2000t/d新型干法生產線工藝設備選用若干問題

近10年來，規(guī)模為2000t/d左右的新型干法工藝線發(fā)展很快，技術日臻成熟，投資越來越少，運轉率越來越高，質量越來越穩(wěn)定，技術指標越來越先進，企業(yè)效益越來越好。應該說，這是水泥設計工作者不斷努力，水泥設備制造廠在競爭中不斷提高，水泥企業(yè)科學管理的結果。但是，與國際先進水平相比，無論是消耗(熱耗、電耗及配件消耗等)水平，還是質量的穩(wěn)定性以及勞動生產率等方面還是有相當差距的。本文僅就設備選用方面談些個人看法。  

1　進口設備的選用范圍 

隨著國內機械制造水平的提高，2000t/d生產線需要進口的設備越來越少，只有生料立磨、超高斗式提升機、滑片式空壓機、螺旋泵、煤粉及生料喂料計量、X熒光分析儀、高溫氣體分析儀和閥門的執(zhí)行機構等?，F在引進這些設備是為了追求低消耗及高可靠性，而不象20世紀80年代，有些設備不引進就不能正常生產。 

1.1　為了降低消耗而選用進口設備 
　　
為了降低電耗可以用立磨代替球磨機每噸生料節(jié)約用電15kWh左右，2年便可將購置進口設備多用的投資收回；還可以用超高膠帶斗式提升機代替氣力提升泵，同樣能降低電耗。大型立磨及超高膠帶斗式提升機國內制造尚不成熟，因此目前對這類設備采取引進的方案是合理的。 
　　
值得討論的是，同種工藝條件下國產設備運行并非不可靠，但其消耗水平卻要高得多。以篦冷機為例，德國BMH公司、IBM公司的產品以及最近新出現的丹麥FLS公司的交叉棒式篦冷機都宣稱比國產篦冷機在系統(tǒng)熱耗、電耗的降低所獲得的效益每年200萬元以上，如此，既便一次性投資多用600萬元，也不過3年就能收回投資，第4年就可比用國產篦冷機多獲效益200萬元，應該說是很合算。但從已引進的廠家實際效果看，也并不樂觀，原因是篦冷機并不為獨立系統(tǒng)，先進的消耗指標絕非是1臺篦冷機單獨所能奏效的，而目前廠家及用戶缺少嚴格的熱工標定，所以為進一步推廣造成了困難。 

1.2　為了高可靠性而選用進口設備 
　　
目前臺時產量200t/h以上規(guī)格的國產立磨運轉率不高，甚至會影響窯的運行，磨輥套、磨盤的壽命也太低，如果國產立磨的運轉率比進口立磨低10%以上，就應該采取引進方案。而計量及儀表的可靠性就更為重要，不準確的數據等于欺騙操作人員，有的故障也直接導致停產。這類設備應當進口。 
　　
這里應該重視的是另一種情況:國產設備已經過關，還強調“不可靠”而要引進，理由是多花錢圖個保險，盡量避免“便宜貨”的風險。首先，看國內各水泥廠引進的設備的實際運行就會發(fā)現，進口設備發(fā)生的問題，有些屬于使用不當，但確有一些是屬于設計或制造問題，如:某廠使用的美國某公司的斗式提升機不到2年，所有鏈條及小軸套開始磨損得無法再用；某廠使用德國某公司的熟料斜斗輸送機運行不到1年，減速機軸就斷了；某廠購買瑞士某公司的減速機安裝前才發(fā)現軸短了一截兒；某廠買進的瑞士某公司計量喂煤秤因堵塞而被拆除等。這些公司還都是國際上的著名公司，他們有的做了賠償，但耗費了業(yè)主很多精力和時間；有的還一直拖延。另一方面，近幾年國產同類設備在各廠的實際應用情況及服務，可以說，很多設備及制造廠家成熟多了，很少發(fā)生問題。兩相對比，對國內制造可靠的設備還繼續(xù)進口就實在不劃算了，比如:熟料斜斗輸送機、大型風機的閥門等。有些廠也許是考慮了國產設備與進口設備的比價，由于有些進口設備國內分交的比例越來越大，價格比國產設備僅貴1倍左右。這從另一角度說明，入世后國產設備欲與進口設備競爭，不僅在質量上要過得硬，在成本上也應有一拚。 

2　先進技術設備的選用原則 

　　隨著技術的不斷發(fā)展，先進的設備也不斷推出，是否敢于采用先進技術將決定即將建成的工藝線是否先進、生產指標是否具有競爭性。但先進技術也有其發(fā)展完備的過程，開始勢必會有很多問題，甚至會有失??；更有一些偽科學的所謂先進技術也在不時充斥市場。所以這就成了不少決策者必須慎對的課題。 

2.1　是否做第1個吃螃蟹的用戶 
　　對于大型的、影響生產的關鍵設備，敢做第1個吃螃蟹的用戶要有這樣3個必要條件: 
　　
1)工廠自身有強大的科研力量，既有人才又有資金，在中間試驗成功的基礎上，有目的的進行生產試用。這樣的水泥企業(yè)國內并不多。 
　　
2)工廠的技術管理水平到位，能及時發(fā)現并總結試用的情況，提出改善的意見。 
　　
3)關鍵領導能看到會有各種非技術性的干擾存在，并有排除的手段。 
　　
回顧我國窯外分解的發(fā)展史就可充分說明上述條件的必要性。在20世紀70年代中，由500t/d級燒油窯外分解試驗成功，到700t/d級燒煤的窯外分解過程中，有的廠就能轉化為生產能力，有的廠則無法形成生產能力，還有的廠一直拖了10來年，也無法投產，有的甚至破產。 
　　
再比如IKN公司的篦冷機在國內的第1家用戶至今已有5年以上的使用歷史，現還沒有第2家，除了它的國產化率不高，導致價格高昂外，關鍵還是工廠的管理與外商服務不協(xié)調，現場仍能不時看到“紅河”的存在。至今沒有拿出外商曾許諾的、使用戶受益的實際運行數據來。 
　　
對于一些小型設備，則應看重上述的第2個條件，只要新型設備的制造商能承擔試用的全部或大部分費用及風險，即使試驗失敗，更換或恢復老設備簡單方便，甚至不會有影響生產全局的間接損失，這樣不論企業(yè)大小，都可大膽嘗試。比如輸送等輔助設備、噴煤管、小型除塵設備等。 
　　
因為企業(yè)的特殊情況，用現成的設備可能會碰到各種各樣的困難時，設備制造商能為滿足你的特殊要求而進行改型制造也是一件好事。當然，這更必須經過充分的可行性論證。 
　　
對于大多數中小型企業(yè)而言，應該是如何能在前幾名盡早吃上螃蟹的問題。這將取決于企業(yè)獲得信息的渠道是否暢通、信息的判斷能力以及實施能力的高低等情況。 

2.2　對先進技術的敏感性和判斷性 
　　
技術人員的天職就是應該不斷推動技術的進步，從而促進生產力的發(fā)展。企業(yè)的技術人員更偏重于將各門學科的最先進技術成果盡早應用到生產中，為企業(yè)競爭創(chuàng)造最佳技術條件，使企業(yè)獲取最大效益。而這一切就要求我們對先進技術有敏感性及判斷性。具體到水泥行業(yè)中，是否可用這樣12個字概括技術發(fā)展的重點內容:節(jié)能降耗、穩(wěn)定質量、環(huán)保治理，即凡是關系到這三大方面的技術裝備進步都應該引起我們的關注。 
　　
1)節(jié)能降耗:窯外分解技術是熟料煅燒中降低熱耗的重大技術革命，它的理論依據是將原料的預熱及碳酸鈣分解所需要的大量熱，以與燃料混合懸浮狀態(tài)獲得，確保熱交換的高效率，降低了排出系統(tǒng)的余熱。該原理通過預熱器、分解爐及高溫高壓風機等設備得到了實施。后來國內外學者又欲將熟料燒結過程所需的大量熱也按此原理進行，但由于該階段的物料性能有了重大變化，加之反應溫度也相對高得多，其難度可想而知，至今仍未開發(fā)出相應設備。顯然，企業(yè)應該致力于前者的應用，而不是后者。 
　　
為了降低熱耗，新型的篦冷機、噴煤管及隔熱材料的研制也是很值得關注的。 
　　
電耗也是水泥生產的主要消耗指標，尤其是粉磨階段，早在上世紀80年代，國外就用輥壓機及立磨取代球磨機。從國內陸續(xù)引進的這2類設備的使用效果看，立磨由于允許進磨物料粒度大，輥套磨損后易于更換等優(yōu)點，顯得更受歡迎。國內制作技術還局限于小規(guī)格的立磨上，有些小廠使用國產的輥壓機也尚成功。總之，這方面的節(jié)能潛力值得我們重視。 
　　
2)穩(wěn)定質量:一談到新型干法工藝，人們不應只理解為專指窯外分解窯，還應該包括為此服務的一整套質量控制體系，即原燃料預均化堆場、均化庫、配料秤、各種測試儀表以及中控室的DCS系統(tǒng)等。 
　　
水泥產品的質量波動大是眾所周知的，為了保證出廠的水泥合格，生產廠家都要留足富裕標號，但沒有一個廠家敢保證出廠的某一品種的水泥既符合國家標準，又不超標號。也可以這樣理解:要獲得瞬間的高質量熟料和水泥并不難，若要使生產的熟料和水泥永遠保持在一個高水平上就不那么容易了。這里既反映了生產中控制質量穩(wěn)定的難度，也包含有允許的檢驗誤差較大的因素。然而，新型干法生產工藝為穩(wěn)定水泥質量提供了可能，并向著這個方向努力。它不僅因為生產規(guī)模大本身就意味著有穩(wěn)定的條件，而且在質量控制上，從工藝源頭上做起，在每道工序上把關?？梢哉f，如果沒有為質量控制服務的一系列設備，窯的煅燒工藝制度就無法穩(wěn)定，就無法保證有高的運轉率、低的消耗以及高而穩(wěn)定的熟料質量。因此在這方面有任何創(chuàng)新的設備都應引起我們的興趣。 
　　
最近幾年，美國開發(fā)并研制成功的跨帶式中子γ射線分析儀把對生料成分的檢測和控制從磨后的成品移到磨前的原料，這就將事后檢驗調整配料的偏移變?yōu)槭虑皽y定預防成分的跳動。它的原理是利用γ射線所具有的強大穿透力及反應快速兩大特性，使物料未被粉碎前就在線完成檢驗。因此不但能在原料入磨之前已經將成分穩(wěn)定在所要求的數值上，而且回避了離線取樣中必將會有的代表性以及時間的滯后性問題。由于價格昂貴(每臺約500萬元人民幣)，目前僅有1家用戶進口了2臺，其經濟效益尚未充分顯現出來，但質量的穩(wěn)定性所帶來的好處已略顯一斑。有朝一日，它的產品性能能取代石灰石預均化堆場、生料均化庫及X熒光分析儀這‘三大件’的功能，使現有的水泥生產套路變得更加精煉、可靠，即使價格再高些，也完全具有競爭性。同樣的道理，我們也相信，該分析儀的原理也會在原煤成分的控制上取得突破。 
　　
3)環(huán)保治理:目前，90%的窯尾電除塵器不能達標；很多小排放點、揚塵點仍是煙塵籠罩。為此，對除塵器提出更高要求的研制工作仍在進行。 
　　
首先，窯尾大型電除塵器已不是最理想的。由于使用了聚四氟乙烯薄膜為覆膜的新型濾料，使袋除塵器標況排放濃度降低到20mg/m3，且袋子的阻力低又耐磨，壽命達3年以上，徹底避免了電除塵器的事故排放。因此，在國際上越來越得到普遍應用，尤其在生料立磨煙塵濃度較高時更顯其優(yōu)勢，國內現已有幾個廠有了成功的使用經驗。目前影響它迅速推廣的唯一問題是袋子的價格太高，使袋除塵器的總投資比同規(guī)格的電除塵器要高近1倍，相信隨著濾料國產化水平提高，使用成本會大幅度降低。 
　　
關于小揚塵點的除塵技術，國內近2年開發(fā)出的恒功率高頻脈沖技術作為電源的小型電除塵器顯現出了生命力，它結構簡單，不用配風機、鎖風設施、風管等，運轉率高，安全，無易損件更換，不僅投資比同規(guī)格的袋除塵器省，而且運行成本也低得多(電耗<1kWh/h，更無袋子磨損問題，無須專人管理)。已有一些用戶成功使用。廠家在推廣該技術時就是采取風險自擔的做法，贏得水泥廠的信任。 
　　
從發(fā)展的角度看，當今水泥廠的環(huán)保標準不應當僅立足于不污染的低標準，而應當樹立為社會環(huán)境凈化的責任。從水泥工藝的自身特點看，它完全具備消化其它工業(yè)垃圾及生活垃圾的優(yōu)勢，這在國外已經有了成功的嘗試。比如用焚燒爐處理生活垃圾發(fā)電能否與水泥廠現有的余熱發(fā)電能力結合，就是很適用很有價值的課題。它不僅是盡了社會義務，也是水泥廠自身存在與發(fā)展的機遇。 

3　確保某些輔助設施及儀器的實用性 

　　
在已經運行的數十條生產線中調查，我們可以發(fā)現一些設施和儀表并沒有發(fā)揮出應有的作用而成了擺設。但是后來新項目的設計者及業(yè)主，仍設計和選用。如此重復的原因在于它們的停用并未根本影響生產的進行，故無人深究。 
　　
1)電梯:高達七八十米的窯尾預熱器的塔架，設置一架升降自如的電梯用以人員操作、巡檢及檢修設備材料的上下，顯然是非常方便的。但是目前有的早已損壞停運，有的只允許少數人使用，以至有的廠設計時雖安裝了電梯通道，但沒有安裝電梯，還有的放在庫里，后來干脆連設計也免了。造成該后果的原因有2條:一是電氣控制系統(tǒng)不適合工業(yè)現場的條件；二是企業(yè)對有些設備的管理不到位。用于賓館及住宅樓里的電梯的電控不適合水泥廠惡劣的環(huán)境，應當設計出滿足工業(yè)要求簡單可靠的電控回路，甚至簡單的垂直運輸機，只滿足檢修需要即可，因為實踐證明正常運轉時，1～3級預熱器并不需要過多的巡檢。 
　　
2)X熒光分析儀:為準確快速分析生料及其它原料的化學成分，各廠基本都毫無例外地引進了該儀器，根據功能及質量水平，價格在100～200萬元之間，但使用情況卻相差甚遠:使用好者，將取樣、縮分、送樣、制樣、分析、計算及控制一條龍全部引進，投資翻番，能將成分的變化控制在所要求的范圍內，保證了窯的穩(wěn)定煅燒；稍差的去掉了送樣系統(tǒng)，但難免有人為因素；再省點，把取樣系統(tǒng)也不要，保留了質量控制計算系統(tǒng)，能將分析的結果迅速傳到DCS系統(tǒng)，及時改變配料，這也能發(fā)揮一些積極效果；較差者，就只分析儀在工作，出來結果通過中控操作員憑經驗改變配料，其效果就可想而知；最差的，分析儀已經損壞，或磨盤磨壞，進口配件難購置，只好用人工進行檢驗。有時連標準樣也不準確，與人工檢測對不上。應該說，這種最差的情況并不在少數，如果結局就是如此，何必當初花那么多冤枉錢呢! 
　　
需要強調的是，質量控制的穩(wěn)定與否不僅直接影響熟料質量的好壞，也影響窯的熱工制度穩(wěn)定及熱耗、窯的運轉周期長短，這是企業(yè)提高效益的重大環(huán)節(jié)，只是它未直接造成停窯，所以被不少領導所忽視，甚至燒成指標不理想時，代之受過的往往是中控操作人員，而放走了真正的罪魁禍首。由此也可看出中子γ射線分析儀的重要了。 
　　
3)高溫氣體分析儀:這是能最快掌握窯內風、煤、料是否合理配比的儀器，因此，人們也毫不猶豫地花高額進口，但幾年下來，人們對它的興趣已大大下降，原因是:①故障率較高，現在仍在使用的已為數不多。在線型一旦斷水斷風，由于結皮嚴重，探頭不易自動抽出；離線型也因使用處結皮嚴重而不易插入，一個探頭10萬元，還需進口；②窯內需要掌握用風量的關鍵時間是在投料前后的一段時間內，待窯況穩(wěn)定后，只要煤和料的成分都不變，該分析儀就沒有什么作用了(所以還是應該把資金投入到穩(wěn)定原燃料的成分上)。而且只要預熱器系統(tǒng)漏風控制得好，位于1級出口的低溫氣體分析儀也完全能發(fā)揮作用。 
　　
4)料位計及料位開關:為隨時了解庫內的存料多少并能自動開停放料，設置料位計及料位開關實為必要，但在很多廠卻發(fā)現，經常要派人爬到庫頂用繩子測量料位，否則就會發(fā)生溢庫或空倉的事故；也常常有儀表工與巡檢工為料位計準確與否發(fā)生爭執(zhí)的情況。這都表明料位計使用不當。根據控制原理，料位計的類型有重錘式、電容式及超聲波式等，使用哪種形式取決于被測定的物料性質，更取決于制造商有無使用在類似物料上成功的業(yè)績(如無業(yè)績者，制造商承擔使用風險也可)，千萬不可隨意購置造成浪費。 
　　
5)空氣炮:該設備本是為解決預熱器堵塞而設置的，但現在的用途越來越廣:對易蓬倉物料防堵、篦冷機防堆“雪人”等。但它有2個缺點:①消耗壓縮空氣，增加電耗，而且往熱工系統(tǒng)吹入冷空氣，不利于熱工制度的平衡和降低熱耗；②間歇操作，在高溫系統(tǒng)工作時，其非工作期間會有高溫氣體返回吹風管內，管道的壽命受系統(tǒng)的工作溫度及其管道材質的影響，這就相應限制了它的使用范圍。但目前一些設計上預熱器少則配上十幾臺空氣炮，花上百萬元買個太平(國產的較便宜，但質量未過關)。投產后，操作人員也不問空氣炮是否起作用，照開不誤。只要預熱器不堵，沒有人去問它管不管用，甚至壞了也無人過問，一旦發(fā)生堵塞，就再增加新的空氣炮。如此下去，不僅投資增加，而且運行的電耗和熱耗浪費驚人(即使開1臺20m3的空壓機，每分鐘要吹進系統(tǒng)20m3的壓縮冷空氣)，有些廠的能耗指標居高不下，這就是原因之一。 
　　
空氣炮在關鍵時是預防堵塞的一種好設備，但一定要有的放矢，應該通過調試階段摸索，開始也不一定購置很多。至今有的工藝線就沒有配1臺空氣炮，也解決了預熱器的堵塞問題，這與物料的性質和成分及預熱器的位置角度都有關，而且也并不是僅此一種方法可以防止堵塞，因此真正看準需要的數量后再訂貨也不遲。再退一步講，預熱器的堵塞種類可分4種:高溫燒結性堵塞、沉降性堵塞、結皮性堵塞及異物堵塞。而空氣炮僅對結皮性堵塞有作用。其實，為減少堵塞對生產的影響，最為關鍵的是加強對各級預熱器負壓的監(jiān)測，尤其是投料階段和止料階段。至于窯尾上升煙道的結皮可以用抗結皮澆注料防止，或用人工處理解決?？傊?，千萬不要由于對堵塞的恐懼，而盲目購置過多的空氣炮。 
　　
上述設備任何1項也是上百萬元的投資，也許對于幾個億的投資只是很少部分，但無論從哪個角度講，買進的設備就要發(fā)揮作用，謹慎從事總是正理。 

3　引入競爭機制現存的難度 

　　
目前，由于2000t/d噸級的設備已開發(fā)得相對成熟，所面臨的急待解決問題更顯得突出一些。眾所周知，目前國內幾大設計院在水泥廠設計上進行競爭的同時，也投入了大量的人力、物力進行相應設備的開發(fā)競爭，并取得了成績。這本為用戶的擇優(yōu)選擇提供了極好的環(huán)境。但遺憾的是，只要一旦選取了設計院，則大部分主機設備就被相應的固定在該設計院開發(fā)的設備上。顯然，在設備開發(fā)上某一個設計院的水平不會都是最好的，更不會永遠是最好的，既使最好，也不能說就沒有吸收它人優(yōu)點的余地，所以當用戶認為有不滿意的地方，也只有接受。當然，這里存在著用設計權保護落后的可能，實在是阻礙了技術的進步，也必然影響了設計水平的發(fā)揮，本來能選更好的設備，也被局限在本院的設備上，追根溯源，無非是設計部門過于龐大，使設備選型者與設備開發(fā)制造者成了利益的統(tǒng)一體，而設備的使用者卻成了犧牲品。如此下去，入世后，我們的設備競爭形勢不會樂觀，設備開發(fā)的多種經濟形式也不會形成。 
　　
綜上所述，我們在建設類似的工藝線時，都會碰到上述這幾個方面的問題。如果我們在這些方面解決得稍好些，相信會形成更好的經濟效益，會讓我國水泥工業(yè)結構調整的步伐走得更快些。