周真

25002500t/d t/d生產(chǎn)線的技術(shù)改造與效果分析

Analysis on the Technical Transformation and Effect ffect of of25002500t/d Production Line n Line

周真

1 前言

我公司3號(hào)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線始建于1984年4月，是我國第一條自行設(shè)計(jì)、制造、安裝的新型水泥熟料干法生產(chǎn)線，為中國水泥工業(yè)的技術(shù)和裝備的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。限于當(dāng)時(shí)的工藝和裝備制造水平，該熟料生產(chǎn)線能耗高，環(huán)保設(shè)施落后，雖經(jīng)2002年和2010年兩次較大的技術(shù)改造，并配套建成了4.5MW的余熱發(fā)電系統(tǒng)，生產(chǎn)線的整體技術(shù)水平有所提高，能耗有所降低，產(chǎn)量基本上能穩(wěn)定在2700t/d，但終究是生產(chǎn)工藝設(shè)備局部的改造，系統(tǒng)整體依然表現(xiàn)為能耗高，排放難達(dá)標(biāo)，故障率高，維修費(fèi)用大。鑒于這種狀況，我公司于2013年3月開始對生產(chǎn)線進(jìn)行了全面的技術(shù)改造，同時(shí)為了節(jié)約改造資金，對能夠達(dá)到要求的建筑基礎(chǔ)、建筑物及機(jī)電設(shè)備保留使用。該生產(chǎn)線自2013年10月份投產(chǎn)后運(yùn)行至今，取得了顯著的效果。

2 技改前存在的主要問題

（1）粉塵排放達(dá)不到國家新標(biāo)準(zhǔn)要求

原環(huán)保設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求粉塵排放濃度＜150mg/m3，而《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2013）要求水泥回轉(zhuǎn)窯粉塵排放濃度＜30mg/m3。為了保證生產(chǎn)線達(dá)到環(huán)保新要求須對除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

（2）熟料生產(chǎn)能耗高

技改前，該生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)熟料熱耗高達(dá)3452.7kJ/kg，某些時(shí)段甚至高達(dá)3762kJ/kg。造成能耗高主要有下列幾個(gè)原因：

a預(yù)熱器出口廢氣溫度高

該生產(chǎn)線采用4級(jí)預(yù)熱器系統(tǒng)，生料與氣流換熱不充分，與五級(jí)預(yù)熱器系統(tǒng)相比，少了一次換熱過程；另外預(yù)熱器結(jié)構(gòu)形式落后，換熱效果不好，C1出口溫度高達(dá)350℃。

b系統(tǒng)阻力高

雖然采用4級(jí)預(yù)熱器系統(tǒng)，但一級(jí)預(yù)熱器出口阻力仍然高達(dá)5800Pa以上。主要是由于該系統(tǒng)采用老式高阻力的旋風(fēng)預(yù)熱器，旋流角度僅180°，氣流紊流阻力高，進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口風(fēng)速設(shè)計(jì)偏高引起阻力大；另外分解爐設(shè)計(jì)的進(jìn)風(fēng)口速度很高，煙室縮口風(fēng)速也很高，導(dǎo)致系統(tǒng)整體阻力很高，氣流阻力高，不僅影響煅燒系統(tǒng)的通風(fēng)能力，而且大大增加了高溫風(fēng)機(jī)的電耗。

c分解爐容積小

煤粉在爐內(nèi)燃燒不充分，沒有完全燃燒的煤粉和生料粉混合后被喂入窯尾，在煙室和分解爐縮口處形成結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)，惡化了窯內(nèi)工況，更難適應(yīng)劣質(zhì)煤。由于分解爐容積偏小，煤粉在爐內(nèi)燃燒不完全，導(dǎo)致底部預(yù)熱器溫度與分解爐溫度倒掛，也是引起熱耗上升的原因。

d篦冷機(jī)面積小，效率低

原篦冷機(jī)是老式的富樂型篦冷機(jī)，篦床面積小，有效面積僅46.8m2。2010年公司對冷卻機(jī)進(jìn)行過一次改造，將前面5排篦板改為固定篦板，一段篦板改為高阻力、低漏料充氣篦板，篦床有效面積增加至55m2，冷卻效果有所改善，但是不理想，熱回收效率較低，造成熟料生產(chǎn)能耗高。

由于熟料的熱耗、電耗高以及設(shè)備維修費(fèi)用高，熟料的制造成本高達(dá)210元/t，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)生產(chǎn)線的粉塵排放難以達(dá)到環(huán)保要求，制約了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3 技改方案

3.1 預(yù)熱器與分解爐系統(tǒng)改造方案

（1）預(yù)熱器改造

對預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)進(jìn)行改造，使改造后的燒成系統(tǒng)確保3000t/d熟料生產(chǎn)能力。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)際情況，該項(xiàng)技改工程設(shè)計(jì)采用爐容較大的在線管道式分解爐，預(yù)熱器系統(tǒng)為“2-1-1-1-1”組合，預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊。各級(jí)預(yù)熱器規(guī)格為C1: 2-?5400mm，C2:1-?6950mm，C3:1-? 6950mm，C4:1-?7250mm，C5:1-? 7250mm，分解爐采用在線旋噴結(jié)合的分解爐，并考慮分級(jí)燃燒，以降低NOx排放，爐體直徑為?6000mm，預(yù)熱器采用具有高分離效率的“三心”大蝸殼的新型高效低阻型旋風(fēng)預(yù)熱器，降低預(yù)熱器系統(tǒng)阻力，使得C1出口的氣流阻力降至5400Pa左右，出口溫度降到320℃以下。分解爐容積約910m3，采用大容積分解爐能提高煤粉燃盡率，煙氣熱量盡量被生料吸收，并提高入窯生料分解率，降低窯內(nèi)負(fù)荷，使回轉(zhuǎn)窯工況得到改善，熟料品質(zhì)穩(wěn)定，提高整個(gè)燒成系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

除此之外，在設(shè)計(jì)中已考慮分解爐某些部位預(yù)留脫硝系統(tǒng)安裝孔，以便今后增加煙氣脫硝裝置，進(jìn)一步降低NOx排放量。

（2）預(yù)熱器出口至增濕塔入口廢氣管道改造

燒成系統(tǒng)改造后熟料設(shè)計(jì)產(chǎn)量為3000t/d，C1出口廢氣溫度設(shè)計(jì)為320℃，C1出口阻力設(shè)計(jì)約為5400Pa，高溫風(fēng)機(jī)入口氣體流量約為350000m3/h（SP爐關(guān)時(shí)的情況下）。技改后由于熱耗降低，廢氣量下降，現(xiàn)有高溫風(fēng)機(jī)完全能滿足改造后的窯系統(tǒng)通風(fēng)要求，廢氣管道內(nèi)的廢氣速度符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，管徑不需要增加。現(xiàn)有預(yù)熱器到高溫風(fēng)機(jī)的管道直徑為?2800mm，因使用時(shí)間較長，管道已經(jīng)銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致系統(tǒng)漏風(fēng)點(diǎn)較多，需要更換廢氣管道，以保障廢氣輸送。

（3）利用原有的預(yù)熱器框架

本次改造盡量利用了原有框架結(jié)構(gòu)，只需改造19.000m標(biāo)高以上的混凝土部分。因?yàn)樾碌念A(yù)熱器和分解爐的排列方式與原來的結(jié)構(gòu)有很大的不同，鋼框架結(jié)構(gòu)需要做比較大的修改。

按照新的預(yù)熱器設(shè)備要求，拆除原來的舊鋼結(jié)構(gòu)建立新的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。因?yàn)椴捎?級(jí)預(yù)熱器系統(tǒng)，新的框架要比原來的框架增加1層，頂層標(biāo)高為81.500m，比原框架高11.500m?？蚣荏w系與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式類似，為鋼管混凝土和型鋼鋼梁結(jié)構(gòu)，其中部分材料能采用原來的材料，如鋪設(shè)樓面的花紋鋼板，部分支柱和斜撐，各類型鋼等。

3.2 回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯原傳動(dòng)電機(jī)為2×125kW，窯最高轉(zhuǎn)速3.2r/min，不能滿足改造后的4.2r/min轉(zhuǎn)速要求，為了降低成本，我們沒有更換窯主減速機(jī)，而是通過改變窯中小齒輪齒數(shù)，由19改為21以達(dá)到提高窯速的目的，電機(jī)相應(yīng)更換成2臺(tái)ZSN4-315-082/ 190kW電動(dòng)機(jī)。筒體部分位置及機(jī)械部件已經(jīng)老化，需要重新全面整修以達(dá)到燒成節(jié)能提產(chǎn)的目的，為此，更換窯口變形筒體一節(jié)，二檔破裂輪帶一個(gè)，各檔輪帶間隙重新進(jìn)行了測量，間隙大的通過墊板調(diào)整，重新找正了回轉(zhuǎn)窯中心線，大修了窯頭密封、窯尾密封、液壓擋輪。

表1 技術(shù)指標(biāo)對比

3.3 窯頭系統(tǒng)改造

（1）篦冷機(jī)改造

原熟料冷卻機(jī)熱效率較低，斜拉鏈?zhǔn)炝蠝囟雀哌_(dá)160℃左右，改造后篦冷機(jī)選用了RTLF-3000型第四代低壓控制流式篦冷機(jī)，雙列傳動(dòng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，篦冷機(jī)有效冷卻面積64m2，全部采用充氣篦板，每塊篦板下帶有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，控制篦板通風(fēng)量，有效消除了“紅河”現(xiàn)象，提高了熱回收效率。改造后，熟料出冷卻機(jī)的溫度完全控制在65℃+環(huán)境溫度以內(nèi)，熟料冷卻用風(fēng)量為2～2.1m3（標(biāo)）/ kg。正常操作下，料層厚度為600～800mm，二次風(fēng)溫達(dá)到1150℃，三次風(fēng)溫900℃左右，發(fā)電進(jìn)口溫度穩(wěn)定在360℃以上。

（2）窯頭靜電除塵器技術(shù)改造

改造前的靜電除塵器因部分機(jī)械部件損壞或失效，使得除塵效率降低，窯頭廢氣粉塵排放濃度達(dá)不到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，通過對窯頭電除塵器的高壓電源、調(diào)整器、電場本體、振打及清灰裝置、回灰裝置等進(jìn)行改造及大范圍整修，以滿足生產(chǎn)及達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 窯尾廢氣處理系統(tǒng)技術(shù)改造方案

（1）增濕塔及其噴水系統(tǒng)改造

增濕塔原規(guī)格為?9m×22m，處理風(fēng)量正常為458000m3/h，但是設(shè)備經(jīng)多年運(yùn)轉(zhuǎn)，殼體鋼板銹蝕嚴(yán)重，噴水系統(tǒng)也落后和老化，不能有效控制水量，霧化效果差，經(jīng)常發(fā)生增濕塔濕底現(xiàn)象，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

本次改造后，增濕塔規(guī)格為? 6m×20m，處理風(fēng)量不變，更換了部分腐蝕殼體，重新加工外保溫，噴水系統(tǒng)改造為霧化效果好的雙流體自動(dòng)噴霧系統(tǒng)，變頻調(diào)速控制，便于中控人員隨時(shí)根據(jù)氣體溫度調(diào)節(jié)水量，保證袋式除塵器入口溫度。

（2）窯尾收塵器及排風(fēng)機(jī)改造

原有靜電除塵器設(shè)備老化嚴(yán)重，即使進(jìn)行大范圍整修也達(dá)不到使用要求，因此拆除現(xiàn)有電除塵器，更換為袋除塵器，采用了合肥豐德的FDYL176-2×10窯尾高效脈沖噴吹袋收塵器，大大提高了除塵效率，除塵器處理風(fēng)量不變，實(shí)現(xiàn)了排塵濃度＜30mg/m3目標(biāo)。

表2 改造后節(jié)能效果（年熟料產(chǎn)量104萬噸）

主排風(fēng)機(jī)也存在設(shè)備老化、控制落后且漏風(fēng)嚴(yán)重的問題。新更換的排風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓、功率維持原參數(shù)不變。

3.5 煤磨系統(tǒng)技術(shù)改造方案

現(xiàn)有煤磨系統(tǒng)為?3.0m×（6+3）m烘干風(fēng)掃球磨系統(tǒng)，電機(jī)功率650kW。配套有粗粉分離器、細(xì)粉分離器、電收塵器，系統(tǒng)最大產(chǎn)量約19t/h。電除塵器收塵效率嚴(yán)重下降，粉塵排放超標(biāo)嚴(yán)重，既污染了環(huán)境又浪費(fèi)煤粉，必須進(jìn)行改造否則將面臨強(qiáng)制停機(jī)。

（1）磨機(jī)改造

為了增加煤磨的烘干能力，以應(yīng)對雨季時(shí)磨機(jī)產(chǎn)量較低的情況，煤磨安裝外掛烘干倉。

原來圓盤給料機(jī)故障率高且無法計(jì)量，現(xiàn)改為皮帶秤；原來選粉機(jī)上部出風(fēng)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180°，現(xiàn)將防爆閥和出風(fēng)口的方向?qū)φ{(diào)；窯頭用煤粉倉及計(jì)量系統(tǒng)；從窯頭框架內(nèi)移動(dòng)到煤粉車間框架內(nèi)；取消原沉降室，增加旋風(fēng)除塵器，提高分離效率。

（2）產(chǎn)品收集和廢氣凈化系統(tǒng)改造

采用高濃度煤粉袋收塵器取代現(xiàn)有的細(xì)粉分離器和高壓靜電除塵器，處理風(fēng)量55000m3/h，壓損≤1770Pa，總過濾面積1275m2，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品收集和氣體凈化一體化，簡化工藝過程，提高收塵效率，實(shí)現(xiàn)排放＜30mg/m3。

現(xiàn)有排風(fēng)機(jī)風(fēng)壓已無法滿足改造后的要求，改造后主排風(fēng)機(jī)處理風(fēng)量52000m3/h，壓力8200Pa，電機(jī)功率185kW。

（3）優(yōu)化分解爐供煤系統(tǒng)，對尾煤送煤風(fēng)機(jī)、輸煤管道、噴煤管等進(jìn)行了改造，降低了煤耗。

a減少送煤風(fēng)機(jī)功率至110kW，流量80m3/min，壓力58.8kPa；

b減小送煤管道直徑，主管道改為?194mm×10mm，分支管道改為? 146mm×8mm；

c噴煤管更換為鄭州奧通熱力工程有限公司的旋流燃燒器。

3.6 生料粉磨系統(tǒng)技術(shù)改造方案

現(xiàn)有生料粉磨系統(tǒng)為兩套? 3.5m×10m中卸烘干閉路球磨系統(tǒng)，配套有?4m旋風(fēng)式選粉機(jī)。磨尾廢氣經(jīng)粗粉分離器進(jìn)入窯尾電收塵系統(tǒng)凈化后排入大氣。該生料粉磨系統(tǒng)效率低，生料粉磨電耗高達(dá)22.44kWh/t。

新建輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)，輥壓機(jī)規(guī)格為CLF∮180×120，配套VX9620G型和XR3400型動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，出入V型選粉機(jī)均采用NSE1000提升機(jī)。該系統(tǒng)布置簡單、工藝成熟、穩(wěn)定，粉磨電耗大為降低。輥壓機(jī)產(chǎn)量穩(wěn)定在270～290t/h，生料粉磨電耗達(dá)到16.13kWh/t。重新設(shè)計(jì)原料磨與均化庫之間的生料成品輸送路徑，廢棄原生料成品路徑，入庫提升機(jī)挪動(dòng)位置后保證廢棄處理窯灰可送至入庫提升機(jī)，且入庫提升機(jī)避免設(shè)計(jì)地坑。改造后入庫提升機(jī)選用NSE400提升機(jī)，電機(jī)功率75kW，能力為300t/h。

表3 減排效果對比

表4 節(jié)能、減排、提產(chǎn)效果匯總

原有磨頭倉底的配料皮帶秤通過改造傳動(dòng)部分繼續(xù)使用，另外增加庫底配料至V型選粉機(jī)入口的皮帶輸送系統(tǒng)。

3.7 生料出庫、計(jì)量及提升系統(tǒng)

（1）現(xiàn)有生料均化庫為早期設(shè)計(jì)的混合室均化庫，均化效果較差。本次針對充氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)空氣分配器改為電磁閥PLC控制，實(shí)現(xiàn)分區(qū)充氣卸料達(dá)到生料均化目的。改造后出庫CaO標(biāo)準(zhǔn)控制偏差在±0.4%以內(nèi)。

為了穩(wěn)定計(jì)量倉出料，計(jì)量倉加高加大，增加倉容，由原來的60t增加至100t，為了提高生料計(jì)量系統(tǒng)控制和計(jì)量精度，沖板流量計(jì)選用申克G400，最大流量400t/h，出料閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用伯納德新一代產(chǎn)品，確保運(yùn)行可靠。

（2）生料提升設(shè)備

原有的提升機(jī)高度及輸送能力均無法滿足要求，改造后提升機(jī)選用TGD-630鋼絲膠帶提升機(jī)，電機(jī)功率110kW，能力為240t/h。

3.8空壓機(jī)站

將現(xiàn)有三臺(tái)LS-20空壓機(jī)挪至原生料磨車間配料倉底部，由于技改后窯尾大布袋及煤磨袋收塵等設(shè)備壓縮空氣用量增加，需加裝一臺(tái)同規(guī)格空壓機(jī)。

3.9 熟料輸送

雖然熟料輸送系統(tǒng)原有的盤式輸送機(jī)可以滿足生產(chǎn)的正常需要，但在使用過程中存在很多不便因素，設(shè)備故障率較高，因此對熟料庫頂輸送系統(tǒng)也進(jìn)行了改造。將原有庫頂輸送系統(tǒng)的盤式輸送機(jī)改為兩條SCD水平槽式輸送機(jī)，完善熟料庫及輸送系統(tǒng)的收塵。

3.10 發(fā)電系統(tǒng)

將AQC爐熱風(fēng)取風(fēng)口向篦冷機(jī)高溫段前有移1.3m；增加一根管徑為2400mm的調(diào)溫風(fēng)管，連通煤磨烘干高溫管道和AQC爐的取風(fēng)管道；在調(diào)溫風(fēng)管上增加一個(gè)調(diào)節(jié)閥門，根據(jù)需要使原來烘干煤粉的部分更高溫度的廢氣進(jìn)入AQC爐，解決了原來AQC進(jìn)氣溫度低、波動(dòng)大的問題，提高了發(fā)電量。

3.11 變頻改造

由于高溫風(fēng)機(jī)在技改前已進(jìn)行了變頻改造，所以本次技改主要針對窯頭風(fēng)機(jī)、窯尾風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、煤磨主排風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備進(jìn)行了變頻改造，降低了電力消耗。

4 技改效果

（1）回轉(zhuǎn)窯粉塵排放濃度由150mg/m3降低到＜30mg/m3。

（2）C1出口溫度降至310℃左右。

（3）熟料28d抗壓強(qiáng)度≥59MPa。

（4）生產(chǎn)運(yùn)行熟料平均熱耗3018kJ/kg（約721kcal/kg），折合可比熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗103kg/t。

（5）生產(chǎn)運(yùn)行熟料綜合電耗≤54kWh/t。

（6）生料磨產(chǎn)量≥270t/h，熟料產(chǎn)量≥3200t/d。

（7）凈發(fā)電量≥31kWh/t。

TQ TQ172172..622622..2929

A:A

10011001--61716171（20152015）0202--00960096--0404

江西萬年青水泥股份有限公司，江西萬年335506；

2014-08-01；編輯：呂光