袁群，陳東明

2500t/d t/d新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的節(jié)能改造及中控操作的優(yōu)化

袁群1，陳東明2

杭州太茂盛源水泥有限公司（原杭州美亞水泥有限公司）2 500t/d新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線系統(tǒng)在2009年運行過程中，雖然產(chǎn)量有了提高，但各項經(jīng)濟技術(shù)指標卻未能達到設(shè)計要求，其中標煤耗偏高（116.93kg/t熟料）是影響生產(chǎn)成本的重要因素。原煤的供應價格受市場影響越來越高，且煤質(zhì)變化大，對煤磨及窯系統(tǒng)的要求越來越高。為節(jié)能降耗、穩(wěn)定生產(chǎn)，對窯系統(tǒng)進行了技術(shù)改造（包括煤磨、輥磨及篦冷機），提高了產(chǎn)量，降低了煤耗，適應了各種煤質(zhì)煅燒的要求。

1　煤磨系統(tǒng)的改造

1.1改造原因

（1）受市場變化的影響，煤質(zhì)變化大，要求增強系統(tǒng)對煤質(zhì)變化的適應性。

（2）在2009年運行過程中，煤粉的水分和細度一直居高不下，且產(chǎn)量低，吐渣多，沒有避峰時間。

（3）改造后，因?qū)γ旱乃趾图毝纫蟾?，對產(chǎn)量影響很大，故要通過改造來提高煤磨的產(chǎn)量，以滿足窯系統(tǒng)的煅燒。

1.2改造措施

（1）改造磨機的減速機系統(tǒng)，通過提高磨機轉(zhuǎn)速（將減速機輸出轉(zhuǎn)速從28.34r/min提高到32.59r/min）來達到增產(chǎn)的目的。

（2）改造磨機的液壓系統(tǒng)，通過提高磨輥的壓力來增加研磨效率，從而既達到增產(chǎn)的目的，又能使煤粉的質(zhì)量滿足控制要求。

（3）改進磨輥的材質(zhì)，以適應研磨不同的煤質(zhì)。

2　輥磨系統(tǒng)的改造

2.1改造原因

（1）輥磨系統(tǒng)的產(chǎn)量不穩(wěn)定，需進一步提高，系統(tǒng)電耗高，需進一步降低。

（2）改造后窯系統(tǒng)對生料的細度要求提高。

2.2改造措施

改造輥磨的磨盤襯板及磨輥輥套，提高磨機的研磨效率，在保證生料細度的前提下，穩(wěn)定提高輥磨產(chǎn)量，保證窯系統(tǒng)的需求，降低系統(tǒng)電耗。

3　篦冷機及窯頭系統(tǒng)的改造

3.1改造原因

（1）出篦冷機的熟料溫度高達170℃以上，熟料拉鏈機斗里經(jīng)常出現(xiàn)紅料，庫頂熟料皮帶經(jīng)常燒毀，庫底電子秤皮帶因高溫老化，造成計量不準。

（2）因冷卻效果不好，進余熱鍋爐的熱量不夠，余熱發(fā)電量不高。

（3）因冷卻效果不好，使得供窯頭煤粉燃燒的二次風溫偏低，影響窯內(nèi)的煅燒。

（4）因冷卻效果不好，當窯產(chǎn)量較高時，窯口冷卻帶縮短，進篦冷機熟料溫度過高，易堆“雪人”。

3.2改造措施

（1）篦冷機系統(tǒng)的改造。增加充氣篦板及活動梁高阻篦板，將部分盲板改為充氣篦板，加裝固定梁充氣風管系統(tǒng)，增加三臺冷卻風機，以增加篦冷機冷卻能力，從而將熟料溫度由170℃降低到100℃左右。熟料急冷效果好，易磨性提高，水泥磨的產(chǎn)質(zhì)量提高；增加了窯頭余熱鍋爐及煤磨的熱風供給，提高了余熱的熱利用效率；提高了二次風溫，加強了窯內(nèi)的煅燒。

（2）將窯頭煤粉燃燒器更換為節(jié)能型的四通道燃燒器，并新增一臺凈風羅茨風機，以適應煅燒多種煤的要求。

4　分解爐系統(tǒng)的改造

4.1改造原因

（1）現(xiàn)有的分解爐系統(tǒng)無法滿足煅燒多種煤的要求。

（2）現(xiàn)有的分解爐系統(tǒng)運行過程中，因爐內(nèi)煤粉燃燒不充分，造成預熱器系統(tǒng)溫度偏高，尤其是一級出口溫度偏高。

（3）用煤量大，煤耗高。

4.2改造措施

（1）在現(xiàn)有的分解爐基礎(chǔ)上增加MFC懸浮爐，保證煤粉在爐內(nèi)充分燃燒，達到節(jié)煤的目的。

（2）對窯尾密封進行改造，以減少漏冷風。

（3）對二級旋風筒內(nèi)筒進行改造，以增加收塵效率并提高熱交換效率。

圖1　改造后的工藝流程圖

5　燒成系統(tǒng)節(jié)能改造效果

圖1為改造后的工藝流程圖。

2010年2～3月，杭州太茂盛源水泥有限公司對窯系統(tǒng)進行了技術(shù)改造。計劃投入890萬元，實際改造發(fā)生的費用為737.39萬元，其費用清單見表1。

5.1改造效果

5.1.1煤磨系統(tǒng)

通過改造，煤磨的產(chǎn)量有了大幅度的提高，由改造前的累計平均20.10t/h提高到目前的23.66t/h。改造前，煤磨每天運轉(zhuǎn)24h，幾乎沒有停機時間，現(xiàn)在不僅能保證窯系統(tǒng)的煤粉供給，還能做到每天中班19：00～21：00避尖峰電2h。改造前，煤粉細度R8μm篩余在12%以上，有時甚至超過20%；改造后，煤粉細度的平均水平R80μm篩余在8%以下。

5.1.2輥磨系統(tǒng)

通過改造，輥磨的產(chǎn)量有了大幅度的提高，由改造前的累計平均173.431t/h提高到目前的180.09t/h，保證了窯系統(tǒng)生料的充足供給，為窯的高產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。生料電耗也由去年的27.87kWh/t生料降到現(xiàn)在的26.59kWh/t生料。

5.1.3窯系統(tǒng)（包括窯尾、燃燒器及篦冷機）

通過對窯及篦冷機系統(tǒng)的改造，達到的效果如下：

（1）預熱器一級出口風溫由改造前的360℃降至目前的320℃左右。

（2）窯系統(tǒng)的產(chǎn)量由改造前的2 649t/d增加到目前的2 856t/d左右。

（3）預熱器系統(tǒng)的工況較改造前穩(wěn)定，預熱器堵塞的情況較去年大為減少。

（4）對煤種（尤其是劣質(zhì)煤）的適應性增強，改造前窯用煤發(fā)熱量＜20 900k J即煅燒困難，不得不減料煅燒。改造后，僅用16 720kJ的煤，窯系統(tǒng)即可穩(wěn)定煅燒，產(chǎn)量≮2 700t/d。

（5）質(zhì)量方面，在熟料飽和比由改造前的平均0.90提高到現(xiàn)在的0.92前提下，fCaO的合格率明顯提高，且熟料3d強度平均＞30MPa。由于熟料強度的提高，水泥的熟料用量較去年有所降低，即混合材的摻量相應增加。

（6）標煤耗有所下降，通過與去年1～12月的統(tǒng)計比較，累計標煤耗由116.93kg/t熟料下降至114.22kg/t熟料。

（7）熟料電耗有所下降，通過與去年1～12月的統(tǒng)計比較，累計熟料電耗由76.19kWh/t下降至73.05kWh/ t。

5.2進一步加強中控操作，避免各種工藝事故的發(fā)生

在投料初始階段，經(jīng)常由于操作失誤，造成系統(tǒng)塌料、預熱器堵塞。通過不斷摸索調(diào)整，最終做到了100%投料成功并保持較高的運轉(zhuǎn)率。

（1）穩(wěn)定生料流量，減小波動。因原有的生料流量計采用電液傳動，靈敏度較低，投料設(shè)定底100t/h，往往會竄到160t/h，甚至更高，很容易造成系統(tǒng)塌料及預熱器堵塞，后改成氣動流量閥，這種情況完全杜絕。另外，將生料小倉的料位控制在合適的范圍，也能減小入窯生料的波動。

（2）控制生料及煤粉的細度。一開始因輥磨及煤磨臺產(chǎn)低，為保證生料及煤粉的供應，細度控制較粗。結(jié)果，熟料fCaO難控制，煤粉多加，燃燒不完全，經(jīng)常有預熱器堵塞及存料的情況發(fā)生，難以維持安全正常的連續(xù)運轉(zhuǎn)。后通過控制煤粉細度在10%以下，生料細度0.08mm方孔篩篩余在18%以下，情況逐漸穩(wěn)定好轉(zhuǎn)。

表1　2010年改造項目實際用款，萬元

表2　主要經(jīng)濟指標對比

（3）在投料初期以及正常運行過程中，片面追求C1出口風溫，通過降風壓增產(chǎn)來達到≯300℃的風溫，結(jié)果卻使工況大幅波動并難以為繼。后改變中控操作思路，在穩(wěn)定工況的前提下將參數(shù)調(diào)整在合理的溫度范圍內(nèi)，正常生產(chǎn)時C1出口風溫控制在320～350℃，系統(tǒng)運行正常，產(chǎn)質(zhì)量及各項經(jīng)濟指標均得到較大提高。標煤耗也由單純追求C1出口風溫時的120kg標煤/t熟料以上降至現(xiàn)在的110kg標煤/t熟料以下。

（4）加強耐火材料的砌筑。過去為節(jié)約成本，采用人工砌筑，效率低，且對磚的損傷較大，多次發(fā)生掉磚事故。后改用砌磚機，無論效率還是砌筑質(zhì)量都大大提高，基本杜絕了因砌筑質(zhì)量影響生產(chǎn)的情況。

（5）通過窯筒體溫度的變化，適時掌握窯皮的情況，及時調(diào)整風、煤、料匹配，有針對性調(diào)整噴煤管的相對位置，通過風壓調(diào)整內(nèi)外風的比例，穩(wěn)定窯況使窯皮得到較好的維護，保證了窯系統(tǒng)的長期安全正常運轉(zhuǎn)。

（6）在中控操作中按照新型干法窯的特點，在保證預熱器少結(jié)皮、料子不發(fā)粘的前提下，盡量提高分解爐出口風溫，提高入窯物料的分解率，使窯能達到“薄料快燒”的目的。

5.3采取措施穩(wěn)定輥磨產(chǎn)量

生產(chǎn)初期，因輥磨溫度低，產(chǎn)量經(jīng)常只有160t/h，造成生料供應緊張，限制了窯系統(tǒng)能力的發(fā)揮。后采取措施，使輥磨產(chǎn)量穩(wěn)定在190t/h以上，不僅滿足了窯的生料供應，還能有一定的避峰時間。

（1）降低石灰石、頁巖的破碎粒度，由原來的80mm降至50mm以下。

（2）通過循環(huán)風機的調(diào)整及擴容，增加了系統(tǒng)風量，為中控操作調(diào)整增加了必要的手段，循環(huán)風機的控制電流由原來不到110A提高到現(xiàn)在的135A左右。

（3）通過磨機磨輥與磨盤的匹配、落料點的調(diào)整，最大限度提高碾磨效率，為中控操作（如加壓等）創(chuàng)造了良好的條件。

5.4采取措施降低系統(tǒng)標煤耗

新型干法水泥生產(chǎn)是一項系統(tǒng)工程，單純從一點調(diào)整，往往收效甚微，必須全面入手，采取多種手段，才能達到事半功倍的效果。

2010年10月，公司委托南京工業(yè)大學科技開發(fā)中心對改造后的窯系統(tǒng)進行了熱工標定。經(jīng)標定，在窯系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的情況下其標煤耗為115.6kg/t熟料，如果煤粉烘干后的水分降到1.5%以下，標煤耗應能降到113kg/t熟料以下。目前的標煤耗為綜合累計值，遠大于正常生產(chǎn)時的標煤耗，其原因如下：

（1）煤粉內(nèi)水分偏高，煤磨在煤粉細度合格、入磨風溫達到300℃以上時，均無法將煤粉水分烘干到1.5%以下，說明煤內(nèi)水分偏高，這是煤耗高的重要原因。

（2）由于節(jié)能減排，窯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率偏低，因各種原因的臨時性及計劃停窯，一般都需要養(yǎng)火保溫或升溫，消耗煤粉卻沒有生產(chǎn)熟料，也是煤耗高的重要原因。

2009年與2010年1～12月各項經(jīng)濟指標的統(tǒng)計結(jié)果見表2。

通過窯系統(tǒng)的技改所產(chǎn)生的節(jié)能效率計算如下：

（116.93-114.22）×2 856×365× 65%×1.29≈2 369t標煤

（86.98-78.45）×2 856÷0.78× 365×65%≈741×104kWh≈910t標煤

兩項共計節(jié)約標煤3 279t。

Energy-saving and CCR Operation Optimization of 2500t/d NSP Kiln System

TQ172.622.29文獻標識碼：A文章編號：1001-6171（2016）03-0076-03

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2015-10-15；編輯：呂光