金志民，溫旭東

我國(guó)水泥工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)裝備在經(jīng)歷了引進(jìn)、消化和吸收等階段后，已進(jìn)入了開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的時(shí)代。目前我國(guó)水泥工業(yè)設(shè)計(jì)已普遍采用生料輥壓機(jī)系統(tǒng)、節(jié)能型低壓損燒成系統(tǒng)、第四代篦冷機(jī)、水泥窯協(xié)同處置環(huán)境廢棄物等裝備和技術(shù)。現(xiàn)結(jié)合多年的水泥生產(chǎn)運(yùn)行、改造管理經(jīng)驗(yàn)，介紹幾項(xiàng)先進(jìn)實(shí)用的工藝設(shè)計(jì)和裝備選型的優(yōu)化措施，供業(yè)界同仁參考。

1 防堵優(yōu)化

受資源限制，水泥生產(chǎn)用原材料來(lái)源越來(lái)越復(fù)雜，不可避免會(huì)存在一些粘濕物料，而使用粘濕物料會(huì)造成設(shè)備下料不暢、堵料等，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)運(yùn)行。為解決此類問(wèn)題，各水泥企業(yè)針對(duì)粘濕物料進(jìn)行了防堵優(yōu)化。

1.1 配料庫(kù)防堵優(yōu)化

粘濕物料在料倉(cāng)底部結(jié)拱造成斷料一直是影響水泥企業(yè)配料工作的難題，可采取以下措施進(jìn)行解決：將定量給料秤直接設(shè)計(jì)在料倉(cāng)下，取消中間板喂機(jī)；改變傳統(tǒng)倉(cāng)下板喂機(jī)+定量給料秤的設(shè)計(jì)方式，在配料庫(kù)錐體與定量給料秤減壓倉(cāng)之間設(shè)計(jì)二級(jí)懸掛倉(cāng)（圖1）；懸掛倉(cāng)外殼體裝設(shè)庫(kù)壁振動(dòng)器，利用懸掛振動(dòng)方式破除倉(cāng)內(nèi)結(jié)拱。此外，設(shè)計(jì)中還要注意下料口橫截面應(yīng)盡量大，定量給料秤的裙邊皮帶應(yīng)比正常配置的寬，同時(shí)定量給料秤減壓倉(cāng)出料口設(shè)置斷料檢測(cè)裝置（圖2），在斷料時(shí)自動(dòng)振打下料。

圖1 懸掛倉(cāng)示意圖

圖2 斷料檢測(cè)裝置

1.2 煤粉倉(cāng)防堵優(yōu)化

水泥廠用煤的水分較高，而煤粉倉(cāng)又需要一定的煤儲(chǔ)量以滿足生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間積累后，料倉(cāng)錐部容易發(fā)生粘料、結(jié)拱和堵料，造成料倉(cāng)滯料，影響料位檢測(cè)和生產(chǎn)正常運(yùn)行。一般情況下，料倉(cāng)倉(cāng)壁的傾角均比物料的動(dòng)安息角大得多，不應(yīng)發(fā)生料倉(cāng)滯料的情況，分析原因并經(jīng)實(shí)踐證明，料倉(cāng)滯料與料倉(cāng)形狀有關(guān)，雙曲線形料倉(cāng)（圖3）是水泥廠儲(chǔ)煤倉(cāng)的最佳選擇。雙曲線形料倉(cāng)倉(cāng)壁受到的正壓力垂直分量比正圓錐形料倉(cāng)（圖4）小，難以形成粘料條件；同時(shí)，在倉(cāng)壁內(nèi)再襯以摩擦系數(shù)更小的鏡面不銹鋼板，則更不容易粘料。另外，倉(cāng)錐部外纏繞自控溫型電伴熱帶，可以保溫、抗凝、防凍，解決南方雨水多易結(jié)露、結(jié)塊問(wèn)題。通過(guò)采取以上措施，基本消除了煤粉倉(cāng)堵料的現(xiàn)象。

圖3 雙曲線形料倉(cāng)

圖4 正圓錐形料倉(cāng)

2 清潔節(jié)能生產(chǎn)

設(shè)備漏油和熟料庫(kù)頂揚(yáng)塵是實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)需重點(diǎn)治理的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)備選型思路。

2.1 風(fēng)機(jī)選型

在水泥廠之前的設(shè)計(jì)中，采用的羅茨風(fēng)機(jī)存在噪聲大和漏油現(xiàn)象。考慮到噪聲和工廠清潔生產(chǎn)要求，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中，采用磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)、無(wú)油螺桿鼓風(fēng)機(jī)、渦旋鼓風(fēng)機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)不同的風(fēng)壓、風(fēng)量要求選用匹配的風(fēng)機(jī)形式。磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)、空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)、無(wú)油螺桿鼓風(fēng)機(jī)、渦旋鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件內(nèi)部無(wú)油且節(jié)能，從根本上杜絕了漏油現(xiàn)象。另外，這四種鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行噪聲比傳統(tǒng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)小得多，基本免維護(hù)，有利于清潔生產(chǎn)。五種鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 五種鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比表

2.2 磁力耦合器代替液力耦合器

雖然液力耦合器在水泥廠部分設(shè)備中有應(yīng)用，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)安裝找正較為困難，需要定期補(bǔ)油、更換密封和軸承，使用中漏油現(xiàn)象普遍存在。在設(shè)計(jì)中可以將液力耦合器全部改換為磁力耦合器，磁力耦合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，無(wú)需潤(rùn)滑，基本免維護(hù)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可隔離振動(dòng)，能夠延長(zhǎng)電機(jī)和減速機(jī)的使用維護(hù)周期。液力耦合器和磁力耦合器的技術(shù)對(duì)比情況見(jiàn)表2。

2.3 熟料庫(kù)庫(kù)頂揚(yáng)塵治理

熟料庫(kù)庫(kù)頂?shù)膿P(yáng)塵是水泥廠清潔生產(chǎn)工作的一大治理難點(diǎn)，φ60m的熟料庫(kù)庫(kù)頂收塵器，風(fēng)量在≮40 000m3/h的前提下，才能有效保證熟料庫(kù)頂環(huán)境整潔。新建水泥廠熟料庫(kù)庫(kù)頂收塵器的處理風(fēng)量常規(guī)設(shè)計(jì)一般是26 800m3/h左右，有些水泥廠已增大至42 000m3/h。隨著收塵器處理風(fēng)量的增大，庫(kù)頂揚(yáng)塵狀況明顯改善，當(dāng)然也不能無(wú)限增大風(fēng)量。此外還應(yīng)注意鋼結(jié)構(gòu)與混凝土周圈的連接密封和八角樓鋼平臺(tái)與鋼結(jié)構(gòu)錐部周圈的連接密封，以保證庫(kù)內(nèi)形成負(fù)壓有效吸塵。周圈密封采用耐候膠、巖棉和泛水板相結(jié)合的方式，見(jiàn)圖5。

2.4 皮帶機(jī)頭罩部位積料清除

優(yōu)化前的水泥廠皮帶機(jī)頭罩的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖6a，使用中，皮帶機(jī)頭部張緊滾筒帶來(lái)的粉料落到滾筒下方，形成積料區(qū)，需經(jīng)常人工清掃，給管理帶來(lái)不便。優(yōu)化后的皮帶機(jī)頭罩設(shè)計(jì)見(jiàn)圖6b，張緊滾筒設(shè)計(jì)在接料板空間內(nèi)，這就使張緊滾筒帶來(lái)的物料可直接落在接料板上，繼而滑進(jìn)下料口，無(wú)需耗費(fèi)人力清除積料。

表2 液力耦合器和磁力耦合器技術(shù)對(duì)比表

圖5 密封方式

3 其他優(yōu)化

3.1 檢修安全優(yōu)化

圖6 皮帶機(jī)頭罩優(yōu)化前后圖

水泥廠的設(shè)備可通過(guò)中控啟動(dòng)也可現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)，檢修或試機(jī)時(shí)，在上下工序、中控操作或電力室任一環(huán)節(jié)疏忽，都會(huì)造成人身傷害。為避免這種傷害，建議水泥廠的低壓電機(jī)設(shè)置VCS（Visual Con?trol System）開(kāi)關(guān)箱。這種開(kāi)關(guān)箱具有開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)可視隔離、帶安全聯(lián)鎖裝置、帶操作手柄掛鎖裝置、帶箱體密封防護(hù)功能，現(xiàn)場(chǎng)啟停按鈕和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)裝在VCS箱上，并在中控DCS系統(tǒng)中顯示具體狀態(tài)，具有中控參與安全聯(lián)鎖功能。申請(qǐng)購(gòu)置開(kāi)關(guān)柜時(shí)應(yīng)要求每個(gè)回路都有掛牌上鎖裝置，具備能量隔離功能。VCS可視斷點(diǎn)隔離開(kāi)關(guān)箱是用于現(xiàn)場(chǎng)檢修人員人身安全防護(hù)的一種隔離開(kāi)關(guān)裝置，防護(hù)等級(jí)極高，適用于配電設(shè)備緊急斷開(kāi)、就地安全斷開(kāi)以及電機(jī)起?？刂?、正反轉(zhuǎn)控制、變速驅(qū)動(dòng)控制等，通過(guò)操作手柄、機(jī)械聯(lián)鎖裝置和隔離開(kāi)關(guān)以及機(jī)械聯(lián)鎖裝置和箱門聯(lián)動(dòng)的方式可保證現(xiàn)場(chǎng)檢修人員的安全。同時(shí)，能夠通過(guò)箱門上設(shè)置的可視窗口對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的可視斷點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，從而保證檢修人員的安全操作。

3.2 鋼板倉(cāng)料位優(yōu)化

在水泥廠之前的設(shè)計(jì)中，調(diào)配庫(kù)多采用混凝土庫(kù)，現(xiàn)在采用鋼板倉(cāng)、中間倉(cāng)設(shè)計(jì)的越來(lái)越多，但會(huì)因倉(cāng)內(nèi)物料過(guò)少或空倉(cāng)影響生產(chǎn)，或出現(xiàn)倉(cāng)滿后繼續(xù)進(jìn)料，物料從倉(cāng)頂溢出的現(xiàn)象，增加了現(xiàn)場(chǎng)清理工作，也影響了環(huán)境衛(wèi)生。為解決以上問(wèn)題，可設(shè)置倉(cāng)荷重傳感器，實(shí)時(shí)在線讀取倉(cāng)內(nèi)物料重量，便于操作人員準(zhǔn)確掌握倉(cāng)內(nèi)物料的重量和料位。

圖7 生料輥壓機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化工藝

3.3 生料輥壓機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化

將入小倉(cāng)前的下料溜子改造為均勻穩(wěn)流的布料裝置，通過(guò)多股喂料方式，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)進(jìn)料寬度內(nèi)均勻喂料，保證進(jìn)入輥壓機(jī)的物料均勻、穩(wěn)流、不離析，提高輥壓機(jī)做功和生產(chǎn)效率。

在皮帶輸送機(jī)來(lái)料入輥壓機(jī)系統(tǒng)前設(shè)置鎖風(fēng)喂料器。鎖風(fēng)喂料器采用料位鎖風(fēng)、轉(zhuǎn)子輸送、轉(zhuǎn)板清料方式，能有效防止物料粘結(jié)以及設(shè)備的卡停、磨損、漏風(fēng)等，降低循環(huán)風(fēng)機(jī)和后排風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而降低生料電耗。生料輥壓機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化工藝見(jiàn)圖7。

3.4 熟料皮帶秤優(yōu)化

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的熟料配料秤是皮帶秤，皮帶秤的裙邊皮帶不耐高溫、使用壽命短、維護(hù)費(fèi)工較多，影響正常生產(chǎn)運(yùn)行。新建水泥廠可以將皮帶秤優(yōu)化為適用于高溫物料計(jì)量和控制的鏈板秤。鏈板秤耐高溫、耐磨、不跑偏，采用高精度傳感器（拉力）懸掛稱重，能連續(xù)稱重，穩(wěn)定性好，備件更換方便。

3.5 設(shè)備檢查門優(yōu)化

圖8 提升機(jī)檢查門

圖9 破碎機(jī)檢查門

新建水泥廠的設(shè)備檢查門可優(yōu)化設(shè)計(jì)為分體式活動(dòng)檢查門，見(jiàn)圖8、圖9。該門底部或側(cè)面固定在設(shè)備殼體上，用U型橡膠密封條密封，采用絞軸銷和活動(dòng)螺栓連接方式，此檢查門開(kāi)關(guān)效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)法蘭螺栓緊固連接門，大大減輕了檢查維護(hù)人員的工作量。

4 結(jié)語(yǔ)

以上工藝設(shè)計(jì)和裝備選型優(yōu)化措施，已在水泥廠實(shí)施多年，切實(shí)可行、具有可操作性，有利于水泥廠的節(jié)能、環(huán)保和安全生產(chǎn)，適用于新建水泥廠的設(shè)計(jì)和老廠提升改造?！?/p>