(中材國際)特殊原、燃料條件下日產萬噸級水泥熟料燒成系統(tǒng)開發(fā)與應用

1、2022-3-6特殊原、燃料條件下特殊原、燃料條件下日產萬噸級水泥熟料燒成系統(tǒng)開發(fā)與應用日產萬噸級水泥熟料燒成系統(tǒng)開發(fā)與應用丁蘇東丁蘇東中國中材國際工程股份有限公司中國中材國際工程股份有限公司提綱提綱1 1、項目背景、項目背景2 2、關鍵技術問題、關鍵技術問題3 3、研發(fā)技術方法、研發(fā)技術方法4 4、科技創(chuàng)新點、科技創(chuàng)新點5 5、主要技術經濟指標、主要技術經濟指標6 6、知識產權、知識產權7 7、成果推廣應用、成果推廣應用Page21 1、項目背景、項目背景 世紀之初，隨著國家大規(guī)模基本建設，促進了水泥工業(yè)的飛速發(fā)展，短短幾年，2000 5000t/d國產化技術日趨成熟，為我國水泥產業(yè)結構調整

2、、技術進步和國際市場拓展打下了基礎，為水泥投資商樹立了信心，引發(fā)了追求代表國際高端水平的新一代萬噸級水泥生產技術的渴望。當時國內有海螺、天瑞等公司，國外有沙特、越南等國的多家公司，均有建設萬噸級生產線的愿望，但該技術國內尚屬空白。Page3Page4當時國際上的萬噸級生產線情況和技術水平當時國際上的萬噸級生產線情況和技術水平 由于解決不了燒成系統(tǒng)放大帶來的技術失真問題，早期萬噸線燒成系統(tǒng)：由于解決不了燒成系統(tǒng)放大帶來的技術失真問題，早期萬噸線燒成系統(tǒng)： (1)、多采用、多采用三系列三系列系統(tǒng)，系統(tǒng)，爐窯爐窯采用采用并聯并聯方式，存在塌料、系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。方式，存在塌料、系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。 (

3、2)、對原、燃料的品質要求高，、對原、燃料的品質要求高，不適應高含量干擾元素的原、燃料不適應高含量干擾元素的原、燃料使用。使用。 (3)、配套技術無法滿足當前市場需求，迫切需要開發(fā)集成新技術。、配套技術無法滿足當前市場需求，迫切需要開發(fā)集成新技術。Page52 2、關鍵技術問題、關鍵技術問題 在原、燃料和環(huán)境條件變化較大的情況下，在現有技術基礎上進行放大，易造成技術性能失真，在技術上應重點解決： (1) (1)、系統(tǒng)大型化后技術性能失真和控制問題；、系統(tǒng)大型化后技術性能失真和控制問題； (2) (2)、技術裝備的安全可靠性和過程控制問題；、技術裝備的安全可靠性和過程控制問題； (3) (3)、

4、以前未曾遇到的放風、腐蝕等技術問題；、以前未曾遇到的放風、腐蝕等技術問題； (4) (4)、各項技術的合理匹配和系統(tǒng)技術集成問題；、各項技術的合理匹配和系統(tǒng)技術集成問題； 目的是為了更好地適應國內外多變多變的條件和技術市場需求。 多變多變主要反映在原、燃料上的多樣性和自然條件的多樣性。3 3、研發(fā)技術方法、研發(fā)技術方法 在公司國內外項目的成功經驗基礎上，結合國內外原、燃料和自然條件及市場需求，借助實驗研究、理論分析、計算機模擬、現場測試等技術手段，開展技術研發(fā)和系統(tǒng)集成創(chuàng)新工作。 形成了一套體系完整的定制式水泥熟料燒成系統(tǒng)開發(fā)與工程放大技術定制式水泥熟料燒成系統(tǒng)開發(fā)與工程放大技術（Pyro-P

5、rocessing System Development and Engineering Scale-Up Technology for Customized Application, 簡稱PSDEST），為特殊原、燃料條件下日產萬噸級燒成系統(tǒng)的工程放大與開發(fā)設計奠定了可靠的理論基礎。Page6定制式水泥熟料燒成系統(tǒng)開發(fā)與工程放大技術定制式水泥熟料燒成系統(tǒng)開發(fā)與工程放大技術(PSDEST)(PSDEST)Page74 4、科技創(chuàng)新點、科技創(chuàng)新點 、采用、采用“燃點控位和司料溫控燃點控位和司料溫控”技術的雙系列在線預熱預分解系統(tǒng)技術的雙系列在線預熱預分解系統(tǒng) 、大比例超大型無排灰立式和臥式旁路放

6、風驟冷器系統(tǒng)、大比例超大型無排灰立式和臥式旁路放風驟冷器系統(tǒng) 、雙驅動、雙擋輪萬噸級回轉窯與萬噸級高溫輥式熟料破碎系統(tǒng)、雙驅動、雙擋輪萬噸級回轉窯與萬噸級高溫輥式熟料破碎系統(tǒng) 、專用多介質多通道離散式低、專用多介質多通道離散式低NOxNOx燃燒器燃燒器 、含放風需求的多組分非線性配料軟件系統(tǒng)、含放風需求的多組分非線性配料軟件系統(tǒng)Page8底部噴嘴是為難燃燒的底部噴嘴是為難燃燒的燃料燃料上部噴嘴是為容易燃燒的上部噴嘴是為容易燃燒的燃料燃料三次風的三次風的切向入口切向入口880窯風窯風1100(1)(1)、采用、采用“燃點控位和司料溫控燃點控位和司料溫控”技術的雙系列在線預熱預分解系統(tǒng)技術的雙系列

7、在線預熱預分解系統(tǒng) 因原、燃料的物理化學性質的不同，燃燒區(qū)域大小和生料分解區(qū)域大小易發(fā)生飄移和變化，需進行區(qū)域和大小的控制。具體措施：變更燃燒嘴的位置和司料控制。Page9 通過將“燃點控位、司料溫控”技術與“燃料分級燃燒”技術集成，具有顯著的脫氮效果，并有效防止系統(tǒng)結皮堵塞，確保系統(tǒng)平衡運行。 具體研究和工業(yè)實驗如下：實驗結果實驗結果Page10 創(chuàng)新內容：創(chuàng)新內容：、 利用利用CFDCFD數據模擬分析數據模擬分析技術技術，解決了超大規(guī)模，解決了超大規(guī)模預熱預熱預預分解系統(tǒng)分解系統(tǒng)的放大和性的放大和性能保證的技術問題，為預熱能保證的技術問題，為預熱預分解預分解系統(tǒng)的系統(tǒng)的開發(fā)開發(fā)奠定了基礎。

8、奠定了基礎。、開發(fā)出、開發(fā)出“燃點控位、司料溫控燃點控位、司料溫控”技術技術，解決了，解決了燃料燃料燃燒和生料分解相互燃燒和生料分解相互耦耦合合的技術的技術難難題，為題，為使使用用低品位原、燃料低品位原、燃料創(chuàng)造了條件。創(chuàng)造了條件。、 研發(fā)出研發(fā)出萬噸級的萬噸級的6 6級低阻高效級低阻高效雙系列在線雙系列在線預預分解分解系統(tǒng)。系統(tǒng)。Page11工程應用實例工程應用實例Page12 原燃料中鉀、鈉、硫、氯是新型干法生產的干擾元素，當含量超過一定限值，會嚴重干擾系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須采用放風處理。 當時國內缺乏放風經驗，國外也僅有落后小排量的外排灰驟冷器，易導致作業(yè)場所環(huán)境差。在萬噸線上如何實施，尤其

9、針對國外超大放風要求（放風量60%）的工程，是設計和控制的一大難題：、如何控制揮發(fā)物凝聚位置，避免預熱器與放風、如何控制揮發(fā)物凝聚位置，避免預熱器與放風口處的結皮堵塞?？谔幍慕Y皮堵塞。、如何平衡窯、爐和旁路三路的風量，穩(wěn)定系統(tǒng)、如何平衡窯、爐和旁路三路的風量，穩(wěn)定系統(tǒng)操作。操作。、如何解決因操作不當帶來的頻繁熱振所造成的、如何解決因操作不當帶來的頻繁熱振所造成的耐火材料脫落。耐火材料脫落。干擾元素循環(huán)示意圖Page13(2)(2)、大比例超大型無排灰立式和臥式旁路放風驟冷器系統(tǒng)、大比例超大型無排灰立式和臥式旁路放風驟冷器系統(tǒng) 旁路放風驟冷器的研發(fā)旁路放風驟冷器的研發(fā)、臥式驟冷器操作參數、冷凝物

10、聚集效果的研究和結構設計、臥式驟冷器操作參數、冷凝物聚集效果的研究和結構設計 Page14 旁路放風驟冷器的研發(fā)旁路放風驟冷器的研發(fā)、立式驟冷器操作參數、冷凝物聚集效果的研究和結構設計、立式驟冷器操作參數、冷凝物聚集效果的研究和結構設計 立式旁路驟冷器較臥式驟冷器具有高溫氣體包裹性能好，便于放大、有利于降低系統(tǒng)阻力，防止結皮，克服了因規(guī)模放大帶來的布置困難的問題。混合室主剖面溫度分布圖渦殼截面溫度分布圖混合室3D模型 Page15創(chuàng)新內容：創(chuàng)新內容： 、研發(fā)的無排灰臥式和立式驟冷器，滿足了超大規(guī)模燒成系統(tǒng)配套的需求，克服了國外老式帶排灰驟冷器存在周邊環(huán)境差、空間占位大、布置難的問題，是超大型旁

11、路放風驟冷裝置國際首例國際首例； 、 利用CFD技術，優(yōu)化了驟冷器內兩股氣流的流動模式，確保干擾元素化合物凝聚到生料顆粒表面，避免驟冷器內部結皮堵塞，消除了冷熱兩股氣流變化造成的熱振，防止耐火材料脫落。Page16工程應用工程應用、實例圖、實例圖Page17立式(直流式)（SCC、YCC）臥式(折流式)（RCC，CCC)、SCCSCC、YCCYCC項目放風比例項目放風比例SCC旁路放風設計比例需要30%30%YCC旁路放風設計比例需要60%60%Page18(3)(3)、萬噸級回轉窯與萬噸級高溫輥式熟料破碎系統(tǒng)、萬噸級回轉窯與萬噸級高溫輥式熟料破碎系統(tǒng) 萬噸級回轉窯萬噸級回轉窯 針對針對國外工

12、程大都采用油、煤、氣多種燃料混合燃燒，開展如下研究：國外工程大都采用油、煤、氣多種燃料混合燃燒，開展如下研究： 、不同種類燃料對傳熱影響的理論研究； 、窯內物理化學過程的數值模擬研究； 、基于工程實踐，設計參數的對比研究。Page19 萬噸級高溫輥式熟料破碎系統(tǒng)萬噸級高溫輥式熟料破碎系統(tǒng) 由于當時市場競爭，中材國際在萬噸級熟料輥式破碎機上獲得了天瑞集團的定單，但必須將所研發(fā)破碎機集成到國外公司提供的大型篦冷機中，且要求匹配合理、安全可靠。為此，進行大量科學研究和開發(fā)設計，已在天瑞項目中得到成功應用。Page20創(chuàng)新內容：創(chuàng)新內容：、研發(fā)的雙驅動雙擋輪裝置和強制潤滑系統(tǒng)，解決了單邊傳動和單點定位

13、導、研發(fā)的雙驅動雙擋輪裝置和強制潤滑系統(tǒng)，解決了單邊傳動和單點定位導致的應力過于集中的技術難題。致的應力過于集中的技術難題。、開發(fā)了、開發(fā)了窯頭微縮變徑窯頭微縮變徑方式方式，解決了因筒體受熱不均勻造成窯口耐火材料脫，解決了因筒體受熱不均勻造成窯口耐火材料脫落問題。落問題。、形成、形成了超大規(guī)模回轉窯設計方法了超大規(guī)?；剞D窯設計方法，開發(fā)了，開發(fā)了裝備制造技術，解決了利用現有裝備制造技術，解決了利用現有制造制造平臺生產超大規(guī)模回轉窯的技術難題。平臺生產超大規(guī)模回轉窯的技術難題。首次將萬噸級高溫輥式破碎機集成到國外超大型冷卻機系統(tǒng)中，滿足了萬噸首次將萬噸級高溫輥式破碎機集成到國外超大型冷卻機系統(tǒng)中

14、，滿足了萬噸級技術配套的需要。級技術配套的需要。Page21Page22(5)(5)、含放風需求的多組分非線性配料軟件系統(tǒng)、含放風需求的多組分非線性配料軟件系統(tǒng)、利用非線性規(guī)劃技術，克服了常規(guī)線性方程組法僅限于4種以內原料配制的局限性；、開發(fā)出了適用多原料種類的多目標、多約束條件的配料軟件系統(tǒng)；、引入生產成本控制要素，以獲得最佳的配料方案；、以原料干擾元素作為約束條件，將其揮發(fā)度鏈接到程序中，可快速評估干擾元素的影響程度，確定放風量；、系統(tǒng)基于Excel非線性規(guī)劃模塊，成熟可靠。Page235 5、主要技術經濟指標、主要技術經濟指標Page24序號指標名稱單位與當前國外相近規(guī)模系統(tǒng)的比較中材國際中材國際SCC項目項目中材國際滎陽項目中材國際滎陽項目國外同行FLS1熟料產量t/d1200011000111342熟料燒成熱耗kJ/kgcl 2906（無放風）（無放風）3084（25%放風）放風）291529193熟料燒成電耗kw.h/tcl5455.556.44出預熱器壓損Pa5500550068605出預熱器溫度28010 (燃氣燃氣)27010 (燃油燃油)30010（燃煤）（燃煤）318 (燃煤)6原料適應性（放風）有有無無無6 6、知識產權、知識產權獲國家專利獲國家專利1414項。項。Page257 7、成果推廣應用、成果推廣應用沙特沙特SCCSCC兩條萬噸