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新型干法工艺引领水泥装备国产化 |
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| http://cn.newmaker.com
8/12/2008 1:56:00 PM
中国工业报 吴文坤
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随着新型干法水泥工艺的推广，我国水泥工业近几年的发展成就有目共睹：水泥年产量超过世界水泥总产量的三分之一，位居世界第一；2007年水泥产量为13.6亿吨，创历史新高。相关方面预计，我国2010年的水泥产量将达到17.2亿吨。
目前，水泥生产规模的大型化已成为水泥工业发展的趋势。截至2007年年底，经中国水泥协会统计，新型干法生产线798条，年熟料总产能为60704.20万吨。其中2000~5000吨/日规模生产线340条，占熟料总产能的45.37%；5000吨/日及以上规模生产线137条，占熟料总产能的36.80%。目前，世界最大规模水泥熟料生产线已达10000吨/日，我国共有4条。
这一变化对水泥产业的节能、提高运转率和节约矿产资源提出了更高要求，从而也要求水泥装备进一步大型化、国产化、系统简单化。为此，2002年原国家经济贸易委员会批准中国中材集团公司旗下的天津水泥工业设计研究院主持国家重大技术装备研制项目“10000吨/日水泥熟料新型干法生产工艺与成套设备研制”。该项目研制成功后，拥有众多技术创新点，突破了一大批重大关键技术，拥有13项中国专利，因此也荣获了2007年度国家科技进步二等奖。
核心设备创新成果多
在天津水泥工业设计研究院的一间会议室里，该院的教授级高级工程师边汉民接受了中国工业报记者的采访。作为这一重大项目中最重要专题“大型单段破碎机的研制和双齿辊式破碎机的研制”的带头人，他还有着另一个身份———中天仕名科技集团有限公司副总经理。专题研发就是由他的公司承担的。
边汉民领导的项目所开发的成果主要用于10000吨/日水泥熟料新型干法生产线主要原料的破碎。针对石灰石质、黏土类物料以及高磨蚀性和黏湿性混合料的不同物性，研制出了双转子锤式破碎机、双齿辊式破碎机和具有筛分功能的高磨蚀性和黏湿性混合料破碎系统三种（套）设备。它们均属于大破碎比的单段破碎机，最大破碎比可达1∶100。当物料经破碎机一次破碎后，其产品满足了10000吨/日水泥生产线熟料制备的需要。
其中，双转子单段锤式破碎机不仅在同等生产能力的条件下转子尺寸小、机身轻、设备造价低，而且对含黏湿物料的适应性强，还实现了矿产资源的零排废。“这个设备的安全性能有着相当高的水平，即使多次进铁，也不会对其他部件造成破坏，这在老的机型或进口机型上是难以想像的。”
双齿辊式破碎机有着可破碎物料范围广、不易被堵塞和黏结、运转率高等特点。具有筛分功能的高磨蚀性和黏湿性混合料破碎系统首次解决了国内外处理此类物料的难题。
首次研制出的这两个设备，不仅满足了10000吨/日水泥熟料生产线的需要，同时还有着众多的创新点。
首先是发明了整体式铸造顺向篦板并研制出镂空承击砧，这大大提高了双转子单段锤式破碎机的安全性、运转率和对含黏湿物料的适应性。其次，在国内首次研制出采用锥度配合的整体式辊皮，安全性非常高，维护方便，同时开发出了可调节剔泥装置，彻底杜绝了黏土堵塞破碎机这一难题。最后，四连杆式击碎板装置的应用开辟了国内此类破碎机的先河。
项目对装置在设备上的创造性应用也是一大亮点。据介绍，不仅双转子单段锤式破碎机中采用了减震装置，提高了设备的安全性，还首次将液压系统和测速装置应用到齿辊式破碎机上，对破碎机喂料进行自动调节，大大提高了其自动化程度。此外，柔性疏水树脂也首次应用到齿辊式破碎机上，提高了设备的运转率。
技术达国际水平
我国从上世纪70年代开始引进新型干法生产工艺和包括破碎机在内的主机设备，并进行消化和吸收。积累了使用经验后，天津水泥工业设计研究院于1982年研制出具有完全自主知识产权的单段锤式破碎机，填补了当时国内空白。从此，这一破碎机专题研发机构也被保留至今，专门从事水泥生产用破碎机的开发和研制，这也为他们研发这些设备提供了很好的基础。
天津水泥工业设计研究院这些设备的研制，是在吸收国外同类机型的先进结构和总结出国产稍小机型的使用经验的基础上，融入了符合中国国情的、满足大型化新要求的设计新理念，已经完全达到国际水平。
据了解，欧洲双转子单段锤式破碎机专业公司在进行同类产品设计时，其排料篦子普遍采用单体篦条横向全宽度贯穿篦子架的结构，磨损较快，且容易受到矿石强烈冲击而损坏。随着篦条的磨损，难以保证产品粒度。同时对篦条的材质要求也较高，制造难度大。边汉民的设计团队成功运用整体铸造顺向篦板技术，解决了这个问题，提高了设备的安全性和可靠性。同时，这个项目成功研制了一种全新结构的便于水韧处理的高锰钢承击砧，性能超过国外同类产品的多元合金钢承击砧。另外，特别设计的壳体后部的铁件分离室和篦子调节机构的缓冲装置，也使得该机的安全性和可靠性大大领先于国外同类产品。
此外，这些设备价格仅为进口设备的三分之一到二分之一，已在国内市场彻底取代了进口产品。目前，上述设备已经在4条10000吨/日和20多条相当规模的水泥熟料生产线投入使用，并有8台（套）设备出口到越南和巴基斯坦。
三大型设备实现工业化应用
“10000吨/日水泥熟料新型干法生产工艺与成套设备研制”项目除了天津水泥工业设计研究院研制的水泥原料大型破碎装备之外，还包括大高度机械输送装备、水泥窑炉煤粉计量与控制装备。
该项目除了首次研制出国内最大产量双转子锤式破碎机和齿辊式破碎机外，还在国内首次研制成功大高度大输送量钢丝胶带提升机；研制出专利钢丝胶带，独创胶带自动平衡张紧装置，自主开发钢丝胶带接头连接技术和特种合金材料带夹；国内首次将科里奥利力学原理应用于粉状物料计量领域，自主创新研制成功基于该原理的科氏力秤、专用力矩传感器和信号转换装置。
该项目的各项技术指标均达到国际同类技术先进水平，荣获了建材行业科技进步一等奖。
据了解，这些技术装备研制获得成功后，已经投入了工业化应用。在此之前，这些技术装备则长期依赖进口。目前，该项目已成为我国新建或改造水泥生产线的首选方案，基本替代进口并实现了批量出口。
据统计，截至2006年年底，大高度钢丝胶带高效提升机累计销售895台套，国内市场占有率95%以上；大型单段破碎机和双齿辊式破碎机累计销售73台，国内市场占有率100%，供应量世界排序第二；KXT煤粉计量与控制系统累计售出270套，占国内新建项目50%以上市场份额。
截至2007年年底，上述三项技术产品为研发单位累计创产值68300万元，为水泥企业节约外汇16500万美元，节省运行费用37565万元，为国家创外汇1201.8万美元。
第四代冷却机更高效节能
在新型干法水泥生产线的熟料烧成系统中，冷却机是水泥熟料冷却的主要装备。今年5月6日，我国首台第四代行进式稳流冷却机在徐州中天仕名科技集团有限公司出厂，标志着我国新型干法水泥技术重大设备国产化水平又上了一个新台阶。第四代冷却机也将申报明年的国家科技进步奖。
据了解，冷却机的发展使用目前已经历了四代历程，但总体要求是一致的：高效、节能、低消耗、低成本等。
第四代冷却机在装备结构和性能上有大幅提升，因此推广应用也是大势所趋。它具有独特的结构，使用了空气流量控制阀、梭式往复推动无漏料篦床、四联杆机构传动系统等多项专有技术，保证冷却机比第三代冷却机提高热回收效率3%~5%，熟料冷却效率大幅提高，冷却风机电耗降低20%，篦床寿命成倍增加，并具有高运转率、低磨损率、易于维修维护、整机结构紧凑、节省投资等显著特点。与第三代篦冷机相比，以5000吨/日生产线为例，每年可节约标准煤3600吨，每年可节电230万千瓦时。此外，由于设备下部无漏斗，冷却机地坑工作量也可大幅降低，节约大量土建及钢结构投资。
业内专家认为，第四代冷却机的推出将进一步满足国内外客户建设节能、高产、高效水泥生产线的要求，提升我国水泥工业技术与装备的国际竞争力，为我国水泥工业节能减排及“走出去”战略的顺利实施做出贡献。
中国水泥协会点评：中国新型干法水泥的发展已有30多年了。从日产700吨到日产10000吨，生产规模的扩大是一个技术不断创新的过程，它不仅凝聚着水泥技术工程人员的心血，也倾注了机电加工行业的心血，更离不开原国家建材局领导和老一辈水泥行业领导的长期支持。
节能降耗、节能减排、走循环经济和可持续发展道路是中国水泥工业的惟一出路。发展新型干法水泥是水泥行业结构调整的需要，水泥企业的规模化决定了企业的市场竞争能力，也体现了行业的盈利水平。水泥装备的大型化，不仅是一个研发能力，它还需要加工能力和管理能力的配套。“日产万吨水泥熟料新型干法生产工艺与成套设备研制”项目的完成，预示着我国水泥工程技术达到了世界先进水平。目前，全世界在运的万吨水泥生产线中，有4条在中国。不仅如此，我国万吨水泥生产线还出口到国外。该项目的研发和应用对实现我国水泥结构调整、节能降耗，建设资源节约型、环境友好型社会以及水泥工业可持续发展具有重要意义。
万吨水泥生产线在我国水泥产品消费较集中的地区，只要矿山资源有保障，设备的市场前景是好的。但大多数地区今后还是以日产5000吨和3000吨生产线为主。大型设备在运输上有一定的限制。对于投资者，在投资的技术经济和投资回报上还有一个取舍问题。万吨水泥生产线主要在南方较为合宜。
技术的发展是无止境的，国际同行所进行的超前研发是我们要补的课。目前，我们只是转化吸收，此项目的完成并不能代表我们就领先了，中国水泥行业还要继续努力，科技进步永无止境。
一直以来推动行业的技术进步是中国水泥协会的重要工作内容。对“日产万吨水泥熟料新型干法生产工艺与成套设备研制”项目而言，从立项到产品应用，协会都给予了积极支持。项目的两个主承担单位都是协会的会员单位，为会员单位服务、为新产品打开市场，也是协会应尽的义务。项目中的双转子锤式破碎机和齿辊式破碎机、大高度钢丝胶带高效斗式提升机、科氏力秤煤粉计量系统等子项整备研发课题，协会和中国建材联合会都组织了专项成果鉴定。
（点评专家为中国水泥协会副会长 孔祥忠）
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