李洋

（合肥水泥研究設計院有限公司，安徽合肥 230051）

在環(huán)境保護不斷被重視和節(jié)能減排不斷推進的背景下，高能耗行業(yè)也在不斷加大對節(jié)能減排的投入。預分解系統(tǒng)作為燒成系統(tǒng)中關鍵設備，在熟料燒成的過程中起著承擔絕大部分碳酸鹽分解的任務，減輕回轉窯的負擔，使生產(chǎn)線的臺產(chǎn)大大增加，能耗大幅降低。由于現(xiàn)在絕大多數(shù)生產(chǎn)線實際產(chǎn)量都大幅超過設計產(chǎn)量，原有預分解系統(tǒng)分解爐、旋風筒、上升管等設備的設計尺寸不能滿足生產(chǎn)工藝需要，造成煤耗高、電耗高、脫硝氨水用量大、系統(tǒng)阻力大，不符合新形勢下生產(chǎn)線高產(chǎn)低耗低排放的要求，嚴重時生產(chǎn)線甚至無法穩(wěn)定的生產(chǎn)運行。

我院近年來與包括南方水泥、北方水泥、西南水泥、中聯(lián)水泥、華潤水泥、金隅冀東水泥、紅獅集團等旗下的數(shù)百條生產(chǎn)線合作，對燒成系統(tǒng)進行節(jié)能降耗低排放技術升級改造，在穩(wěn)定高產(chǎn)量運行的前提下，大幅降低生產(chǎn)煤耗，電耗，降低脫硝氨水使用量，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 技改背景

此次技改的實施企業(yè)BS 水泥擁有一條設計產(chǎn)量3200t/d 的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，配置?4.3×66m 的回轉窯，實際生產(chǎn)運行產(chǎn)量3700—3800t/d，噸熟料標準煤耗115kg/t-cl，脫硝系統(tǒng)噴氨量0.4m3/h，C1 出口負壓高達8600～8700Pa，整個系統(tǒng)能耗高，阻力大。

2 預分解系統(tǒng)存在的問題

（1）分解爐和鵝頸管。

生產(chǎn)線原有分解爐直筒段高度及鵝頸管長度在同規(guī)模生產(chǎn)線中較長但其筒體直徑偏小，參數(shù)見表1。

由表1 數(shù)據(jù)可見，分解爐加鵝頸管容積偏小，且內(nèi)部截面風速偏高，特別是鵝頸管截面風速高達25m/s 以上，造成氣體停留時間短，不僅影響煤粉燃燒效果和生料分解率，還造成系統(tǒng)阻力過大，實際C5 旋風筒出口處負壓高達2800Pa 以上。

表1 設備參數(shù)（原有分解爐及鵝頸管）

另外，原有分解爐有兩道中部縮口，尺寸分別為φ4.5m，φ4.35m，直徑太細，特別是φ4.35m 縮口的長度有2.2m，也大大增加系統(tǒng)阻力，整個分解爐內(nèi)通風不流暢。

（2）框架內(nèi)三次風管。

原窯尾框架內(nèi)三次風管與分解爐連接方式為“雙進風”形式，三次風分兩路通入分解爐，風量不易平衡，且彎頭多，水平段長，易積灰，阻力偏大，嚴重影響三次風管內(nèi)的通風流暢，每次停窯檢修都需清理管道積灰，勞動強度大，維護費時費力。

（3）各級旋風筒進口面積偏小。

各級旋風筒進口面積設計尺寸偏小；又由于生產(chǎn)線熟料平均產(chǎn)量達到3800t/d，較設計產(chǎn)量3200t/d 超出18.8%，系統(tǒng)用風量大，造成進口風速快，阻力大。

（4）各級上升管直徑偏小。

現(xiàn)有上升管設計直徑同規(guī)模偏小，風管內(nèi)部風速高達23.86—29.97m/s，遠超合理風速區(qū)間，系統(tǒng)阻力大增。

（5）各級下料管設計為方形，較常見的圓形管道更易粘接料粉，影響下料的順暢，更易發(fā)生結皮。

（6）脫硝氨水用量大，分級燃燒效果不佳。

企業(yè)之前曾對窯尾分解爐喂煤增加分級燃燒，采用4 根窯尾燃燒器，分解爐直段及下錐體各水平對稱布置兩根，但是實際使用效果一般，氨水用量沒有明顯降低。

3 技改措施

拆除原鵝頸管并重新設計制作，直徑擴大到4.85m。

經(jīng)過改造，鵝頸管內(nèi)風速降低到18.53m/s 以內(nèi)，氣體停留時間也延長了0.77s。

同時新鵝頸管采用新形式彎頭（見圖1），新彎頭下沿斜度大，接合處無平段，有效解決了原有彎頭處易堆積生料的弊端。

（1）拆除窯尾框架內(nèi)雙進風三次風管，改為切向單進風形式，減小風管內(nèi)阻力并消除積灰現(xiàn)象；同時優(yōu)化C4 下料管撒料位置，調(diào)整窯尾噴煤點位置，使分解爐內(nèi)風煤料配合更合理，優(yōu)化燃燒情況。

（2）拆除各級上升管，重新設計制作，擴大管道直徑，把管內(nèi)風速降到合理風速區(qū)間。新上升管內(nèi)截面風速較改前大幅降低，內(nèi)部生料粉換熱時間增加，提高熱效率。

（3）擴大各級旋風筒進口面積，合理降低風速，以降低阻力。

根據(jù)各旋風筒直筒段高度和進口寬度具體尺寸，選擇采取縮短C5 筒直筒高度并增加蝸殼高度達到增大進口面積，其余各級旋風筒通過擴大進口橫向尺寸增加面積。增大進口面積的同時必須要考慮不能對旋風筒氣固分離效率造成影響，不然反而會造成系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)加大，熱效率降低。所以重新設計的進風口面積要使其截面風速滿足基本的氣固分離要求，同時內(nèi)筒的直徑和長度也要同時進行核算，本技改中C5 筒的內(nèi)筒長度就進行合理加長，見圖2、圖3。

（4）將方形的下料管全部改為圓形，下料更順暢。

4 技改效果

（1）通過上述各項降阻措施，系統(tǒng)阻力大幅降低。改造后3800t/d 產(chǎn)量下，C1 出口負壓6100～6200Pa，較之前下降了約2500Pa，高溫風機電機電流降低17A。

（2）生產(chǎn)線熟料生產(chǎn)潛力得到更充分的發(fā)揮，穩(wěn)定運行熟料產(chǎn)量超過4200t/d，且質量穩(wěn)定。

（3）窯尾脫硝系統(tǒng)噴氨量0.2m3/h，較技改前使用量降低了50%。

本次窯尾預分解系統(tǒng)節(jié)能降耗技改降低了系統(tǒng)阻力，提高了熱效率，節(jié)省了煤耗、電耗和氨水用量，順利達到節(jié)能降耗的目的；同時更加充分地發(fā)揮了系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力，為企業(yè)創(chuàng)造豐厚的效益。

圖2 C2C3C4 進口優(yōu)化

圖3 C5 進口優(yōu)化