郭明全

三門(mén)峽騰躍同力水泥有限公司（472411）

0 序言

目前，我國(guó)大部分新型干法水泥生產(chǎn)線通常采用立磨進(jìn)行煤粉制備，此工藝通常從窯頭篦冷機(jī)中溫段或窯尾高溫風(fēng)機(jī)出口處取熱風(fēng)。從窯頭取熱風(fēng)時(shí)，由于熱風(fēng)的溫度較高，所以粉磨效率高，出磨煤粉的水分易控制，但容易發(fā)生煤粉燃燒等事故；從窯尾取熱風(fēng)時(shí)，由于煙氣中氧氣含量低、二氧化碳含量高，煤粉制備系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)安全，但廢氣中含有生料粉。這些物料混入到煤粉中，致使煤粉的灰分通常比進(jìn)廠原煤的灰分高。如果進(jìn)煤磨系統(tǒng)的熱氣體經(jīng)過(guò)了除塵處理，混入到煤粉中的物料會(huì)少些。正常情況下，出磨煤粉灰分比進(jìn)廠原煤灰分高1%～2%。如果相差太大，說(shuō)明煤質(zhì)貧化嚴(yán)重，此時(shí)生產(chǎn)工藝設(shè)備或除塵設(shè)施可能出現(xiàn)了問(wèn)題。

1 存在問(wèn)題以及原因分析

我公司5 000 t/d熟料生產(chǎn)線煤磨系統(tǒng)置于窯尾，采用窯尾廢氣作為烘干熱源。窯尾廢氣中的生料粉含量較高，約為80 g/Nm3。廢氣在進(jìn)煤磨前是采用旋風(fēng)筒除塵，除塵效率不到70%，所以一部分窯灰會(huì)隨著窯尾熱風(fēng)進(jìn)入煤磨。加入窯灰后的煤粉的含灰量比理論上煤粉的含灰量高出3.5%。根據(jù)灰分對(duì)煤粉發(fā)熱值的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，每1%的灰分會(huì)使煤粉熱值降低約0.4 MJ/kg，此生產(chǎn)線出磨煤粉熱值實(shí)際降低了1.5 MJ/kg左右，造成煤熱值損耗增大。

表1 改造前后燃煤熱值的對(duì)比情況

煤熱值貧化還給熟料煅燒帶來(lái)不利影響，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:①直接導(dǎo)致煤粉熱值降低，造成熱值浪費(fèi)，不利于燒成帶溫度的提高，給生產(chǎn)高質(zhì)量熟料造成困難；②摻入煤粉的窯灰大部分為未分解的生料粉，生料粉摻入到煤粉中在噴出燃燒器后進(jìn)行分解，吸收大量的熱，不利于煤粉的完全燃燒。窯尾煤粉燃燒不完全時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量結(jié)皮，造成預(yù)熱器堵塞等工藝事故；③生料粉的黏性較大，混入煤粉后，在煤粉倉(cāng)內(nèi)堆積，流動(dòng)性變差，會(huì)造成煤粉秤下煤不暢，進(jìn)而引起煅燒工況的大幅波動(dòng)，在影響煤耗指標(biāo)的同時(shí)，也降低了熟料的質(zhì)量[1]。

2 采取的改進(jìn)技術(shù)措施

2.1 提高旋風(fēng)筒收塵效率

1）在高溫風(fēng)機(jī)還有富余能力的情況下，通過(guò)提高預(yù)熱器C1旋風(fēng)筒的收塵效率的方式來(lái)減少預(yù)熱器的飛灰含量。有關(guān)研究表明，當(dāng)下料管處的漏風(fēng)率為2.0%～2.5%時(shí)，分離效率降低20%～40%[1]?？刹扇∫韵麓胧?①把C1旋風(fēng)筒下料管上的單翻板閥拆除，改成兩臺(tái)串聯(lián)安裝的微動(dòng)雙板鎖風(fēng)閥；②將C1旋風(fēng)筒的內(nèi)筒由3 550 mm加長(zhǎng)到4 150 mm。

圖1 預(yù)熱器加裝的微動(dòng)雙板鎖風(fēng)閥

2）可將入煤磨熱風(fēng)管道旋風(fēng)收塵內(nèi)筒由原來(lái)的3 000 mm加長(zhǎng)到3 500 mm，同時(shí)在旋風(fēng)筒下料管原有雙翻板鎖風(fēng)閥的基礎(chǔ)上增設(shè)一臺(tái)回轉(zhuǎn)下料器，以提高其鎖風(fēng)效果。通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，對(duì)煤的熱值貧化指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其由原來(lái)的1.55 MJ/kg左右降低至1.17 MJ/kg左右，說(shuō)明改造取得了一定效果。

2.2 為了徹底解決該問(wèn)題，再次進(jìn)行改造

為了徹底解決熱風(fēng)中的粉塵問(wèn)題，綜合參考了電改袋收塵器的技術(shù)方案經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃采用高溫袋式收塵器替代原入煤磨熱風(fēng)管道上的旋風(fēng)收塵器。經(jīng)仔細(xì)核算，在原旋風(fēng)收塵器的位置，增大支承面積，重新設(shè)計(jì)、安裝1臺(tái)高溫袋式收塵器。整套收塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)收塵效率可以達(dá)到99.9%。袋式收塵器有很高的收灰效率，采用高溫濾袋后，其適用溫度可高達(dá)250℃。

改造后，袋式收塵器收集的窯尾灰利用原輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)卸料器輸送到生料庫(kù)中。收塵器的設(shè)計(jì)風(fēng)量為100 000 m3/h，正常溫度為225℃。袋式收塵器由原旋風(fēng)收塵器的建筑框架基礎(chǔ)及新增加的鋼框架支撐，并對(duì)原熱風(fēng)管道進(jìn)行局部調(diào)整而不影響其它工藝管道。收塵器系統(tǒng)采用獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括就地控制柜、PLC控制柜、接線箱等。PLC控制柜對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括遠(yuǎn)程信號(hào)控制系統(tǒng)。

為保障收塵器的安全運(yùn)行，在收塵器入口加裝了冷風(fēng)閥門(mén)、溫度傳感器、火花捕捉器等設(shè)備，以消除因高溫而引起的安全運(yùn)行隱患。為了降低熱損失，充分利用高溫?zé)犸L(fēng)，收塵器及管道的保溫材料選用新型納米高效節(jié)能巖棉，與普通巖棉相比，其導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫，保溫效果更好，從而將熱風(fēng)自收塵器入口到煤磨熱風(fēng)入口的溫降控制在10℃以內(nèi)，有效利用了熱風(fēng)資源。

圖2 改造后的耐高溫收塵器

3 改造效果

系統(tǒng)改造后，由于原煤粉磨過(guò)程中帶入的窯灰被充分去除，在同樣的原煤質(zhì)量情況下，出磨煤粉的熱值提高了1.5 MJ/kg。煤粉熱值提高后，煅燒系統(tǒng)改善顯著，節(jié)煤效果明顯，根據(jù)2019年至2020年的煤耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，噸熟料實(shí)物煤耗降低3.1 kg，按照全年生產(chǎn)110萬(wàn)t熟料計(jì)算，可節(jié)約原煤3 410 t，按1 t原煤600元計(jì)算，全年可節(jié)約費(fèi)用204.6萬(wàn)元。由于回轉(zhuǎn)窯煅燒溫度的提高，熟料質(zhì)量得到明顯提升，熟料的3 d強(qiáng)度提高了1.5 MPa，28 d強(qiáng)度提高了2.1 MPa，為降低水泥生產(chǎn)成本創(chuàng)造了條件。

此次改造，不僅取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，而且取得了較好的環(huán)境效益。按節(jié)約3 410 t煤炭、收到基原煤發(fā)熱量23.9 MJ/kg來(lái)計(jì)算，年減少NOx排放約44 t、CO2排放7 092 t、SO2排放68.2 t，響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排、綠色發(fā)展的號(hào)召。