金加勝梅金珂王志遠李文海陳之專

1. 微山山水水泥有限公司，山東 濟寧 277000；2. 淄博科邦熱工科技有限公司，山東 淄博 255086

采用先進優(yōu)化技術(shù)提高5 000 t/d燒成系統(tǒng)技術(shù)性能

金加勝1梅金珂1王志遠1李文海2陳之專2

1. 微山山水水泥有限公司，山東 濟寧 277000；2. 淄博科邦熱工科技有限公司，山東 淄博 255086

5 000 t/d熟料生產(chǎn)線，預(yù)熱器堵塞現(xiàn)象頻發(fā)，投料過程非常不穩(wěn)定。采取的措施是：采用“微動性鎖風(fēng)閥”替代預(yù)熱器下料管普通翻板閥；改動三次風(fēng)管進入分解爐的結(jié)構(gòu)；重新調(diào)整分解爐撒料箱的位置以及撒料板的幾何形狀和尺寸。改造后點火過程順利，徹底解決了以前點火過程長、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、預(yù)熱器容易堵塞、產(chǎn)量低、質(zhì)量差的工況；點火后系統(tǒng)很快進入穩(wěn)定狀態(tài)、包括投料過程、產(chǎn)量和質(zhì)量。

預(yù)熱器堵塞 穩(wěn)定 微動性鎖風(fēng)閥 三次風(fēng)管 撒料箱

0 引言

我公司擁有一條設(shè)計能力5 000 t/d的熟料生產(chǎn)線，預(yù)熱器為雙系列低阻力五級旋風(fēng)預(yù)熱器加在線式管道分解爐，Φ 4.8 m×74 m回轉(zhuǎn)窯，設(shè)計轉(zhuǎn)速4.0 r/min、斜度4%；冷卻機為第三代充氣梁式篦冷機，篦床面積119.3 m2，窯頭配置四通道燃燒器。

燒成系統(tǒng)在正常運行的情況下，產(chǎn)量可以達到5 600～6 100 t/d，與一般的生產(chǎn)線差不多；系統(tǒng)熟料熱耗3 135 kJ/t；熟料電耗49 kWh/t。

石灰石中的氧化鎂含量2.52%，熟料中的氧化鎂含量達3.69%，生產(chǎn)過程中經(jīng)常在窯30 m、56 m處出現(xiàn)結(jié)圈現(xiàn)象。雖然配料設(shè)計時將液相量控制到26.6%，但在煅燒過程中，熟料發(fā)散，窯前飛砂仍較大。

近兩年來，正常情況下，預(yù)熱器曾因堵塞停窯多次，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運行。每次停窯再點火開窯的時候，投料過程非常不穩(wěn)定，產(chǎn)量不能快速加上去，熟料質(zhì)量也不穩(wěn)定。

本文對此狀態(tài)進行分析，并就采取的措施及收到的效果進行總結(jié)。

1 原因分析

我們分析后認(rèn)為造成這些工藝現(xiàn)象的原因有幾方面：

（1）下料管鎖風(fēng)閥漏風(fēng)嚴(yán)重導(dǎo)致預(yù)熱器堵塞。

（2）原料中氧化鎂含量高，窯內(nèi)通風(fēng)偏大，導(dǎo)致窯內(nèi)在燒成帶之后容易結(jié)圈。

（3）三次風(fēng)管在分解爐錐體部位斜向下進入（見圖1），高速旋轉(zhuǎn)的氣流阻擋了窯內(nèi)煙氣的順利、穩(wěn)定排出，影響了窯內(nèi)煅燒工況的穩(wěn)定性。

圖1 三次風(fēng)管入爐結(jié)構(gòu)

（4）操作存在一定的問題。燒成系統(tǒng)的大多數(shù)問題是由多方面原因引起的，任何一項改動，都會因為眾多的影響因素而使改動的效果參差不齊。本次的優(yōu)化改動措施，是在考慮了分解爐撒料裝置的位置和結(jié)構(gòu)以及對應(yīng)的操作方法后實施的。

2 解決措施

2.1 預(yù)熱器下料管采用“微動性鎖風(fēng)閥”

我公司測量過C1預(yù)熱器出口氣體含塵濃度，相對于其他工廠回灰量偏大（大約在35 t左右）。公司生料制備系統(tǒng)配置兩臺輥壓機，經(jīng)常一臺生產(chǎn)一臺停用，而由于回灰量大，生料質(zhì)量波動較大，給熟料煅燒帶來困難。更換“微動性鎖風(fēng)閥”（專利號 ZL201020652408.4）后減少了含塵濃度和窯回灰量，穩(wěn)定生料配料，提高生料配料合格率，同時解決了預(yù)熱器堵塞和下料不穩(wěn)的問題。

2.2 改動三次風(fēng)管進入分解爐的結(jié)構(gòu)

采用“分解爐三次風(fēng)管的結(jié)構(gòu)”專利技術(shù)（專利號 201620412656.9）中的一種三次風(fēng)管的入爐結(jié)構(gòu)，把三次風(fēng)管由原來的斜向下入爐改為水平入爐，同時調(diào)整了截面尺寸、幾何形狀以及相對位置四個方面的參數(shù)。

2.3 改進撒料裝置

根據(jù)三次風(fēng)管的位置，重新調(diào)整了分解爐撒料箱的位置以及撒料板的幾何形狀和尺寸；采用了新型撒料板：原撒料板的角度為15°，對物料的分散能力較弱，改為新型撒料板后角度增大到30°并加長了伸出分解爐的柱體。同時在撒料板的表面增設(shè)了打撒筋板。

以上改動工作量不大，但形成了新的運行參數(shù)和狀態(tài)。三次風(fēng)管抬平后，可使三次風(fēng)水平進入爐內(nèi)，三次風(fēng)的這種進入方式使其減少了對窯內(nèi)出來的通過縮口上來的煙氣的干擾，從而形成了狀態(tài)更好的“旋流+噴騰”的氣體流場；使分解爐柱體中的氣體流場更加合理、穩(wěn)定、均勻。同時配套改造的分解爐撒料箱（C4預(yù)熱器撒料箱）可使入爐的生料不但能夠沖入爐內(nèi)較遠位置，在縮口噴騰效應(yīng)的區(qū)域和三次風(fēng)旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的區(qū)域都能很好地分散，使物料不會在爐內(nèi)產(chǎn)生趨壁效應(yīng)，使分解爐內(nèi)風(fēng)、煤、料充分混合，既避免了爐壁結(jié)皮，又延長了物料在爐內(nèi)的停留時間。

改造完成后，在操作技術(shù)方面，我們根據(jù)“精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)”的原理[1]，重新定位了窯頭燃燒器的位置，將燃燒器定位在窯口中心線以上（0，30）處，確保窯皮平整堅實、長度控制在5D左右。

3 改造效果

改造后點火過程順利，徹底解決了以前點火過程長、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、預(yù)熱器容易堵塞、產(chǎn)量低、質(zhì)量差的工況；點火后系統(tǒng)很快進入穩(wěn)定狀態(tài)，包括投料過程、產(chǎn)量（第二天就投到了正常運行時的產(chǎn)量）、質(zhì)量?，F(xiàn)就運行三個月后系統(tǒng)綜合技術(shù)性能的表現(xiàn)分析如下：

（1）三次風(fēng)管改造后，三次風(fēng)閘板開度由之前的只能打開36%，調(diào)整至80%，增加了分解爐的用風(fēng)，提高了分解爐煤粉燃燒的速度和燃盡率。在減少用煤量的情況下，保持分解爐溫度不變，而且入窯分解率由92%提升至96%左右。

由于減少了窯內(nèi)通風(fēng)量，同時增大了分解爐的用風(fēng)量，這兩項調(diào)整后的現(xiàn)象，完全符合燃燒學(xué)的原理，既減少了頭煤的用量，又保證了分解爐煤粉的燃燒狀態(tài)，整體來看頭尾煤都有所降低。

（2）調(diào)整窯頭噴煤管火焰形狀和位置后，窯皮平整，長度合理可控，基本保持在24 m。燒成帶筒體表面溫度穩(wěn)定控制在300°左右，窯內(nèi)30 m、56 m處經(jīng)常結(jié)圈現(xiàn)象完全消除。

（3）由于三次風(fēng)管的閥門開到80%，預(yù)熱器系統(tǒng)的阻力降低。由于窯內(nèi)通風(fēng)量減少，煙室負壓由之前的-400 Pa左右降至-200 Pa左右。分解爐出口負壓由之前-900～-1 000 kPa降至-500～-700 kPa，系統(tǒng)無塌料飛灰現(xiàn)象，高溫風(fēng)機在轉(zhuǎn)速不變的情況下，電流下降2~3 A。改造前后運行界面見圖2。

（4）采用“微動型鎖風(fēng)閥”，C1旋風(fēng)筒的收塵效率得到提高，出口煙氣中含塵濃度降低到了8～12 mg/m3。同時由于翻板閥靈活可調(diào)且活動幅度很小，又解決了系統(tǒng)內(nèi)漏風(fēng)現(xiàn)象和下料管的堵塞現(xiàn)象。

（5）由于采用了新的燒成操作制度，熟料質(zhì)量提高，熟料結(jié)粒均齊、致密，色澤發(fā)亮，窯前飛砂明顯減少，有利于降低水泥磨熟料料耗，降低水泥生產(chǎn)成本。

（6）由于燒成制度的改變使熟料結(jié)粒均勻，篦冷機的冷卻效果提高，對余熱發(fā)電產(chǎn)生了好的影響，余熱發(fā)電中高溫取風(fēng)溫度明顯提升，發(fā)電功率明顯提高。

（7）改造前后各項指標(biāo)對比見表1，改造前后熟料、原煤各項指標(biāo)對比見表2。

（8）經(jīng)濟效益統(tǒng)計：改造后噸熟料發(fā)電量提高1 kWh，按年產(chǎn)130萬t、每度電價0.65元計算，年創(chuàng)效益為：0.65×1.00×130=84.5萬元；改造后標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低5.84 kg，折合2016年指標(biāo)，可節(jié)約實物煤耗6.5 kg/t，原煤價格每噸360元（不含稅），年創(chuàng)效益為：6.5/1 000×130萬t×360元=304.2萬元；改造后噸熟料電耗降低3.11 kWh，每度電價0.65元，年產(chǎn)量為130萬t，年創(chuàng)效益為：3.11×130萬×0.65元=262.79萬元；因熟料強度提高，可降低熟料料耗，降低水泥生產(chǎn)成本，年可節(jié)約成本約60萬元。

本次改造投資不到100萬元，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益約711.5萬元/年，是一次投資回報率很高的優(yōu)化改造措施。

圖2 改造前（左）后（右）運行界面

表1 改造前后燒成系統(tǒng)各項指標(biāo)對比

表2 改造前后熟料、原煤各項指標(biāo)

4 結(jié)束語

燒成系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)的核心，影響因素多，每一工藝部位的改動都要綜合考慮。單一的改動往往會因為其他部位工藝參數(shù)不能匹配而使效果大打折扣。我們這次改動，就是在咨詢了淄博科邦公司后，按照所提出的系統(tǒng)方案，不但改動了主要工藝結(jié)構(gòu)，同時還改動了與之相關(guān)的其他輔助的工藝部位；在改動后的生產(chǎn)運行中，還改變了操作方法和燒成制度，使系統(tǒng)的綜合技術(shù)性能和技術(shù)指標(biāo)得到了大的提升。

從這次技改采用的技術(shù)措施和效果來看，該系統(tǒng)仍然有再次進行技術(shù)改造的空間和大幅度降低熱耗、降低NOx產(chǎn)生量、提高熟料產(chǎn)質(zhì)量的空間。

[1] 郭紅軍, 金加勝, 沈衛(wèi)泉, 等.論熟料燒成系統(tǒng)精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報, 2016(3):22-28.

2016-06-20）

TQ172.625

B

1008-0473(2016)05-0034-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.05.007