摘要:
1 前言
江西万年青水泥股份有限公司一号窑技改工程的建设规模为一条日产2000t/d熟料生产线、年产水泥40万吨的粉磨及储存系统和原有生产线熟料储存系统。工程建成后，逐步淘汰工艺落后的一号窑湿法生产线。1998年3月国务院批准该工程可行性研究报告后，南京水泥工业设计研究院利用一个月时间完成了工程的初步设计，并顺利通过国家建材局组织的审查。该工程在全部机电设备招标采购的同时开展施工图设计，采用分阶段供图方式满足工程施工进度的要求。1998年12月底该工程正式动工兴建，2000年4月点火试生产，投产一个月内实现72小时连续运行考核，日均熟料产量达2200~2300 t/d，实现了国家建材局提出的“投产之日即是达产之时”的总体要求。项目总投资2.8亿元，其中新建熟料生产线投资仅为2.05亿元，是我国低投资国产化2000t/d工程又一成功之作。
2 目标的制定
新型干法水泥技术在我国拥有约20年的历史，但直至20世纪90年代中后期，由于在技术、设计、管理等方面有待进一步完善，特别是在技术进步的同时，工程建设的投资普遍较高，形成技术与经济相互脱节，一定程度上制约了新型干法水泥技术的发展，以至于流行一种“新型干法水泥建成之日就是企业亏损之时”的观念。而水泥工业要实现“由大变强、靠新出强”的跨世纪发展战略，实现水泥结构调整的战略目标，大力发展新型干法水泥技术是其必由之路。解决这一矛盾的根本出路在于实施技术创新战略。在国家建材局的正确领导下，南京水泥设计研究院及时研究制定了工程设计实施技术创新战略的具体目标。院领导明确提出：“江西万年青水泥股份有限公司一号窑技改工程的设计，在技术上必须加强科技成果在设计中的应用，敢于占领制高点，勇超国外先进水平；在降低工程建设投资方面，进行全方位优化设计，确保工程投资低于同期建成的2000 t/d生产线水平，争创跨世纪一流‘精品工程’，为新型干法水泥技术的发展作出新的贡献”。
3 不断追求技术创新，勇超水泥烧成工艺世界先进水平
水泥烧成工艺是新型干法水泥技术的核心。在本工程设计前期阶段，我院提出了“水泥烧成工艺进一步优化创新”的研究课题。通过对当今世界各种新型干法水泥烧成工艺（包括我院过去工程采用的烧成工艺）进行系统的理论研究，得出“窑外分解能力主要取决于分解炉煤粉燃烧温度、助燃气体氧含量、分解炉容积”的结论，纠正了过去该课题研究的模糊观念。在具体方案选择上，针对我国煤矿资源分布广、煤质偏差的特点，首推离线型窑外分解技术。基于理论和实验研究、基于院科研设计人员对十多条国内外离线型窑外分解窑的调试经验和工厂长期生产的调研，设计开发出新一代提高型NC-SC单系列离线型分解炉，并在本工程设计首次采用。该分解炉除采用三次风纯净空气助燃外，还作如下的技术创新：将过去仅起窑气通道作用的窑尾上升烟道扩径，出离线型分解炉的炉气由过去直接进五级旋风筒改进为进入上升烟道底部，使之成为“二次燃烧室”。这一技术创新取得了如下效果：1.利用窑尾烟气的高温，加速炉气中少量偏大的焦炭颗粒在“二次燃烧室”内燃烧，进一步强化了分解炉的煤质适应性和预分解能力；2.根据煤质情况，灵活调节入分解炉与“二次燃烧室”生料量，以利于降低分解炉物料比例，提高炉内煤粉燃烧温度；3.彻底解决了过去离线分解系统（如丹麦史密斯SLC、德国洪堡 Pyroclon-RP分解炉）上升烟道由于气体温度高、管道小、易结皮堵塞，影响系统运转率的顽症。系统运转实践表明：窑尾用煤比例达65~70%，入窑分解率达90~95%，为烧成系统超产创造了有利条件；系统运行半年多来，“二次燃烧室”无任何结皮现象。
在过去2000 t/d基础上，本工程窑尾预热器系统还作了创新大胆的改进：1.为适应系统进一步增产的需要，对原单系列五级旋风预热器规格作一定的放大；2.根据实验研究和计算机模拟试验结果，对旋风筒各主要结构比例作优化调整。加大蜗壳直径、缩短柱体高度，在降低系统阻力的同时，塔架高度也得以降低；3.重新调整窑尾塔架的工艺布置，在保证窑尾操作方便的前提下，使其成为国内外2000 t/d窑尾框架中最小规格的设计；4.根据生产调试经验，果断取消预热器顶部笨重的烟气气帽；同时设备设计上，优化选择预热器各部分的钢板厚度，采用较大间距的托砖板，虽然设备规格变大，但设备重量由过去的295吨降低到258吨。5.采用风洞实验结果，对窑尾塔架结构设计进行创新优化，大幅度地降低了塔架钢结构重量。NC-SC、 SLC、 Pyroclon三种窑尾系统的各项参数对比情况详见表1。（作者：宋海武）
