淮矿相山水泥5000td熟料生产线项目建设优化分析

淮矿相山水泥5000t/d熟料生产线项目建设优化分析作者：张武举1…出处：水泥商情网更新时间：2014-3-2810:04:50★★★1工程概述

1.1项目名称

淮北矿业相山水泥有限责任公司5000t/d新型干法水泥熟料生产线。

1.2建设规模、范围

采用新型干法预分解生产工艺，建设一条带9000kW纯低温余热发电5000t/d新型干法水泥熟料生产线，年产熟料160万t；年发电量为5856×104kWh，年供电量为5388×104kWh。

建设范围：自石灰石矿山开采、辅助原料及燃料进厂至水泥熟料出厂(包括煤粉制备及输送)以及与之相配套的生产、生活辅助设施；9000kW纯低温余热发电系统。

项目总投资由固定资产投资和铺底流动资金两部分构成，总投资为51664.53万元；项目总资金由固定资产投资和流动资金两部分构成，总资金为54264.53万元。

1.3项目建设基本状况、生产调试及正常运行

生产线在2011年1月23日开始桩基施工，用时4个月完成桩基10099m，土建主体和安装工程共历时10个月竣工。建设期横跨两个春节，于2012年3月29日点火试生产，4月6日投料，仅用一周时间，实现了回转窑的达产达标。随后针对调试中出现的设备电气问题进行停机消缺，实现正常生产。运行以来，回转窑的综合运转率90%以上并逐步提高，回转窑从初期5200t/d稳步提升，目前可以达到6040t/d。

2各专业的技术优化分析

本文提及的技术优化，主要是指在设计初期和工程建设中两个时段中不同专业的方案优化。起始是从总平面布置的优化和主机选型的优化，中期又从各专业优化促进总平面的优化，最终形成总体设计优化。

2.1主机设备选型的优化

对熟料生产线而言，主要设备选型可靠性、合理性至关重要，特别是“两磨一烧”及篦冷机、主收尘器等。为确保生产系统质量的可靠及整体投资的合理控制，对全国主机设备制造厂家和部分水泥企业进行了现场考察，5000t/d熟料线配套主机选型有以下几个方面的特点:

（1）回转窑系统均是国产设备，成熟的企业有L公司、C公司、PF集团等。在窑型选择上区别不大，有φ4.8×72m或φ4.8×74m两种规格。

（2）生料磨机选型几乎都是立式磨，且多数企业选用进口立磨，如ATOX50、MPS5000B、LM56.4、UM50.4等。原国产立磨占有率不到15%，尚有部分厂家选用两台小型立磨组合，主要原因是国产设备的可靠性不是太高，考虑设备备件互换性及不同时停机而运行窑系统运转。近年来，国产大型立磨发展较快，可一窑一磨配置6000-7000t/d熟料线。

（3）煤磨的选型是众说纷纭，主要有风扫管磨和立磨两种。工艺技术上，改进后的立磨在煤粉水分及细度控制可实现自由调节，两种磨机投资大体相当，但风扫管磨机系统电耗高于立磨。

（4）收尘系统特别是主收尘器，国内95%的企业使用电收尘，部分企业做了优化，也只是增加电收尘的处理能力，极个别企业将电收尘改造成袋收尘，窑头、窑尾全部使用袋收尘的企业屈指可数。

（5）篦冷机的选型80%选择国产第三代或三代半控制流篦冷机；15%选用进口四代推杆式设备，如斯密斯、洪堡等第四代篦冷机；而国产第四代篦冷机占有率不到5%。大多数使用国产第四代篦冷机的企业存在共同的问题就是当回转窑超产时冷却能力不足以及液压系统易出现问题。而进口篦冷机投资成本较高。

（6）同类型的生产线其他主机选型大同小异，如五台主要风机、石灰石破碎机、堆取料机等，国产设备已经趋于成熟，差异性不大。

针对考察情况，综合考虑设备的可靠性、性价比后，确定了主机选型。

水泥行业使用的立磨中多以国外进口，国内立磨起以莱歇平盘锥辊磨型为多，海螺与日本川崎技术合作制造CK立磨。与国外立磨相比，由于受加工设备精度及技术条件的制约，除立磨共性外，有惯性动载大（振动大）、耐磨衬板寿命短、液压系统漏油、噪音大等缺点，但比国外立磨价格低约1200万（以ATOX50为例），同时应该看到国产立磨也在不断完善和进步。

经过以上条件对比，综合对设备性能、价格、服务、工艺条件等多方面分析，以及对生料主机设备的驾驭能力，最终选择国产立磨。立磨减速机是关键的组成部分，国产减速机以重齿和南高齿为主，但由于在锥-形星齿加工、材料工艺、设备装配等与国外立式减速机仍存在技术性能差距，国产减速机的返修率较高。考虑立磨设备的使用性能和稳定性，选用国外进口、国内组装的弗兰德减速机较好，能降低故障率，保障立磨稳定运行。

近几年来，随着粉磨机械研发技术的大幅提升，立磨的技术优势也日益凸显。如煤立磨具有：生产投资费用低、生产效率高，节能环保、物料烘干能力强、操作简便、维修方便等优点。我们考察了国内较好的煤立磨制造厂家及部分应用的水泥企业，并根据实际煤质情况，原煤供应地点相对固定，最后决定选择立磨制备煤粉。

篦冷机是烧成系统重要的主机设备,担负着对高温熟料进行冷却、输送、破碎等多重作用。运行可靠是保证整个熟料生产系统高效运转的一个非常重要因素。目前国内在5000t/d生产线上第三代和第四代篦冷机都有应用，但第三代篦冷机存在着篦板使用周期短、维修费用高，篦板长期运动导致间隙增大漏料，活动框架易变型、供风系统易短路、传动易跑偏等弊端，影响设备的正常运行。国内第四代篦冷机以推杆式第四代篦冷机使用相对可靠，它具有推料棒推动物料输送、耐磨件磨损少、维修费用较低，维修简单、热效率高、风室空气动力平衡、模块化设计等优点。通过比较，第四代篦冷机在技术先进性及使用成本上都比第三代要好，故选择国产第四代篦冷机在我公司5000t/d熟料生产线使用。设备中标后，我们将篦冷机的用风总量从厂家设计的453000m3/h提高到547000m3/h，装机负荷从1800kw提高到2000kw，冷却面积从118.6m2提高到128.97m2，以确保冷却过程中的换热效果。

国家产业政策对环保要求越来越高，水泥行业最主要的污染源是粉尘。本着环保达到国家要求、排放浓度越低越好的负责任态度，在建设设计阶段就生产线环保问题多次考察、论证，详细比照袋收尘器与电收尘器的优缺点及兄弟企业的使用情况。袋收尘器效率能长期稳定在99%以上，排放浓度小于30mg/Nm³，袋收尘器依靠过滤方式捕集粉尘，烟气湿度、粉尘浓度、粉尘颗粒性质、粉尘比电阻等因素对其收尘效率及性能影响很小。也不会因煤燃烧不完全等因素需要像电收尘那样对空排放，具有安全性好、无事故排放等特点。

回转窑的生产相对成熟，国内只要是大型生产磨机和回转窑的厂家都具备这个能力，比较容易确定。在选择了“两磨一烧”和主收尘器之后，其他设备选型相对容易很多，定位在国内知名企业即可。

2.2总平面布置的优化分析

该项目总共占地面积只有150亩，据我们了解，也是全国单线5000t/d占地较小的生产线。为此，总平面布置的紧凑性与合理性必须统筹考虑。

（1）工艺流程简洁，布置紧凑合理。尽可能简化工艺环节和减少物料的折返运输，整条生产线主机设备成倒“L”型排开，节省了投资和运行费用。

（2）合理规划运输路径，保证人流安全、物流顺畅。为保证物流的畅通，修建两条平行主道路，并形成循环；为畅通员工巡检，横向有三个辅助道路穿插，做到了各行其道。

（3）合理确定厂区各个台段的标高，并利用高差减少复方和土建基础工程量。依据山势，把全厂的基本标高确定为35.3、38.0、43.0、46.0四个主平面，节省了大量土方和部分设备基础深度，做到顺势而为，节省大量投资。

（4）合理设计皮带输送廊角度和输送路径，满足要求，以最优路径和较大角度进行设计。根据物料休止角不同，各皮带角度设计也不尽相同，在设计时以较大角度设计，该项目爬坡皮带角度在13-16°，保证物料正常运输的情况下，压缩了皮带机长度。

（5）合理进行电缆、水管、气管的综合规划。针对总降设备位置，增加部分穿越路径，桥架或地沟，缩短电缆铺设距离。

2.3建筑与结构方案的优化分析

建筑方案中的平面布置、进深与开间的确定、立面形式的寻则、基础类型的选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可以降低工程造价的10%左右。为此可以从以下几个方面进行优化：

（1）确定合理的地下基础、上部结构和围护形式。水泥企业中既有载荷大、结构高耸的窑尾预热器及各类料库，也存在体积大、载荷大、结构矮小的窑墩等。设计时通过实际地质条件和软件择优处理，在确保工程安全质量的前提下，可以节省大量土建投资。本项目就近山体而建，桩基深度明显降低，部分原设计桩基改为基础扩大，最终全部桩身总长不足11000m，与一般的项目相比缩短20000m以上，节省投资2000多万元。

（2）确定合理的风管、廊道等制成结构形式。特别是热风管道的支撑形式，除考虑常规载荷外，还要考虑膨胀因素。

（3）确定合理的皮带廊的结构形式。皮带廊道是水泥企业中最常见的建筑物，根据结构形式不同，可设计成桁架、网架和轻钢。以B1200皮带廊为例，优化后的单位重量可以从原来的700Kg/m减少到450Kg/m，以皮带1.5Km计，可节约资金300万元。

（4）确定合理的特殊建筑物、烟囱、钢仓和转运楼等结构形式。一般设计院现在都会将烟囱和预热器框架捆绑一体，但转运楼可以通过工艺布置的优化实现数量的降低，同时，入库与入窑提升机也可以捆绑在一个大框架之内。这些措施都是在确保安全生产的前提下实现现投资优化。

2.4工艺方案的优化分析

（1）取消增湿塔，用管道增湿替代。现在的水泥企业在建设熟料线时都会一并考虑余热发电配套工程，余热发电系统故障率比较低，运行可靠，同步率较高，增湿塔使用率几乎为零。为此可以把增湿塔予以省略，在试生产初期使用管道增湿。综合考虑设备、土建及安装，可以节约350万的投资，并减少无谓的工作量。生产实践验证了此方案完全可行，满足工艺要求。

（2）网架设计调整，督促设计人员在满足结构安全要求的前提下对原设计进行深度优化。例如50m宽度长堆由原来的单排支座改为双排支座，跨度间隔由3.75m调整为4.25m，起步杆件由直径65mm调整为60mm等。在结构受力方面有所加强的同时，由原来的总重约1432.46t降低到996.87t，网架重量降低了30%，节省投资400多万元。

（3）土建施工中基础施工方法改进。因本工程所处地理位置，地下浅水层只有-5.2m，同时距离山体较近，地下碎岩石很多，为防止进水塌方和确保桩基入岩深度，使用机械冲孔灌注桩施工方法，入岩深度1.5m—2.0m，建设期间有效避免了人工施工的安全不确定性，确保安全的同时，保证了有效的施工进度。

2.5环保措施优化分析

（1）在收尘设备的选型上突破以往惯例，窑头、窑尾均采用了袋式收尘器替代电收尘器，虽增加了一些投资，但在环保方面，袋收尘更能保证环保要求，检测烟囱出口含尘浓度≤30mg/Nm3。

（2）实施烟气脱硝，进一步落实环保政策。水泥厂废气污染的治理也至关重要，实施“烟气脱硝”工程，降低NOx排放量，通过运行，排放指标达到NOx≤350mg/Nm3。

（3）生产前期，北方气候干燥，石灰石含土量和含水量都比较小，石灰石破碎机均化堆场二次扬尘非常严重。通过几次小的技改，加强收尘点的密封，增加雾化喷水降低扬尘，修改收尘器反吹时间等，大大降低了二次扬尘，创造良好的工作环境。

3项目管理的优化分析

一个项目是否能够实现工期、质量、投资、安全的有效结合，达到预期目标，与项目管理者的素养、智慧和责任心密不可分。掌握科学的管理知识，发挥灵活的协调能力，预控合理的资金投入，驾驭全局的安全保障，组织有限的物资及人力资源，无处不体现着管理的重要性，如何实现项目管理的优化是每个项目经理必须考虑的问题。

3.1项目管理组织结构的优化

在项目管理中，成立专门的项目管理组织机构是十分必要的，但是机构的有效组成及其组织结构的合理性是需要考究的问题。在国内各个项目管理很难实现像国外项目管理那样独立，特别是国有企业，这是一个难以回避的问题，但同时也会带来很多国外项目管理难以实现的优势。针对水泥企业，项目管理组织结构应着重考虑行业的专业技术划分和综合管理协调。

为此，公司成立了以董事长、总经理为组长的项目领导小组，负责全局资源调配，做好全力支持。同时成立项目部，指定专人负责行政事务，也就是项目经理，下设土建、工艺、设备、电器、综合五个小组，每个小组3人，确定一名组长。这样以来可以有效保证各个专业技术上能够得到尽可能优化的人力、技术、经验。项目经理负责统筹协调，促使组织结构上的相对完善。同时针对个别存在争议的技术问题或协调问题，由公司领导牵头，组织全公司相关人员进行研讨，确定最终方案，保证决策的科学合理性，做到组织循环的闭合，实现机构和结构上的优化。

3.2抓住工程建设关键路径，确保质量，优化工期

（1）根据水泥项目建设的常规工期，绘制工程建设关键节点树状图。从整体项目工期上把握关键因素，让项目管理人员始终紧盯工期节点，有针对性的开展工作。特别是设备安装周期长、精度高的土建基础和建设周期长的混凝土建筑是整个工期控制的重点。如窑墩、立磨基础、预热器基础、生料库和熟料库等。

（2）在土建施工中期要根据具体进度和各方面因素（天气、到货情况、人员分布等），适时调整工期关键路径，及时修正项目工期的制约因素。

（3）在设备安装时期，对安装精度高的大型设备，如立磨、回转窑等。安排项目部人员和设备厂家技术人员与安装人员同步作业，对安装中出现的问题及时解决，严控安装质量，督促进度。

3.3分区域控制，推行专人负责制，提高安全管理水平

（1）建设期间，为保证施工安全，按照施工项目结构、进展阶段进行项目分解，确定安全目标，做到分区域管理。对石灰石破碎、圆堆、配料长堆、生料、烧成、电站等土建、安装各项工作实行分区域专人负责制，共划分了9个区域，分别有9个人负责。确定各子项工程的施工之间的衔接、穿插、平行搭接、协作配合等关系，将项目部的区域负责人的安全责任予以明确，统一协调，及时纠正不安全行为，确保安全。

（2）坚持每天召开现场工作协调会，协调所需的劳动力、机械、材料等资源用量及时到位，物流、人员组织顺畅才有可能保证安全。同时项目部及其他施工单位配置专职安监人员，加强日常安全检查，每天不定时巡查，每周一组织监理人员、施工单位针对场地内人和物的不安全因素进行专项检查。

（3）为确保工程质量，严格审核施工方案，加强对施工过程的质量监管。项目部设置1个资料档案室，收集各种原始资料，分类、分册归档整理，以便于查询及资料保管；对施工采购的原材料购（配）件、半成品等，建立完善的验收及送检制度，杜绝不合格材料进入现场，更不允许不合格材料用于施工；凡在施工操作中违反操作规程的单位，达不到质量要求及标准的部位，必须立即停工整改，直至符合施工规范要求，对不能及时按照要求进行整改的，严肃处罚。

4做好工程收尾与生产调试准备

工程一旦进入收尾阶段，管理者一定要理清思路，把握重点，避免出现安全事故或质量事故，同时还得为生产调试做好相应的准备。

（1）在工程收尾阶段，相应各车间人员开始进入各自岗位，熟悉现场环境和设备。毕竟工程建设的目的是为了安全生产，而人是首要因素。

（2）做好封闭验收工作。各车间安排专人对袋收尘、各废气管道、旋风筒、预热器、预热器下料管和输送斜槽等内部进行检查，防止焊缝漏焊、有异物损坏设备及影响通风下料。

（3）各车间安排专人对各阀门进行开关限位进行检查和处理，确保各阀门开关正常。

（4）安排专人对每台设备润滑和循环水情况进行检查，确保润滑和冷却良好。

（5）组织人员对安装好具备条件的设备进行单机试车，甚至是对部分重点设备延长试车时间，以便及时发现问题进行解决。

（6）合理协调水路和道路施工。水路和道路施工土方量很大，与设备安装存在交叉，项目部协调在不同时间段确定施工主线，进行各施工单位的协调和调度。

（7）在设备安装后期，土建单位大部分人员已经撤离，针对部分设计漏项等零星工程，及时引入具备相应能力的小型队伍，进行收尾工作。

除此之外，针对生产前期许多需要细化的工作也要同步进行，不能盲目乐观于工程外在形象，也不能夸大期间工作难度，使车间单位有信心完成各项工作。

5效果验证

该5000t/d熟料生产线建设，按照项目管理安排，提前一个月，于2012年3月29日顺利点火。通过公司上下的共同努力，4月12日实现达产达标，6月4日余热发电一次并网成功，整个项目转入正常生产。经过连续数月的运转，为公司创造了可观的经济效益，也树立了良好的企业形象。各主机设备运行指标如下：

HRM4800A原料立式磨，设计粉磨能力420t/h，现细度控制R0.08筛余16±2%，R0.2筛余≦2%，实际台产稳定在460t/h以上，磨机振动值小于2.0mm/s。磨机运转正常。