(中材国际)特殊原、燃料条件下日产万吨级水泥熟料烧成系统开发与应用

1、2022-6-27特殊原、燃料条件下特殊原、燃料条件下日产万吨级水泥熟料烧成系统开发与应用日产万吨级水泥熟料烧成系统开发与应用丁苏东丁苏东中国中材国际工程股份有限公司中国中材国际工程股份有限公司提纲提纲1 1、项目背景、项目背景2 2、关键技术问题、关键技术问题3 3、研发技术方法、研发技术方法4 4、科技创新点、科技创新点5 5、主要技术经济指标、主要技术经济指标6 6、知识产权、知识产权7 7、成果推广应用、成果推广应用Page21 1、项目背景、项目背景 世纪之初，随着国家大规模基本建设，促进了水泥工业的飞速发展，短短几年，2000 5000t/d国产化技术日趋成熟，为我国水泥产业结构调

2、整、技术进步和国际市场拓展打下了基础，为水泥投资商树立了信心，引发了追求代表国际高端水平的新一代万吨级水泥生产技术的渴望。当时国内有海螺、天瑞等公司，国外有沙特、越南等国的多家公司，均有建设万吨级生产线的愿望，但该技术国内尚属空白。Page3Page4当时国际上的万吨级生产线情况和技术水平当时国际上的万吨级生产线情况和技术水平 由于解决不了烧成系统放大带来的技术失真问题，早期万吨线烧成系统：由于解决不了烧成系统放大带来的技术失真问题，早期万吨线烧成系统： (1)、多采用、多采用三系列三系列系统，系统，炉窑炉窑采用采用并联并联方式，存在塌料、系统不稳定的问题。方式，存在塌料、系统不稳定的问题。

3、(2)、对原、燃料的品质要求高，、对原、燃料的品质要求高，不适应高含量干扰元素的原、燃料不适应高含量干扰元素的原、燃料使用。使用。 (3)、配套技术无法满足当前市场需求，迫切需要开发集成新技术。、配套技术无法满足当前市场需求，迫切需要开发集成新技术。Page52 2、关键技术问题、关键技术问题 在原、燃料和环境条件变化较大的情况下，在现有技术基础上进行放大，易造成技术性能失真，在技术上应重点解决： (1) (1)、系统大型化后技术性能失真和控制问题；、系统大型化后技术性能失真和控制问题； (2) (2)、技术装备的安全可靠性和过程控制问题；、技术装备的安全可靠性和过程控制问题； (3) (3)

4、、以前未曾遇到的放风、腐蚀等技术问题；、以前未曾遇到的放风、腐蚀等技术问题； (4) (4)、各项技术的合理匹配和系统技术集成问题；、各项技术的合理匹配和系统技术集成问题； 目的是为了更好地适应国内外多变多变的条件和技术市场需求。 多变多变主要反映在原、燃料上的多样性和自然条件的多样性。3 3、研发技术方法、研发技术方法 在公司国内外项目的成功经验基础上，结合国内外原、燃料和自然条件及市场需求，借助实验研究、理论分析、计算机模拟、现场测试等技术手段，开展技术研发和系统集成创新工作。 形成了一套体系完整的定制式水泥熟料烧成系统开发与工程放大技术定制式水泥熟料烧成系统开发与工程放大技术（Pyro-

5、Processing System Development and Engineering Scale-Up Technology for Customized Application, 简称PSDEST），为特殊原、燃料条件下日产万吨级烧成系统的工程放大与开发设计奠定了可靠的理论基础。Page6定制式水泥熟料烧成系统开发与工程放大技术定制式水泥熟料烧成系统开发与工程放大技术(PSDEST)(PSDEST)Page74 4、科技创新点、科技创新点 、采用、采用“燃点控位和司料温控燃点控位和司料温控”技术的双系列在线预热预分解系统技术的双系列在线预热预分解系统 、大比例超大型无排灰立式和卧式旁路

6、放风骤冷器系统、大比例超大型无排灰立式和卧式旁路放风骤冷器系统 、双驱动、双挡轮万吨级回转窑与万吨级高温辊式熟料破碎系统、双驱动、双挡轮万吨级回转窑与万吨级高温辊式熟料破碎系统 、专用多介质多通道离散式低、专用多介质多通道离散式低NOxNOx燃烧器燃烧器 、含放风需求的多组分非线性配料软件系统、含放风需求的多组分非线性配料软件系统Page8底部喷嘴是为难燃烧的底部喷嘴是为难燃烧的燃料燃料上部喷嘴是为容易燃烧的上部喷嘴是为容易燃烧的燃料燃料三次风的三次风的切向入口切向入口880窑风窑风1100(1)(1)、采用、采用“燃点控位和司料温控燃点控位和司料温控”技术的双系列在线预热预分解系统技术的双系

7、列在线预热预分解系统 因原、燃料的物理化学性质的不同，燃烧区域大小和生料分解区域大小易发生飘移和变化，需进行区域和大小的控制。具体措施：变更燃烧嘴的位置和司料控制。Page9 通过将“燃点控位、司料温控”技术与“燃料分级燃烧”技术集成，具有显著的脱氮效果，并有效防止系统结皮堵塞，确保系统平衡运行。 具体研究和工业实验如下：实验结果实验结果Page10 创新内容：创新内容：、 利用利用CFDCFD数据模拟分析数据模拟分析技术技术，解决了超大规模，解决了超大规模预热预热预预分解系统分解系统的放大和性的放大和性能保证的技术问题，为预热能保证的技术问题，为预热预分解预分解系统的系统的开发开发奠定了基础

8、。奠定了基础。、开发出、开发出“燃点控位、司料温控燃点控位、司料温控”技术技术，解决了，解决了燃料燃料燃烧和生料分解相互燃烧和生料分解相互耦耦合合的技术的技术难难题，为题，为使使用用低品位原、燃料低品位原、燃料创造了条件。创造了条件。、 研发出研发出万吨级的万吨级的6 6级低阻高效级低阻高效双系列在线双系列在线预预分解分解系统。系统。Page11工程应用实例工程应用实例Page12 原燃料中钾、钠、硫、氯是新型干法生产的干扰元素，当含量超过一定限值，会严重干扰系统的稳定性，必须采用放风处理。 当时国内缺乏放风经验，国外也仅有落后小排量的外排灰骤冷器，易导致作业场所环境差。在万吨线上如何实施，尤

9、其针对国外超大放风要求（放风量60%）的工程，是设计和控制的一大难题：、如何控制挥发物凝聚位置，避免预热器与放风、如何控制挥发物凝聚位置，避免预热器与放风口处的结皮堵塞。口处的结皮堵塞。、如何平衡窑、炉和旁路三路的风量，稳定系统、如何平衡窑、炉和旁路三路的风量，稳定系统操作。操作。、如何解决因操作不当带来的频繁热振所造成的、如何解决因操作不当带来的频繁热振所造成的耐火材料脱落。耐火材料脱落。干扰元素循环示意图Page13(2)(2)、大比例超大型无排灰立式和卧式旁路放风骤冷器系统、大比例超大型无排灰立式和卧式旁路放风骤冷器系统 旁路放风骤冷器的研发旁路放风骤冷器的研发、卧式骤冷器操作参数、冷凝

10、物聚集效果的研究和结构设计、卧式骤冷器操作参数、冷凝物聚集效果的研究和结构设计 Page14 旁路放风骤冷器的研发旁路放风骤冷器的研发、立式骤冷器操作参数、冷凝物聚集效果的研究和结构设计、立式骤冷器操作参数、冷凝物聚集效果的研究和结构设计 立式旁路骤冷器较卧式骤冷器具有高温气体包裹性能好，便于放大、有利于降低系统阻力，防止结皮，克服了因规模放大带来的布置困难的问题。混合室主剖面温度分布图涡壳截面温度分布图混合室3D模型 Page15创新内容：创新内容： 、研发的无排灰卧式和立式骤冷器，满足了超大规模烧成系统配套的需求，克服了国外老式带排灰骤冷器存在周边环境差、空间占位大、布置难的问题，是超大型

11、旁路放风骤冷装置国际首例国际首例； 、 利用CFD技术，优化了骤冷器内两股气流的流动模式，确保干扰元素化合物凝聚到生料颗粒表面，避免骤冷器内部结皮堵塞，消除了冷热两股气流变化造成的热振，防止耐火材料脱落。Page16工程应用工程应用、实例图、实例图Page17立式(直流式)（SCC、YCC）卧式(折流式)（RCC，CCC)、SCCSCC、YCCYCC项目放风比例项目放风比例SCC旁路放风设计比例需要30%30%YCC旁路放风设计比例需要60%60%Page18(3)(3)、万吨级回转窑与万吨级高温辊式熟料破碎系统、万吨级回转窑与万吨级高温辊式熟料破碎系统 万吨级回转窑万吨级回转窑 针对针对国外

12、工程大都采用油、煤、气多种燃料混合燃烧，开展如下研究：国外工程大都采用油、煤、气多种燃料混合燃烧，开展如下研究： 、不同种类燃料对传热影响的理论研究； 、窑内物理化学过程的数值模拟研究； 、基于工程实践，设计参数的对比研究。Page19 万吨级高温辊式熟料破碎系统万吨级高温辊式熟料破碎系统 由于当时市场竞争，中材国际在万吨级熟料辊式破碎机上获得了天瑞集团的定单，但必须将所研发破碎机集成到国外公司提供的大型篦冷机中，且要求匹配合理、安全可靠。为此，进行大量科学研究和开发设计，已在天瑞项目中得到成功应用。Page20创新内容：创新内容：、研发的双驱动双挡轮装置和强制润滑系统，解决了单边传动和单点定

13、位导、研发的双驱动双挡轮装置和强制润滑系统，解决了单边传动和单点定位导致的应力过于集中的技术难题。致的应力过于集中的技术难题。、开发了、开发了窑头微缩变径窑头微缩变径方式方式，解决了因筒体受热不均匀造成窑口耐火材料脱，解决了因筒体受热不均匀造成窑口耐火材料脱落问题。落问题。、形成、形成了超大规模回转窑设计方法了超大规模回转窑设计方法，开发了，开发了装备制造技术，解决了利用现有装备制造技术，解决了利用现有制造制造平台生产超大规模回转窑的技术难题。平台生产超大规模回转窑的技术难题。首次将万吨级高温辊式破碎机集成到国外超大型冷却机系统中，满足了万吨首次将万吨级高温辊式破碎机集成到国外超大型冷却机系统

14、中，满足了万吨级技术配套的需要。级技术配套的需要。Page21Page22(5)(5)、含放风需求的多组分非线性配料软件系统、含放风需求的多组分非线性配料软件系统、利用非线性规划技术，克服了常规线性方程组法仅限于4种以内原料配制的局限性；、开发出了适用多原料种类的多目标、多约束条件的配料软件系统；、引入生产成本控制要素，以获得最佳的配料方案；、以原料干扰元素作为约束条件，将其挥发度链接到程序中，可快速评估干扰元素的影响程度，确定放风量；、系统基于Excel非线性规划模块，成熟可靠。Page235 5、主要技术经济指标、主要技术经济指标Page24序号指标名称单位与当前国外相近规模系统的比较中材国际中材国际SCC项目项目中材国际荥阳项目中材国际荥阳项目国外同行FLS1熟料产量t/d1200011000111342熟料烧成热耗kJ/kgcl 2906（无放风）（无放风）3084（25%放风）放风）291529193熟料烧成电耗kw.h/tcl5455.556.44出预热器压损Pa5500550068605出预热器温度28010 (燃气燃气)27010 (燃油燃油)30010（燃煤）（燃煤）318 (燃煤)6原料适应性（放风）有有无无无6 6、知识产权、知识产权获国家专利获国家专利1414项。项。Page257 7、成果推广应用、成果推广应用沙特沙特SCCSCC两条万吨