湿法窑技术改造的主要决策因素和方案-中国窑炉信息网

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　　湿法窑技术改造的主要决策因素

　　本文所谈的湿法窑技术改造，是指以能耗显著降低、产量成倍增长为目标的改造方式。改造的主要方案有两种，即湿磨干烧技术改造方案（为叙述方便，文中简称“半干法”）和新型干法技术改造方案（文中简称“全干法”）。

　　半干法工艺兼有湿法制备料浆、干法煅烧熟料的优点。它对潮湿、粘性、有害成分高、均匀性差的原料适应性强，配料简易准确，粉磨流程简单，制备的料浆均匀、质量好。它类似于新型干法煅烧工艺，单机产量高、热耗低、能生产高性能的优质熟料。其热耗远低于湿法，略高于干法。半干法工艺还可分为滤饼破碎烘干法和混合法；全干法工艺是指目前大中型水泥厂普遍采用的新型干法生产工艺，代表着现阶段水泥生产的最先进水平。

　　采用何种工艺进行湿法窑改造，应综合考虑下述因素作出决策。

　　1.1

　　市场分析

　　应认真分析项目当地及销售半径内的周边市场水泥需求总量和未来的增长趋势，有竞争关系的水泥企业的发展动向，现在及未来市场对水泥产品品种、质量的要求。改造后的产量、品种、质量等应符合现在和未来的水泥市场要求。

　　1.2

　　原燃材料

　　1.2.1

　　供应量

　　技改后原燃材料用量增大，原燃材料的储量或供应量应满足正常的服务年限要求。尤其是石灰石原料，应有资源地质勘探单位提交的勘探报告，经建设主管部门审查，由矿产储量委员会批准，作为技术改造的重要依据。如主要资源已面临枯竭，或不能满足改造后的服务年限要求，又没有满足要求的代用原料，则不应进行大规模的技术改造。

　　1.2.2成分和稳定性

　　原料中的有害成分（K2O、Na2O、Cl-、SO32-)含量高时，如超出了全干法工艺的限制，可以采用半干法的生产工艺，在料浆脱水过程中除去部分溶解于滤液中的有害成分，提高烧成系统对原料的适应性。当原料有害成分较低时，可结合其它因素综合考虑采用全干法改造工艺。

　　全干法工艺对入窑生料成分稳定性要求较高，当原料成分较稳定时，可以省略原料的预均化措施，节约大量投资。若原料成分波动较大时，需增加较多投资完善均化设施，影响改造后的经济指标，这时采用半干法工艺会较为合适。

　　1.2.3加工使用性能

　　若原燃材料因气候等方面的原因造成原始水分大，采用全干法改造时对原料的烘干能力要求强，相关的配套设施多、投资大，不一定经济，此种情况采用半干法改造会更适宜。

　　部分湿法厂的矿山离工厂较远，或由于地形复杂、运输困难，将湿法制备石灰浆系统设于矿山，用管道输送进厂，料浆水分较高，这时以采用湿磨干烧工艺为宜；或有些工厂，利用的是含水量很高的工业废渣等原料，或是经挖掘、淘泥或高压泵远距离输送到厂的高水分原料，这时也宜采用湿磨干烧的工艺为好。

　　当料浆过滤性能好时，具备半干法改造的条件，可采用滤饼破碎烘干半干法（简称“滤饼破碎烘干法”）生产工艺；当过滤性能差时，可考虑用干法制备部分生料粉或利用干校正料粉（如干粉煤灰等）与料浆进行配合的混和半干法（简称“混合法”）生产工艺，或直接采用全干法的生产工艺。

　　1.3建设场地及交通运输条件

　　就地改造时，若水泥制备部分场地条件有限，可以通过销售熟料或租赁、购并、异地建设粉磨站的方法来解决，但原料制备和烧成系统应有进行技术改造的场地空间。采用全干法改造工艺时，原有的原料制备系统大部分设施可以拆除，原有回转窑需截短，场地空间不会有大的问题，但采用半干法改造时，虽然回转窑同样需截短，但由于大都要保留原有的生料制备系统并应使新增生料制备系统和原有系统合理衔接，场地应有较大的布置空间。各种改造方案还应考虑合理的原材料堆放、存储、运输的场地，以免影响改造后的生产，必要时可以将厂区适当扩大。

　　技改完成后，全厂各种物料和成品的吞吐量会有显著的增加，无论是铁路、公路还是水路运输，应保证运输能力能够满足技改后的要求。要分析厂区道路和运输设备是否完善，必要时对厂区道路重新进行规划，加以改造或新建，增加运输设备。此外还要注意原燃材料、成品、人流的合理分开。

　　1.4

　　原有的技术装备水平

　　规格小的湿法窑产量较低，改造后主要技术指标虽然有提高，但与规格大的新型干法窑技术指标相比仍然落后较多，在绝对数量上反映不出比较明显的优势，所以对Φ3.2m直径以上的窑进行技术改造的效果才比较明显。在同一地区或拥有多条生产线的同一个工厂应优先选择规格大的湿法窑加以改造。

　　要认真判断原有设备的可利用价值，尤其是高温热工设备，在运转过程中可能会有变形、破损等情况。对拟利用的主机设备应判断其服务年限至少能保持在10年以上的才有改造价值。

　　有些湿法厂建于上世纪八、九十年代，有的厂在这期间进行了改造或扩建，如果其湿法生料制备系统保持尚好，服务年限还能较长，这类工厂采用湿磨干烧的生产工艺为好，尤其是当生料制备系统的生产能力偏多时，更宜采用湿磨干烧的生产工艺。

　　拥有多条生产线的企业，为充分利用原有的原料制备和水泥粉磨的能力，以降低能耗为重点，可以考虑将其中的部分生产线加以改造，通过这种思路可望以较低的投入，充分利用原有的装备、资源及供电供水等其它优势，取得很好的经济效益。

　　1.5

　　水电等动力及物资供应情况

　　改造完成后，全厂的水电等动力及物资供应情况均要发生变化，大都要增加，尤其是在成本中占很大比例的电力供应。改造后虽然单位产品的电耗下降，但由于产量的大幅度提高，改造后生产线的总装机容量还是有了较大提高，因此工厂原有供电设施能力是否有富余、电力增容的条件是否具备等问题在改造前都应认真落实。对于拥有多条湿法生产线的工厂，采用部分停产、部分改造的方式，在厂区内的总用电负荷接近厂区供电能力的前提下，保证改造后的正常生产也是一个可行的办法。

　　1.6

　　当地政府的规划和环境保护要求

　　要考虑是否与当地政府关于本地区的建设规划、经济发展规划和本行业的发展规划相符合。此外还应严格按照环保法规和建设法规规定完成项目申请书和环境影响评价报告，经政府有关部门审查通过，在设计、建设、生产过程中严格按照“三同时”原则执行，各种污染物的排放符合环保标准。

　　1.7

　　依靠技术进步享受国家的优惠政策

　　改造时若能够结合当地的实际情况利用一些工业废渣、废弃物等生产水泥，既可以为保护环境、推动水泥工业的可持续发展作贡献，又可以享受国家有关的优惠政策而进一步提升企业的效益。例如安徽皖维化纤化工股份有限公司利用电石渣、废石灰、石灰石尾矿、粉煤灰及焦炭粉等工业废料的湿磨干烧生产线每年利用工业废料40万t以上；又如浙江湖州达强水泥有限公司应用湿磨干烧技术，利用太湖流域的污泥生产水泥，以缓解流域河道淤积、河床和湖底抬高带来的航运和蓄洪能力减弱的问题；而辽宁鞍山冀东水泥有限公司利用鞍钢集团的炼铁工业熔渣，采用全干法的生产工艺生产水泥熟料，不仅利用了大量废渣，熟料热耗仅有650×4.18kJ/kg熟料。因此若一些湿法窑企业具备上述条件，并在进行技术改造时加以实施，更是一举多得的好项目。

　　1.8

　　资金筹措及技术经济分析

　　从湿法窑向半干法和全干法水泥生产工艺转变时，由于烧成系统工艺线路发生了较大的变化，企业的规模也发生较大的变化，因此资金投入较大，尤其是全干法的生产工艺，由于原有的湿法生料制备系统也基本上不能利用，其资金投入还要更大。因此企业在立项时对资金筹措能力要加以重视。

　　技术改造应认真分析企业各方面的条件量力而行，应在更好地盘活原有的资产并合理地利用，用较低的投入取得较高的综合效益上多开拓思路。改造的前提必须要有良好的社会效益，并保证技术在成熟、可靠基础上的先进性，然后再结合前述的各方面因素及资金筹措能力确定最适宜的改造方案，最后一定要通过严格的技术经济分析确认其在经济上是可行的，具有较好的获利能力、消偿能力和抗风险能力。技术改造有时也需要作几套设计方案进行选择，这时也需要通过技术经济分析帮助业主决策最佳的改造方案。

　　2

　　湿法窑技术改造方案

　　根据水泥工业的技术发展方向，对湿法窑的改造方案应首推全干法工艺。但综合上述各因素后，当采用全干法的改造方案不适宜时，可以采用半干法的改造方案。

　　全干法的改造方案可以在原地改造，或在异地新建新型干法生产线，是技术改造的重点发展方向。由于介绍全干法工艺的各种技术资料很多，本文只重点介绍半干法的技术改造方案。

　　2.1

　　半干法技术改造方案

　　我国的湿法窑半干法改造过程已发展至成熟提高阶段，表现在如下方面：料浆的脱水减水已发展为多种形式，如真空吸滤、板框压滤、干湿混合制泥、干湿混合喷浆、掺减水剂等方式；生料粉的制备由最初与窑离线不同步进行，发展到与窑在线同步进行，使流程简化，运转率提高，能耗降低；滤饼由直接入窑煅烧方式，发展成为带不同级数的预热器窑，进而又发展成为带分解炉的新型干法生产工艺，热耗也由湿法窑平均热耗1 400×4.18kJ/kg熟料，降至早期半干法的1 200×4.18kJ/kg熟料，及目前的850×4.18kJ/kg熟料（石灰石配料），通过技术改进还在继续降低，Φ 3.5m窑径以上的半干法生产线的热耗正逐步接近同规格的新型干法窑。

　　应用半干法工艺进行技术改造常用的生产工艺主要有二种，即滤饼破碎烘干法、混合法。在上述两种方法中，滤饼破碎烘干法应用较多。

　　2.1.1

　　滤饼破碎烘干法

　　当料浆的过滤性能较好时，为充分利用原有设备，节约投资，可以采用此种工艺。

　　原有湿法制备能力不够时，需新增料浆制备能力，工艺方案可与原有方案基本相同，并使新旧生料制备系统合理衔接。采用吸滤机或压滤机等脱水设备将料浆制成含水分18~20%的滤饼，滤饼经过电子皮带秤计量后由皮带机、滤饼回转喂料机送入锤式破碎烘干机。滤饼在锤式破碎烘干机内被破碎烘干成水分＜1%的生料粉，再被风扫入新增预热器系统顶部的旋风集料器，分离后的废气入电收尘器进行处理，收下的粉尘重新喂入锤式破碎烘干机。烘干热源是利用出C1旋风预热器的废气，温度约500~550℃。由旋风集料器气体中分离出来的生料粉，经C1、C2二级预热器预热和分解炉强化分解后，再经C3预热器分离后送入回转窑内煅烧。烧成窑中利用原有的回转窑截短，改造传动系统提高窑的转速，根据热平衡计算确定合理的长径比。熟料冷却采用四方联发明的立式冷却机、复合式冷却机或新型控制流推动篦式冷却机。立式冷却机和复合式冷却机的单位熟料的冷却用风量小，余风排出量少，减少了余风排出的带走热。通过冷却机的气体，一部分作为窑头二次风入窑，一部分从大窑头罩抽取（或窑头罩、冷却机混合抽取）经三次风管送往窑尾分解炉，其余送往煤粉制备车间作烘干热源，剩余部分经电收尘器净化后排入大气。冷却后的熟料经输送机送至熟料储存库。

　　2.1.2

　　混合法

　　当料浆的过滤性能不好，或有来源稳定、成分合适的干粉（如粉煤灰等），为充分利用原有设备，节约投资，可以采用此种工艺。

　　此种工艺是利用原有的料浆制备系统，新增干法制备系统用来补足剩余部分的生料制备能力。干法制备采用立式磨或烘干风扫磨，利用窑尾热烟气作烘干热源。此外还可采用成分较合适的干校正料粉。

　　原料调配方式主要有四种：（1）料浆按照拟采用的生料率值由料浆库单独配制，干生料亦按同样的率值配料。由于料浆及干料成分目标率值相同，干湿混合程序只有干湿料数量的调整，从而有利于熟料质量和煅烧制度的稳定；（2）当有干粉原料（如粉煤灰）参与配料时，可将干粉单独计量并与其它计量后的料浆混合搅拌后入破碎烘干机；（3）干粉计量后直接入破碎烘干机，料浆计量后直接喷入破碎烘干机前热风管道；（4）混合料浆直接喷入破碎烘干机。

　　出破碎烘干机后的生料预热、分解及熟料烧成工艺流程同滤饼破碎烘干法。

　　混合法的生产工艺不受料浆过滤性能的限制，混合工序简单、可靠、运行费用低，并具有充分利用原有设备设施，不需增加一次性投资及经营费用均高的料浆过滤系统，基建投资低于滤饼破碎烘干法。另外它克服了部分企业在采用滤饼破碎烘干法的改造工艺方案时，为了满足改造后增产部分所需的生料，而存在的干物料中先加水，加了水后再脱水的弊病，可以进一步降低综合能耗。

　　2.2

　　半干法工艺流程的改进

　　为了进一步降低系统热耗，进一步缩短与全干法的生产工艺热耗的差距，可以在原有技术上进一步加以改进。通过系统的改进，除降低热耗外，还有望在降低系统投资方面取得效果。

　　通过对半干法的生产工艺进行分析，通过冷却机后的空气热焓除可用于窑用二次风、分解炉用三次风、煤粉制备用烘干热风外，还可以直接用来实现对滤饼的烘干，并有望降低预热分解系统的投资。因为原有的湿磨干烧生产线，是将篦冷机的高温热风由窑头罩通过三次风管送至分解炉，再经过C1、C2、C3级预热器入锤式破碎烘干机作为滤饼的烘干热源。实际上，由于用于烘干滤饼的那部分热量要靠热烟气的携带经过分解炉和预热器，预热分解系统需按照高烟气量处理能力来设计，设备规格大。如果单独设一风管从冷却机的适宜部位抽热风直接入破碎烘干机作为烘干滤饼的热源，这样分解炉、预热器、三次风管的规格尺寸可以减小，降低设备、耐火材料和土建投资（降低的总投资将远大于增设的风管投资），而且热烟气量控制方便，避免热焓过高和过低时对系统运转产生的影响。在设计时可继续保留出一级预热器的热烟气入锤式破碎烘干机的管道，用于点火投料初期等未达到正常操作状态和出现不正常窑况时保证系统的运转。

　　3

　　结语

　　湿法窑生产企业是建国后前30年我国国有水泥制造企业的主体，为国民经济建设作出了巨大贡献。随着先进的新型干法水泥生产工艺的发展，湿法窑的技术经济指标已远远落后，尤其是对不可再生资源的消耗量大，与水泥工业的可持续发展要求相悖。利用湿法窑企业尚存的多方面优势，全面分析技术改造的各种因素并综合权衡，采用湿磨干烧工艺或新型干法工艺进行技术改造是非常必要的。
回顾湿法窑改造的历史，一直随着全行业的技术水平发展而不断地提高，这就要求所有参与技术改造的各方，都应以动态的眼光来不断关注这项工作。技术的发展是无止境的，对湿法窑进行技术改造的思路也应不断地与时俱进，不断采用更加合理的方案，取得更好的社会效益和经济效益。