李俭之:解读JT窑自主创新的技术内涵
JT窑是南京建通水泥公司缪建通董事长,在全面推广应用“立窑水泥企业20项适用技术”取得成功的基础上,2004年自主技术创新研发成功的新型窑。他打破了传统立窑的设计理念和规范,将企业原有的φ2.5×8.5m的传统立窑,改造成结构全新的JT窑,并全面推广应用了与其配套的升级技术,投产后一举成功。熟料热耗、水泥综合电耗、产品质量等技术经济指标及环保,都达到了水泥行业的先进水平。JT窑取得的历史性技术突破,在水泥行业尤其在立窑水泥行业里产生了很大影响,2005年以来,已有23家水泥企业与南京建通水泥公司签订了28条生产线的有偿转让合同,现已投产20条生产线并全部取得成功。其技术经济指标基本上达到或接近建通水泥公司的水平。
缪建通没有满足已取得的成绩,从今年二月开始,针对立窑固有的化学不完全燃烧和操作难以实现自动化的技术难题,组织了第二次技术攻关并取得成功。使JT窑的技术经济指标更加先进,熟料热耗达到663kcal/kg,32.5级水泥综合电耗达到55.6kwh/t,这两项能耗指标,目前都处于水泥行业的领先水平。其他技术经济指标及环保,也都达到行业先进水平。建材工业环境监测中心和建材行业生产力促进中心,于2007年6月10日~12日,按GB4412《机械化水泥立窑热工标定》和GB4413《机械化水泥立窑热计算》,对该厂第二次技术攻关后的生产状况进行了现场标定,其标定结果及生产统计数据如下:
标定结果 生产统计
熟料产量 22.66t/h 22.36t/h
熟料热耗 663.07kcal/kg 680.38kcal/kg
熟料烧成电耗 13.32kwh/t 13.67kwh/t
水泥综合电耗 55.6kwh/t 54.96kwh/t
熟料28天抗压强度 58.5mpa 59.9mpa
3 天 32.8mpa 29.9mpa
粉尘排放浓度 JT窑 21.9mg/m3
生料磨 5.3mg/m3
水泥磨 2.2mg/m3
三废利用率 79.89%
注 :生产统计数是2007年7月份实际生产统计数
许多业内人士以传统水泥立窑的概念,对JT窑创造的能耗领先水平,表示质疑和不可思意。笔者从2004年开始对JT窑技术进行了解和跟踪,亲自目睹了它的不断创新和完善过程。现将笔者对JT型窑自主创新技术内涵的认识和理解,介绍给关注这项新技术的广大读者,希望能对大家深入了解和认识JT窑技术有所帮助。由于受知识产权的限制,对涉及企业核心技术机密之处只能从略,敬请谅解。
一、窑的结构有重大创新
·破除了传统立窑高度与直径的比例关系。将延续100多年的H:D=4:1 改写成H:D=2.1:1。成功的将一般机立窑的高度从11~12米降低到8.5米,直径从3~3.2米扩大到4米。这种高径比的窑型,通风阻力小、烧成速度快。吨熟料烧成电耗比传统立窑降低30%(6~8kwh)以上,只有新型干法吨熟料烧成电耗的40%左右。窑的单机生产能力比同容积的传统立窑提高约一倍。
·卸料炉筐子结构有重大改进。卸料炉筐子结构形式和高度,都与传统机立窑有很大差别。这种炉筐子,克服了传统立窑中心区域供风不足,严重缺氧的缺陷。大幅度减少了化学不完全燃烧产生co的热损失。
·送风方式及配用风机有别于传统机立窑。鼓风机的进风部位和进风方式也与一般机立窑不一样,配用的风机不再是高压的罗茨风机,而是压力在2000pa以上的离心风机。风机功率消耗比相同生产规模的窑减少了30%以上。
二、配料方案有创新为了适应新型窑体结构和离心风机的特性,研究开发出一套高饱和比、高硅率、低液相、多品种、多尾矿的配料方案。这种配料方案的核心是低液相、多品种、多尾矿。在生料中配有多种晶种和尾矿组份,这些微量成份,在煅烧过程发挥复合晶种和复合矿化剂作用,降低了烧成温度,促进了熟料矿物形成。构筑的烧成带底火层,透气性好、阻力小、熟料质量好。
三、窑的操作技术有创新 .一般机立窑直径越大越难操作,但JT窑的看火师傅普遍反映,这种窑好操作、劳动强度低。他们总结出一套“上不见火(明火与呲火)、下不见红(红料)”的闭门操作技术,闭门时间达到80%以上。窑的操作正在向智能化自动控制过渡。窑的操作已部分实现了自动控制,现已能根据底火和预热带的温度变化,自动控制窑风和卸料速度;根据出窑熟料温度自动控制冷却用风量,确保深暗火操作和布袋收尘器在露点温度以上安全运行。
四、成球系统有重大改进预加水小料球是机立窑推广多年的新技术,但料球的均匀性没有根本解决。建通水泥公司对预加水的喷水系统、双管搅拌器进行了重大改进,并在自动控制上实现了料水双向自动跟踪。成球质量显著提高,5~8mm料球的合格率达到95%以上,料球的内在空隙率达到30%~33%。料球均匀性提高,对改善窑内通风的均匀状况起到非常重要的作用。
五、JT 窑自主创新的技术核心立窑作为水泥的煅烧窑炉,其传热方式是所有水泥窑炉中最好的。因为它属于传热率最高的传导传热,料球在自燃状态下边燃烧边直接传热,将生料球烧成熟料。但传统水泥机立窑存在严重的通风不均,不仅导致煅烧温度不均、熟料质量不稳定,而且因局部缺氧产生大量化学不完全燃烧,由co损失了大量的热量。这是100多年来,国内外的立窑水泥工作者都没有攻克的技术难关,被视为是水泥立窑无法解决的“技术结症”。所以尽管立窑的传热方式最好,但熟料热耗并不是最先进的,熟料质量也不够稳定。目前全国水泥立窑由于化学不完全燃烧产生CO的热损失平均高达300Kcal/kg左右,高的甚至达到500Kcal/kg以上。JT窑通过窑体结构、配料方案、成球质量及操作技术的系统创新,形成了JT窑的“窑内均匀通风”核心枝术,基本上攻克了所谓无法解决的“技术结症”。目前JT型窑的化学不完全燃烧热损失已降低到60Kcal/kg左右,只有一般机立窑平均水平的20%左右。就此一项就使JT窑的熟料热耗比一般机立窑平均水平减少了200kcal/kg以上。由此可见,建通水泥公司创造的 663kcal/kg熟料热耗的先进指标,主要是靠减少化学不完全燃烧取得,是完全可靠的。 JT窑“窑内均匀通风技术”的解决,传统水泥立窑存在的技术难题都迎刃而解了。不仅对减少化学不完全燃烧产生了巨大影响,而且对提高熟料质量和窑的台时产量、降低熟料烧成电耗都有积极的作用。
六、小结
1、JT窑是我国水泥工业一项重大的自主创新技术。它攻克了困扰立窑水泥工作者100多年的化学不完全燃烧和煅烧不均的“技术结症”、熟料热耗、水泥综合电耗、产品质量等技术经济指标及环保,都达到水泥行业先进水平。
2、JT窑的窑型还归属于立窑系列,但它不属于落后的传统水泥立窑。JT窑有独特的窑体结构,自成体系的配料方案及操作技术。技术经济指标已经达到先进生产力水平。因此JT窑技术也属于我国水泥工业的先进生产力。
3、自主技术创新的JT窑及配套升级技术取得的成功,为中小水泥企业提供了技术支撑,填补了新型干法技术不适用于中小型水泥生产线的空白。新型干法主要适用于4000t/d以上大型生产线,JT窑技术主要适用于2000t/d以下中小型生产线。两者优势互补,优化了我国水泥工业的技术结构和大中小相结合的企业结构。
4、推广应用JT窑及其配套的升级技术,可使中小水泥企业的技术经济指标,也能达到水泥工业产业政策制定的技术进步目标。JT窑及配套的技术设备具有投资省的优点。用于立窑水泥企业技术升级改造,吨水泥投资仅为50~100元(上限为原有设备基本不用时的吨投资)。不仅适用于国内中小水泥企业升级改造,也可成套技术设备出口。
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