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。
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。
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
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)
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。
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
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。
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。
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
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。
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
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。
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。
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。
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>