錢永祥，郭高泰

2 000t/d熟料生產(chǎn)線的技術(shù)改造

錢永祥1，郭高泰2

為解決生產(chǎn)線自建成投產(chǎn)以來存在的窯系統(tǒng)設(shè)備運轉(zhuǎn)率低、產(chǎn)量低、煤耗高等問題，紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司于2013年3月進行了技術(shù)改造。改造后經(jīng)過一年多的生產(chǎn)運行，2013年相比2012年窯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率由82.76%提高到90.71%；窯產(chǎn)量由2 138t/d提高到2 400t/d以上；可比熟料綜合煤耗由112.4kgce/t下降到108.6kgce/t。本文還介紹了窯產(chǎn)量、煤耗海拔修正方法。

紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司（以下簡稱紫燕公司）系昆鋼水泥建材集團的全資公司，位于海拔1 390m的云南省紅河州建水縣臨安鎮(zhèn)東村。紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司2 000t/d熟料水泥生產(chǎn)線于2010年2月以PC總包方式建成投產(chǎn)。該生產(chǎn)線自投產(chǎn)以來一直存在著設(shè)備故障多、生產(chǎn)運行不穩(wěn)定、窯系統(tǒng)產(chǎn)量低、燒成熱耗偏高等問題。為此，昆鋼水泥建材集團、紫燕公司先后邀請了國內(nèi)多家專業(yè)設(shè)計院對上述問題進行診斷分析，并對窯系統(tǒng)進行了熱工標定。2013年3月浙江中材工程設(shè)計研究院有限公司以EPC總包方式對其生產(chǎn)線進行了技術(shù)改造。

1　原生產(chǎn)線設(shè)備配置

原生產(chǎn)線的主要設(shè)備配置為? 4m×60m回轉(zhuǎn)窯帶在線單系列預(yù)分解熟料燒成系統(tǒng)、3.5MW純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)；采用MLS3626原料輥磨及布袋廢氣處理系統(tǒng)；?3.8m×13m圈流水泥磨帶G1 500×1 000輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。具體配置見表1。

2　技改前指標、存在問題及海拔修正方法

2.1技改前窯系統(tǒng)主要指標

根據(jù)紫燕公司2012年度生產(chǎn)統(tǒng)計報表，窯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率、產(chǎn)量、煤耗（2012年這些指標未受市場銷售、原料供應(yīng)、人為調(diào)控等因素影響）見表2。

表1　生產(chǎn)線各系統(tǒng)設(shè)備配置

2.2產(chǎn)量、煤耗海拔修正方法

因為空氣密度與大氣壓力隨海拔高度的增加而降低，所以對有海拔高度生產(chǎn)線的窯產(chǎn)量、熟料煤耗需進行修正。

2.2.1窯產(chǎn)量海拔修正方法

按上述公式計算，紫燕公司所在地的大氣壓力為85 695Pa（相當于0.846標準大氣壓），窯產(chǎn)量的修正系數(shù)為0.92，比海平面降低8%。

表2　2012年窯系統(tǒng)有關(guān)統(tǒng)計指標*

據(jù)文獻［1］介紹，回轉(zhuǎn)窯在高海拔地區(qū)生產(chǎn)時，在保證窯內(nèi)的風(fēng)速不變（即窯內(nèi)風(fēng)速與海平面相同）的條件下，其產(chǎn)量應(yīng)隨大氣密度或大氣壓力的平方根成正比降低。

即窯產(chǎn)量為：

式中：

2.2.2熟料煤耗海拔修正方法

根據(jù)《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB16780—2012）定義，熟料綜合煤耗為在統(tǒng)計期內(nèi)生產(chǎn)每噸熟料的燃料消耗折算成標準煤，包括烘干原燃材料和燒成熟料消耗的燃料；可比熟料綜合煤耗為熟料綜合標準煤耗按熟料28d抗壓強度等級修正到52.5等級及海拔高度統(tǒng)一修正后所得的標準煤耗。

熟料綜合標準煤耗計算式：

式中：

ecl——熟料綜合標準煤耗，kg/t

Pc——統(tǒng)計期內(nèi)用于烘干原燃材料和燒成熟料的

入窯與入分解爐的實物煤總量，kg

Qnet，ar——統(tǒng)計期內(nèi)實物煤的加權(quán)平均低位發(fā)熱量，kJ/kg

QBM——標準煤發(fā)熱值，29 260kJ/kg Pcl——統(tǒng)計期內(nèi)的熟料總產(chǎn)量，t

海拔修正系數(shù)K為：

熟料強度等級修正系數(shù)α為：

式中：

A——統(tǒng)計期內(nèi)按規(guī)定計算的熟料平均28d抗壓強度，MPa

根據(jù)上述公式計算，紫燕公司熟料煤耗海拔修正系數(shù)為0.92，2012年熟料強度等級修正系數(shù)α為0.97，由此得到可比熟料綜合煤耗為126×0.92×0.97=112.4kgce/t。

2.3存在問題

從2012年窯系統(tǒng)的相關(guān)指標統(tǒng)計和海拔修正后的產(chǎn)量及煤耗可以看出，紫燕公司技改前窯系統(tǒng)設(shè)備運轉(zhuǎn)率為82.76%，低于正常的運轉(zhuǎn)率（85%以上）；窯產(chǎn)量海拔修正前為2 138t/d，修正后2 324t/d；熟料綜合煤耗為126kgce/t，可比熟料綜合煤耗為112.4kgce/t。根據(jù)國內(nèi)同類型、同規(guī)模生產(chǎn)線的水準，窯系統(tǒng)產(chǎn)量在2 500t/d以上；可比熟料綜合煤耗按（GB16780—2012）標準規(guī)定：現(xiàn)有企業(yè)限定值為≤112kgce/t、先進值為≤103kgce/t。

3　診斷與實施技改內(nèi)容

紫燕公司2 000t/d熟料水泥生產(chǎn)線各系統(tǒng)設(shè)備選型按平原地區(qū)2 500t/d生產(chǎn)能力配置，設(shè)計選型符合配置要求，預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、高溫風(fēng)機、窯頭窯尾風(fēng)機主要參數(shù)經(jīng)海拔修正后也能滿足一定幅度的提產(chǎn)改造要求。

圖1　回轉(zhuǎn)窯傳動大齒輪彈簧板與固定銷位置圖

本著盡量不動或少動大型主機設(shè)備的原則制定技改目標，擬定技改目標為熟料產(chǎn)量2 400t/d，熟料綜合標準煤耗110kg/t（未考慮海拔修正）。診斷與實施的技改內(nèi)容分述如下。

3.1回轉(zhuǎn)窯傳動大齒輪改造

出現(xiàn)癥狀：業(yè)主反映回轉(zhuǎn)窯大齒輪從投入運行3個月后就出現(xiàn)持續(xù)周期性振動，長期振動會危及設(shè)備安全和窯襯壽命。

原因分析：（1）窯筒體變形；（2）窯墩基礎(chǔ)沉降；（3）彈簧板和固定銷松動。

實施意見：經(jīng)過多次分析論證排除了前兩種原因，決定更換12塊彈簧板和固定銷，改造后振動消除（見圖1）。

3.2熟料冷卻機改造

出現(xiàn)癥狀：經(jīng)多次測定，出冷卻機的熟料溫度在200～300℃范圍內(nèi)，平均為254℃，遠高于設(shè)計環(huán)境溫度+ 65℃的指標。熟料溫度高不僅增加了熱耗，而且嚴重影響了熟料破碎機、輸送機等后道工序的設(shè)備運行，同時也影響了水泥磨產(chǎn)量。

改造方案：（1）三代篦冷機改為四代；（2）增加冷卻面積，改造內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（3）更換部分篦板和冷卻風(fēng)機。

實施意見：依據(jù)當?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站對原12臺熟料冷卻風(fēng)機的風(fēng)量與風(fēng)壓測定，發(fā)現(xiàn)實際運行的風(fēng)量與風(fēng)壓比設(shè)計要求參數(shù)小得多，提產(chǎn)后原篦床單位面積冷卻能力＜40t/d·m2，因此技改采用了更換部分篦板和冷卻風(fēng)機的改造方案，并提高部分冷卻風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓。改造前后部分風(fēng)機工況參數(shù)和熟料溫度變化見表3。

3.3生料、煤粉計量秤改造

窯頭、窯尾兩臺科氏力煤粉計量秤自投產(chǎn)后問題較多，跑煤、斷煤現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，中控給定量與反饋量的偏差較大。窯頭秤給定5t，反饋從1.9t波動到5.3t，窯尾秤情況相同。窯頭窯尾煤粉秤的頻繁波動，導(dǎo)致了分解爐溫度、燒成溫度、窯內(nèi)通風(fēng)、燃燒工況均都出現(xiàn)波動，以致于窯系統(tǒng)不能連續(xù)穩(wěn)定運行。入窯生料的喂料波動或計量不準確也會造成預(yù)熱器系統(tǒng)溫度的忽高忽低，對穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。因此改造選擇了將兩臺科氏力煤粉計量秤更換為轉(zhuǎn)子秤，將沖板流量計的生料計量更換為轉(zhuǎn)子秤。更換煤粉秤的同時，對窯頭窯尾煤粉倉的下料錐體、煤粉輸送羅茨風(fēng)機也進行了相應(yīng)改造。

3.4熟料輸送機改造

原熟料輸送機為SCD630型槽式輸送機，設(shè)備投產(chǎn)兩年多后，軌道、鏈條、槽子均磨損較大，在運行過程中頻繁跳槽和卡死導(dǎo)致停窯，改造提產(chǎn)后輸送能力已不能滿足生產(chǎn)要求。因此改造方案為拆除并更換原整機槽子、鏈條、滾輪和軌道，并調(diào)校頭尾輪中心，維持原傳動不變。

3.5熱風(fēng)管道查漏補缺

為減少熱風(fēng)管道散熱損失，本改造對窯尾C1出口風(fēng)管、窯頭篦冷機至AQC余熱鍋爐連接風(fēng)管、原料輥磨至旋風(fēng)筒出口風(fēng)管均采取了補漏、保溫、加耐磨涂料等措施。

煤磨取熱風(fēng)管由AQC余熱鍋爐進風(fēng)管道上引接改為篦冷機上單獨開口取風(fēng)，避免了煤磨取風(fēng)與余熱發(fā)電爭風(fēng)問題，同時提高了余熱介質(zhì)利用率，提高了余熱發(fā)電量。2013年噸熟料發(fā)電量由2012年26.5kWh提高到29.62kWh，年增發(fā)電量3 218 000kWh。

本次改造還涉及水泥磨提產(chǎn)、原料與水泥配料系統(tǒng)計量秤改造以及相關(guān)電氣自動化控制等內(nèi)容，在此不作介紹。

表3　改造前后部分風(fēng)機工況參數(shù)和熟料溫度變化*

表4　2013年窯系統(tǒng)有關(guān)統(tǒng)計指標*

4　技術(shù)改造效果

為減少停窯時間，本次技術(shù)改造安排在2013年3月初、年度設(shè)備大修時進行。在各項準備工作安排就緒后，2月28日停窯，3月1日開始施工，3月29日恢復(fù)點火投料，改造工期為28d。

技改后，2013年窯系統(tǒng)實際運行統(tǒng)計指標（2013年指標有市場銷售、原料供應(yīng)等因素影響）如表4。

2013年8～10月份因受降雨量較大、炸藥審批以及水泥銷售市場的影響，窯系統(tǒng)降低了滿負荷生產(chǎn)，扣除實際停窯天數(shù)，2013年運轉(zhuǎn)率為90.71%，其中技改后的4、5、6月份在滿負荷運行情況下，月運轉(zhuǎn)率分別達到97.18%、96.53%、100%；平均產(chǎn)量＞2 400t/d；可比熟料綜合煤耗達到108.6kgce/t。

熟料煤耗是集設(shè)計、設(shè)備、原料、煤質(zhì)及操作管理于一體的綜合性經(jīng)濟指標。熟料綜合標準煤耗沒有達到預(yù)期指標，其原因為：一是受原料供應(yīng)限制及水泥市場影響沒有滿負荷運行，影響了設(shè)備能力的正常發(fā)揮；二是2013年1～7月入窯煤灰分平均在39%上下、熱值在19 228kJ/kg左右，高灰分、低熱值煤質(zhì)的使用給操作管理提出了更高要求；三是三次風(fēng)溫低（～750℃）、入窯煤粉細度粗也增加了高灰分、低熱值煤不完全燃燒的熱損失。因此，在保證設(shè)備滿負荷運行的條件下，采取技術(shù)措施、加強操作管理，可比熟料綜合標準煤耗達到先進值是可以做到的。

［1］朱祖培.水泥科技論文選［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］王君偉，李祖尚.水泥生產(chǎn)工藝計算手冊［K］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［3］GB 16780—2012，水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額［S］.■

Technical Modification of 2 000t/d Clinker Production Line

TQ172.622.29文獻標識碼：A

1001-6171（2015）04-0098-04

通訊地址：1云南昆鋼水泥建材集團有限公司云南昆明650302；2浙江中材工程設(shè)計研究院有限公司浙江杭州310022；

2014-11-01；編輯：趙蓮