技术丨基于天然气为燃料的烧成系统的改造与调试

该厂采用的工艺和设备属上世纪80年代初的水平，设备陈旧，工艺落后，能耗高，设备运转率较低，环保不能达标，劳动生产率低，因此水泥厂决定对该生产线烧成系统进行技改。

1、技改方案

1.1 窑尾系统

业主计划对原设计能力为800t/d的烧成系统（实际600t/d）进行技改，最终使系统达到900t/d能力。根据该厂的实际情况，我们新增一台新型离线式管道分解炉：炉体中部设置有缩口、炉体中部和底部之间设有位置可调的燃烧器及炉体底部设置风机等，我们保留了原C2-Ф4200预热器，将原C4预热器改为新系统的C3预热器用，新增一台Ф4 700新型高效低压损旋风筒作为C4预热器，用2-Ф3300新型高效低压损旋风筒取代原有的2-Ф3000作为C1预热器，同时改造进出风管及下料管、锁风阀、撒料盒等备件。通过上述措施，入窑物料分解率达到80%以上，窑的台时产量达到40t/h。

1.2、窑尾废气处理

生产线原配套的增湿塔为Ф5 m；高温风机风量为180000m3/h，全压8000Pa；电收尘器处理风量为180000m3/h；电收尘器后排风机风量183132m3/h，全压2200Pa，排放浓度高达400mg/Nm3。技改方案：采用压缩空气自动喷水系统将常压水雾化，根据烟气温度的变化自动调节喷枪的喷水量，保证烟道出口温度维持在适当的温度范围内；更换了高温风机，处理风量为210000m3/h，全压7500Pa；更换了一台处理风量为210 000 m3/h的三电场电收尘器；更换了一台电收尘器后排风机，处理风量为230000m3/h，全压2200Pa；并改造主要连接风管。上述技改措施使电收尘器出口含尘浓度≤50mg/Nm3，可以满足设计指标和生产要求。

1.3、回转窑及熟料冷却

原有Ф3.4m×77m回转窑切割掉多筒冷却机，改成Ф3.4m×59m，设计更换了传动装置，最高窑速达到3.63r/min。

用篦式冷却机取代原多筒冷却机，并增加窑头罩和三次风管，篦冷机产生的废气采用原窑尾淘汰下来的电收尘器进行处理，可以满足设计指标和生产要求。

2、生产调试

2.1、点火升温

本项目用的燃料是天然气，燃烧器配有电子点火装置，所以相对烧煤来说点火快捷容易。但要保证窑头窑尾处于微负压状态，头排尾排均要开启，否则容易造成天然气燃烧不畅，升温速度不容易控制，导致升温时间过长。

2.2、投料的操作控制

回转窑点火初期，分解炉多次发生塌料以及C2和C3预热器频繁发生堵料，严重时物料多次从分解炉进入三次风管近20m；C3预热器锥体频繁发生堵料，当打空气炮时，料直接冲到窑内，甚至冲到窑前，导致生产几乎无法进行。出现这种现象，我们认为：

（1）操作人员对天然气煅烧操作不熟练；

（2）投炉初期，初始投料量在25～30t/h，高温风机22Hz左右，由于产量低、拉风小导致发生塌料以致堵塞；

（3）没有控制好系统用风以及窑和炉用风平衡，温度倒挂现象较严重，天然气后燃现象较为严重，各级旋风筒温度严重超高而导致堵料；

（4）料入炉的稳定性以及分散性较差，导致窑、炉温度的波动大，窑况不稳定，操作无法稳定。

我们将初始投料控制在45～50t/h，采取大风大料的投料方式，打通系统每级翻板，料从C1预热器顺利入窑，系统温度明显下降，烟室温度相应降低，此时根据系统温度适当减料。预热器系统温度可以短时间适当偏高控制，控制系统温度平衡，目的是降低烧成负荷。根据窑驱动电流的明显变化以及火焰的情况，以及时了解窑的烧成状态是否正常。以上措施使投料初期的不利状况得到了明显改善。

3、调试和生产中的问题处理

3.1、系统堵料和塌料

由于该生产线改为带分解炉的新型干法窑，在生产调试初期，C2和C3预热器常常发生堵料和塌料现象。频繁堵料、系统恶性循环，严重影响窑系统热工制度的稳定和设备安全运转。我们认为主要有以下几点原因：

（1）生料成分波动。有时生料易烧性变得太好，又没有来得及减天然气，生料中易挥发的成分含量增加，引起C2、C3预热器结皮甚至堵塞。

（2）喂料量不均匀。喂料量时多时少，与天然气的给定量不相匹配，将料子烧堵，导致堵塞。

（3）投料初期，由于天然气后燃现象比较严重，温度倒挂，导致相关部位结皮堵塞。

（4）翻板阀动作不灵活，物料下料不均，系统内部短路漏风，引起系统堵塞。

（5）物料中的碱、氯含量过高。在煅烧中这些挥发性组分在窑系统内处于循环状态。它在高温下挥发后到低温区凝结，使物料熔点降低，引起预热器的结皮、堵塞、料流不畅。

针对以上情况，我们主要采取措施严格控制入窑生料成分的波动，根据窑内煅烧情况及时调整生料成分；增加分解炉的分料量，提高入窑分解率，并控制好系统温度和压力。

3.2、回转窑结圈的分析以及预防措施

该生产线烧成系统技改于2010年6月完成并转入负荷试车及试生产，在负荷试车及试生产期间, 由于各方面因素的影响，烧成系统断断续续、开开停停，窑口出现不同程度的结圈现象。

（1）生料成分的影响。由于堆存在库里的粘土结块，高硅粘土和低硅粘土采用抓斗搭配，未经过准确的计量，导致两种粘土搭配计量不准确，混合不均匀；同时由于进磨皮带秤波动较大，致使入窑生料成分波动较大，窑内物料时而难烧，时而易烧，难烧时需慢转窑强烧，易烧时液相量增多，这些都增加了回转窑结圈的可能性。

（2）前期调试时，天然气的压力不稳定，天然气给定量不稳定，导致系统温度波动大。

（3）操作不当、热工制度不稳。操作工对看火的基本工作不熟悉，遇到异常情况时，不能冷静分析，盲目急调过度，大起大落，动则大减料、慢转速或急加燃气等，当入窑生料分解率低、预热不好，料难烧时，采取窑头加天然气、烧大火的方法，加之风、天然气、料不匹配，天然气燃烧不充分，用风过大，火焰过长，窑后温度较高，窑速太慢，则易增加窑皮而结圈，同时，三班操作上的不统一，也影响了热工制度的稳定。

我们的经验是：合理选择生料配料方案，生料配料方案选择适宜的KH、 SM和IM；保持入窑生料成分均匀稳定，入窑生料成分应控制在：CaCO3（76.3±0.5）%，合格率大于90%；Fe2O3 2.2%～2.5%，合格率大于90%；同时充分利用现有的均化库，提高生料均化的效果，保持入窑生料成分的均匀性；稳定烧成系统热工制度，不断提高操作水平（稳定烧成系统的热工制度，是防止窑结圈的有效措施之一，在操作上采取“三稳一快”，即“稳定喂料、稳定天然气、稳定窑速、提高快转率”）。

4、正常时系统参数控制

投料量在65～70 t/h，分料量窑炉比为5∶5，三次风阀开度稳定在45%，高温风机转速44 Hz，窑速2.9～3.4 r/min，C1预热器出口氧气含量控制在2.5%～4%。系统参数控制见表3。

5、配料方案的调整

技改后该厂熟料KH=0.88±0.02，SM=2.4±0.1，IM=1.5±0.1。2010年9月19日入窑生料和熟料分析单见表4。

当饱和系数和硅率较合适时，入窑生料CaO含量控制在（42.5±0.25）%范围时，物料易烧性较好，操作容易控制，熟料的fCaO小于1.5%，28d强度基本都在55MPa以上。

6、结束语

（1）由于该生产线采用的设备属上世纪80年代初的水平，原预热器系统比较陈旧，旋风筒的进出风管风速较高，系统阻力大，导致高温风机负荷大，若要继续提高产量和能耗，建议将原有的C2和C3预热器改成新型高效低压损旋风筒。

（2）该生产线在生产过程中，入窑分解率只有80%左右，窑内的热负荷较大，若要继续提高分解率，建议在以后的生产中，在保证上升烟道不至于因温度过高造成结皮的情况下，尽可能减小进入上升烟道的物料，增加入分解炉的物料量，提高入窑分解率；把握好操作控制方法以及优化系统参数，优化配料，防止各种工艺故障，可实现优质高产。

作者：杨顺德 , 田产

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