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技术 | 窑系统节能降耗技术改造

来源:《中材株洲水泥有限责任公司》 发布日期:2021/6/7 编辑:张翀
核心提示:窑系统节能降耗技术改造

前言



某公司5000t/d水泥熟料生产线窑系统配备五级旋风预热器+喷腾式在线管道分解炉+ф4.8m×74m回转窑,自2008年建成投产以来,窑系统运行稳定,但存在预分解系统阻力高、一级出口温度高、熟料标准煤耗偏高的问题。根据生产记录统计,在窑系统投料量410t/h时,预热器一级出口压力达到-5300Pa左右,一级出口温度320℃~330℃,高温风机转速给定840~850r/min,标煤耗110kg/t熟料以上。为降低预分解系统阻力、出口温度,节约电耗、煤耗,公司利用2019年大修时间,组织实施了窑系统的一系列节能技术改造。


一、问题原因分析


针对该公司窑系统存在的阻力高、煤耗高等问题,经排查,主要由以下几方面原因造成:


(1)分解炉鹅颈管处设计不合理。鹅颈管底部壳体为半圆形,较平滑,正常生产时鹅颈管处易积料,造成通风面积减小,系统阻力增大。


(2)分解炉出口与五级旋风筒连接处管道角度小。正常生产时,物料易在分解炉出口与五级旋风筒连接处管道内堆积,造成通风面积减小,系统阻力增大。


(3)烟室容积小,烟室内风速过高。五级下料管内物料进入烟室后产生二次扬尘,增大了进入分解炉气体的粉尘浓度,空气阻力增大。


(4)一级预热器分离效率低。一级预热器分离效率的高低直接决定了一级气体的温度和粉尘含量,分离效率低使部分热量被带走。


(5)煤粉输送过程中采用的固气比小。大量的冷风进入窑内,增加了热耗。


(6)缩口面积过大,造成窑内风速过快,加之二次风温偏低,造成火焰偏长,火焰温度不集中,增加了热耗。


(7)为确保缩口不发生塌料现象,被迫降低三次风阀门高度以减少三次风量,但造成分解炉内煤粉燃烧不完全,煤粉的燃尽率下降。


二、技改措施


针对窑系统阻力高、煤耗高的原因,2019年,大修期间,公司进行了以下技术改造。


(1)分解炉鹅颈管底部壳体由半圆形改为直角形,彻底解决了鹅颈管底部积料问题,保证了鹅颈管处的通风面积,降低了因物料积存及通风面积减少产生的阻力。


(2)分解炉出口与五级旋风筒连接处管道降低1.7m,同时,连接管道由两个斜坡相连改为一个斜坡,减少了水平连接段,物料不会在分解炉出口与五级旋风筒连接管道内堆积,增大了分解炉出口与五级旋风筒连接处的通风面积,有效减少了通风阻力。鹅颈管和分解炉出口与五级旋风筒连接处管道改造前后示意图见图1


图1 鹅颈管和分解炉出口与五级旋风筒连接处管道改造前后示意图


(3)增大烟室容积,同时,下料方式由原来的两侧下料改为中间单点下料,物料通过中心的下料导料槽直接进入窑内,不仅避免了风速高造成的扬尘,而且改变下料方式后物料被吹散产生二次扬尘的概率也降低了,有效降低了气体粉尘浓度大产生的气体阻力。烟室改造示意图见图2


图2 烟室改造示意图


(4)各级下料管、撒料箱下移,其中,入一级旋风筒的撒料箱下移1.5m,一、二、三级下料管及撒料箱下移1m。撒料箱下移延长了生料在各级旋风筒上升管道内的停留时间,延长了生料与高温气流的换热时间,提高了生料预热效率。


(5)为提高一级预热器的分离效率,延长物料在预热器内的停留时间,将原来一级预热器内的内筒长度由原来的2.45m增加到5.0m。


(6)窑尾烟室缩口由方形2.45m×2.45m改为圆形ф2.45m,相应的通风面积由原来的6㎡减小为4.71㎡。缩口通风面积减小,不仅增大了缩口风速,增大了分解炉内煤粉和物料喷腾效应及分散效果,提高了煤粉燃尽率,同时由于缩口面积的减少,避免了部分生料短路直接入窑。


(7)为降低入窑系统的冷风量,克服原有风机配置过大的弊端,将原有分解炉及窑头送煤风机风量分别由原来的163m3/h改为84m3/h、84m3/h改为45m3/h,窑头一次风机也由原来的145m3/h改为88m3/h。通过改造,不仅节约了电费,而且减少了冷风的进入,降低了煤耗。


(8)为保证熟料冷却效果,根据熟料的粒度特征,将原来的同定篦床分为单独的六个冷却,避免了因料层厚度和粒度不同造成的阻力不均、通风量不平衡的现象。在不增加固定篦床长度的情况下,减少篦板尺寸,增加篦板数量,采用低阻流篦板,降低了压损,增大了通风冷却面积。将篦冷机固定篦床的冷却风量由原来的3.8×104m3/h增加到8.0×104m3/h,不仅保证了熟料急冷的效果,而且保证了窑内用风和氧含量,稳定了二次风温,为窑头煤粉完全燃烧提供了必要条件。篦冷机固定篦床和充气梁风机布置示意图见图3


图3 篦冷机固定篦床和充气梁风机布置示意图


(9)为减少预热器内漏风,采用了高效锁风阀,既稳定了下料流量又克服了内漏风,为系统热工稳定创造了条件。


三、技改效果


改造前回转窑中控操作画面见图4,改造后回转窑中控操作画面见图5。通过对窑系统进行节能降耗改造,公司预热器一级出口负压、一级出口温度、熟料工序电耗、标煤耗均有明显降低。技改后的具体工艺参数变化和经济效果如下:


图4 改造前回转窑中控操作画面


图5 改造后回转窑中控操作四面


(1)在投料410t/h时,预热器一级出口负压由5300Pa降低至4500Pa左右,高温风机转速由840~850r/min降低至800~810r/min。


(2)在投料410t/h时,预热器一级出口温度由330℃降低至270℃。


(3)二次风温稳定在1150℃以上。


(4)熟料工序电耗由28.07kW·h/t降低至25.78kW·h/t,降低2.29kW·h/t。预计每年可节约电费:179.8万吨×2.29kW·h/t×0.63kW·h/元≈259.4万元。


(5)标煤耗由改造前110.99kg/t熟料降低至104.43kg/t熟料,降低6.56kg/t熟料。全年可为公司节约原煤:1798000t×6.56kg/t熟料×7000kcal÷5400kcal÷1000≈15289.66t。


原煤价格按照2019年全年平均单价720元/吨计算,全年为公司节约成本:15289.66t×720元/吨=1100.86万元。


综上所述,窑系统节能降耗改造后,预计全年可节约成本259.39+1100.86=1360.25万元。


通过对窑系统进行节能降耗技术改造,该公司经济技术指标大幅提高,经济效益和社会效益显著提升。



作者:王继升,独传新,刘清元,武浩

来源:《中材株洲水泥有限责任公司》

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