原煤倉冬季下料也易堵,其采暖保溫方式同原料調(diào)配倉。

        鐵礦石、鋁礬土等輔料進(jìn)廠后,采用露天加堆棚的儲料方式,但盡量堆存在堆棚里,避免冬季雨雪增濕物料。無雨雪時(shí),先用堆棚外的物料,堆棚里的物料作為備用或應(yīng)急之用。生產(chǎn)操作時(shí),為保證物料輸送順暢,停磨檢修時(shí)調(diào)配倉內(nèi)不存濕性物料。

        原煤輸送膠帶機(jī)角度偏大,冬季運(yùn)行時(shí)皮帶上的凍狀原煤易打滑,膠帶機(jī)尾部落料點(diǎn)應(yīng)有水平段。建議設(shè)計(jì)時(shí),依據(jù)物料的水分考慮膠帶機(jī)輸送角度。例如,水分為≤10%~12%的原煤,其膠帶機(jī)輸送角度≯8°;粘土類粘濕物料膠帶機(jī)≯12°。下料點(diǎn)均處于水平。

        該項(xiàng)目通過采取以上措施后,冬季粘濕料凍結(jié)、堵塞、打滑的故障率大大降低,提高了生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率。

        雙陽水泥廠粘濕物料處理過程中的一些典型照片見圖2~7。

        2.2 亞泰明城水泥廠

        亞泰明城水泥廠有兩條5 000t/d熟料水泥生產(chǎn)線,均為天津水泥院設(shè)計(jì)和主機(jī)設(shè)備供貨。

        (1)廠址氣候條件

        歷年年平均氣溫4.8℃,極端最低氣溫-38.4℃,廠址距雙陽廠20km。

        (2)原料水分(表3)

        (3)原料處理工藝及設(shè)備(表4)

        表3 原料水分,%

        (4)原料處理流程(圖8)

        (5)冬季時(shí)在物料處理環(huán)節(jié)采取的措施

        據(jù)工廠生產(chǎn)管理者介紹,2007年前原料配料采用粘土,也是在秋季進(jìn)行晾曬處理。但由于國家對土壤資源的調(diào)控,2007年后明城廠用粉煤灰代替粘土進(jìn)行生產(chǎn)。

        在露天堆場、輔料及煤下料口都增設(shè)了格柵

        圖2 磨頭倉錐部采暖保溫

        圖3 粉煤灰板式喂料機(jī)下料口加格柵板

        圖4 硅石磨頭倉錐體增加振打電機(jī)

        圖5 硅石磨頭倉下料口增加格柵板

        圖6 調(diào)配鋼倉底部利用電加熱板加熱倉體

        圖7 板式喂料機(jī)內(nèi)壁增加樹脂襯板

        生料磨形式原料堆存及上料形式調(diào)配倉形式板,防止大塊物料進(jìn)入預(yù)均化庫;在煤下料斗上加振打器。

        表4 明城廠原料處理工藝及設(shè)備

        圖8 原料處理流程簡圖

        鐵礦石水分大,含土較多,在輔料堆場內(nèi)加入少量較干的硅石,利用挖掘機(jī)進(jìn)行攪拌,提高鐵礦石的流動(dòng)性;鐵礦石堆場取料時(shí),盡量取料堆里側(cè)未凍結(jié)的物料,同時(shí)挑出大塊物料。

        原料調(diào)配站內(nèi)部采用暖氣或燒火爐的方式進(jìn)行保溫,避免濕性物料與倉壁凍結(jié)。

        在冬季生產(chǎn)時(shí)始終保持調(diào)配庫內(nèi)料位恒定(以避免倉內(nèi)竄入冷風(fēng))。當(dāng)出現(xiàn)較長時(shí)間停磨時(shí),大量冷風(fēng)漏入倉口容易凍料堵塞。若出現(xiàn)凍堵料時(shí),主要通過放炮及切割料斗放料進(jìn)行處理。

        原料卸車坑及調(diào)配庫倉內(nèi)加設(shè)樹脂襯板,但冬季作用不大;另外建議設(shè)計(jì)調(diào)配倉時(shí)加大錐部出料口,增加捅料孔,或加攪拌裝置,保證下料的流暢。

        收塵器脈沖閥及閥門執(zhí)行器通過加設(shè)伴熱帶及電熱帽等形式進(jìn)行保溫,否則在環(huán)境溫度為-15℃左右時(shí),閥膜片凍硬失靈。

        原煤倉利用煤磨循環(huán)風(fēng)管熱風(fēng)對倉體進(jìn)行保溫,避免煤與倉壁凍結(jié)。

        亞泰明城廠原料處理一覽圖見圖9~14。

        2.3 浩良河水泥廠

        浩良河水泥廠現(xiàn)有兩條生產(chǎn)線,第一條2 000t/d生產(chǎn)線為南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì),第二條5 000t/d生產(chǎn)線為南京凱盛國際工程有限公司設(shè)計(jì)。

        圖9 預(yù)均化庫鐵礦石摻入部分硅石

        圖10 粉煤灰聯(lián)合儲庫

        圖11 火車卸煤機(jī)

        圖12 鐵礦石露天堆場 

        圖13 硅石下料口增設(shè)格柵板

        圖14 調(diào)配庫底部加爐子提高環(huán)境溫度

        表5 原料水分,%

        表6 浩良河廠原燃料處理工藝及設(shè)備

        (1)廠址氣候條件

        歷年年平均氣溫2.2℃,極端最低氣溫-38.6℃。

        (2)原料水分(表5)

        (3)原燃料處理工藝及設(shè)備(表6)

        (4)原料處理流程簡圖(圖15)

        (5)冬季在物料處理環(huán)節(jié)采取的措施

        廠里自有粘土礦,礦山離廠區(qū)不到10km。每年入冬之前對粘土進(jìn)行秋翻兩遍,翻耕1.5m厚度相當(dāng)于當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸?,晾曬過的粘土回填入坑內(nèi),對凍土層以下的粘土原料起到保溫的作用以備冬季正常取料。

        粘土用汽車運(yùn)輸進(jìn)廠后露天堆存,生產(chǎn)時(shí)用汽車挖掘機(jī)對原料進(jìn)行翻撥,將大塊物料砸碎或剝離出來,待入春化凍后使用。采用挖掘機(jī)預(yù)混粘土與干爐渣,一塊進(jìn)行翻撥,增加原料的流動(dòng)性,防止粘結(jié);混合料通過裝載機(jī)上料,在線配料,但配料量不穩(wěn)定,入窯生料波動(dòng)較大。另鐵質(zhì)原料和硅石采用離線配料,入料較穩(wěn)定。

        粘土上料斗頂部加300mm×250mm的格柵,大塊的粘土物料剝離出來或人工采用風(fēng)鎬破碎。

        粘土上料的板式喂料機(jī)底部加設(shè)火爐,防止冬季板式喂料機(jī)板縫凍料卡堵。

        煤及輔料堆場物料凍住取不出來時(shí),用挖掘機(jī)及人工對物料的端面進(jìn)行翻撥處理。

        調(diào)配庫底鋼倉未做保溫及采暖,內(nèi)部增加樹脂襯板,倉下料錐體加捅料孔,調(diào)配庫全封閉。

        浩良河廠原料處理一覽圖見圖16~21。

        2.4 哈爾濱水泥廠

        哈爾濱水泥廠共有四條生產(chǎn)線,第一條1 000t/d,原料調(diào)配為石灰石、硅石、鐵粉;第二條2 500t/d,原料調(diào)配為石灰石、粘土、鐵粉;第三、四條5 000t/d,原料調(diào)配為大理石、硅石、尾礦、硫酸渣。此次我們重點(diǎn)調(diào)查第一、二條生產(chǎn)線的原料處理系統(tǒng)。

        圖15 浩良河廠原料處理流程簡圖

        圖16 粘土和干爐渣用挖掘機(jī)預(yù)混

        圖17 干爐渣堆場

        圖19 板式喂料機(jī)下部加爐子保持溫度 

        圖20 硅石進(jìn)入預(yù)均化庫

        圖21 調(diào)配倉錐體加樹脂襯板和捅料孔

        (1)廠址氣候條件

        歷年年平均氣溫3.6℃,極端最低氣溫-38.1℃。

        (2)原料配比及原燃料水分(表7)

        (3)原燃料處理工藝及設(shè)備(表8)

        (4)2 500t/d原料處理流程簡圖(圖22)

        (5)冬季在物料處理環(huán)節(jié)采取的措施

        粘土供貨分包給供應(yīng)商,水泥廠在每年的十月份將冬季所需粘土量提供給供應(yīng)商做準(zhǔn)備,供應(yīng)商將粘土在入冬前進(jìn)行晾曬,保證粘土水分控制在16%以下。

        在入廠前確保粘土等輔助物料中的大塊及凍塊物料已被挑出,廠內(nèi)沒有設(shè)置破碎工藝,并且采取按需供料的方式,每天輸送物料進(jìn)廠,不在廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行長期堆存。

        粘土和鐵礦石上料倉頂部加設(shè)長條鋼篦板,過濾掉大塊的粘土物料,料倉內(nèi)只存少量料,盡量讓物料流動(dòng)起來,倉內(nèi)部加設(shè)高分子樹脂襯板,倉底角度大的兩側(cè)做保溫,倉壁上加電熱管,并在合適位置加設(shè)捅料孔。

        表7 原料配比及原燃料水分,%

        表8 哈爾濱廠原燃料處理工藝及設(shè)備

        圖22 哈爾濱廠2 500t/d原料處理流程簡圖

        原煤倉做保溫,在倉底錐壁外表面上加設(shè)鋼板,以便棚倉時(shí)進(jìn)行人工振打;1 000t/d調(diào)配倉錐體內(nèi)部加樹脂襯板,外部加電加熱管并保溫。

        哈爾濱廠原料處理一覽見圖23~28。

        3 對比分析與簡要評價(jià)

        3.1 對比分析

        我們對雙陽、明城、哈爾濱、浩良河四個(gè)水泥廠調(diào)查發(fā)現(xiàn),這四個(gè)水泥廠在冬季時(shí)處理粘濕物料的措施有相似之處,對比分析后歸納如下:

        (1)對于冬季使用的粘土應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理。即在秋季將粘土進(jìn)行晾曬,降低和控制粘土含水量(≤16%~18%)。

        (2)工廠內(nèi)粘土應(yīng)單獨(dú)儲存,采用吊車庫儲存和抓斗起重機(jī)取料(冬天用挖掘機(jī)協(xié)助取料)。操作時(shí)盡量減少粘土在儲庫、調(diào)配庫等地的停留時(shí)間。

        (3)在卸料坑等下料口處設(shè)置格柵板。去除大塊物料,防止物料在輸送過程中卡堵。

        (4)在粘土磨頭倉、調(diào)配庫設(shè)置捅料孔、振打裝置。內(nèi)部增加樹脂襯板(基本無大塊堅(jiān)硬物料時(shí)),外部設(shè)置保溫。

        (5)提高調(diào)配庫底、磨頭倉周圍的環(huán)境溫度,保證粘濕物料輸送設(shè)備正常運(yùn)行。

        3.2 簡要評價(jià)

        東北四廠粘濕物料處理的特點(diǎn)、相應(yīng)出現(xiàn)的問題及簡要評價(jià)見表9。

        4 結(jié)語

        4.1 高寒地區(qū)實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題

        圖23 粘土堆棚 

        圖24 堆棚內(nèi)粘土

        圖25 粘土堆棚用抓斗起重機(jī)取料

        圖26 下料口增加格柵板 

        圖27 粘土下料經(jīng)皮帶秤送至入磨膠帶機(jī) 

        圖28 粘土調(diào)配倉下錐體設(shè)有電加熱管

        表9 東北四廠粘濕物料處理的特點(diǎn)、相應(yīng)出現(xiàn)的問題及簡要評價(jià)

        (1)粘土水分的處理:在入冬之前對粘土進(jìn)行秋翻、晾曬,到入冬后將粘土放入儲庫儲存,以備冬季使用,這樣可在一定程度上消除粘土因過粘和過濕而影響生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率的問題。

        (2)在冬季適當(dāng)增加取料設(shè)備工作班制,從而使調(diào)配倉盡量處于低料位運(yùn)行,以便設(shè)備故障停車時(shí),減輕清堵工作。

        (3)粘土等粘濕物料在堆棚堆存時(shí),可適當(dāng)摻入少量爐渣、石灰石等干性物料進(jìn)行預(yù)混,提高其流動(dòng)性,并利用挖掘機(jī)等設(shè)備持續(xù)翻料,避免因長期堆存導(dǎo)致物料結(jié)塊。

        (4)對于物料的轉(zhuǎn)接部位,例如卸車坑、轉(zhuǎn)運(yùn)站等地點(diǎn)增加崗位和巡檢人員。

        4.2 高寒地區(qū)粘濕物料處理在工藝設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題

        (1)高粘濕物料采取在線配料的方案,直接入磨。

        (2)對粘濕物料設(shè)計(jì)時(shí)宜采用吊車庫的形式,利用抓斗起重機(jī)取料。

        (3)卸車坑均加鋼格柵,將結(jié)塊物料及時(shí)取出,同時(shí)可加設(shè)振打電機(jī)利于下料。

        (4)卸車坑及調(diào)配倉內(nèi)鋪設(shè)高分子樹脂襯板,避免物料粘結(jié)庫壁。

        (5)對原煤倉、磨頭倉部位做保溫,可采取加電熱板、通高溫水蒸氣、熱水等采暖措施,盡量提高料倉溫度。

        (6)對于高寒地區(qū)的水泥生產(chǎn)線,應(yīng)盡量采用封閉的布置方式,減少露天布置,可使車間溫度不至于過低而影響生產(chǎn),同時(shí)也便于工人的生產(chǎn)操作。

        (7)物料轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)處膠帶機(jī)角度不宜過大,設(shè)計(jì)要比正常設(shè)計(jì)角度值略低,同時(shí)入膠帶溜子要做成靴型,使物料流向與膠帶機(jī)運(yùn)行方向一致。

        (8)調(diào)配庫倉底在錐部應(yīng)多設(shè)置捅料孔,配合設(shè)置振打電機(jī)及空氣炮,利于下料。

        (9)袋收塵器脈沖閥需要采用溫控箱進(jìn)行保溫。

        (10)板式喂料機(jī)導(dǎo)料槽內(nèi)壁設(shè)置樹脂襯板,防止邊壁粘料影響板式喂料機(jī)輸送能力。

        4.3 粘濕物料處理流程建議

        4.3.1粘濕物料處理流程一(圖29)

        優(yōu)點(diǎn):物料在線配料,避免了堆存及調(diào)配倉下料的問題,另外增加在線分析儀可以保證入窯生料的穩(wěn)定性。

        圖29 粘濕物料處理流程一

        圖30 粘濕物料處理流程二

        缺點(diǎn):粘濕料前期預(yù)處理量較大,生產(chǎn)成本較高;吊車庫建設(shè)成本高,增加了在線分析儀,造成一次性投資較高。采用長形預(yù)均化庫堆存,使用橋式斗輪取料機(jī),還需要進(jìn)一步論證其可靠性。

        4.3.2粘濕物料處理流程二(圖30)

        優(yōu)點(diǎn):一次性投資低。

        缺點(diǎn):物料上料自動(dòng)化程度低,增加了人工;配料波動(dòng)大,入窯生料不穩(wěn)定。

        4.3.3粘濕物料處理流程三

        增加粘濕料烘干機(jī),利用窯的廢氣或自加熱風(fēng)爐。烘干以后按正常流程處理即可。

        優(yōu)點(diǎn):可以完全解決粘濕物料出現(xiàn)的問題。

        缺點(diǎn):一次性投資較高,生產(chǎn)成本增加。

        上述高寒地區(qū)粘濕物料處理流程,基本依據(jù)東北四廠考察總結(jié)而提出,自動(dòng)化程度和均化效果欠缺,供業(yè)界同仁參考?!?/p>

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