技术 | 某公司5000t/d熟料生产线烧成系统技术改造

前言

某公司现有2条2500t/d、3条5000t/d和1条10000t/d共六条熟料生产线和三条水泥粉磨生产线，年产熟料1085万t，年产水泥50万t。其中，三线日产5000t熟料生产线烧成系统采用天津院五级旋风预热器TDF型分解炉，回转窑规格ф4.8m×72m，熟料设计产能5000t/d，于2002年9月建成投产运营。为进一步提高二期5000t/d熟料线(三线)经济指标，充分挖掘系统潜力，降低系统能耗，公司于2018年11月底至2019年1月下旬由海螺设计院对烧成系统进行了相关节能降耗改造，改造后系统热耗等指标提升明显，具体情况如下。

1.1 改造前的状况

煤的工业分析见表1，物料的化学分析见表2，烧成系统主要技术指标见表3。由表3改造前的热工标定数据可知，标定期间窑产量为5839t/d，单位熟料热耗为784.5×4.18kJ/kg，标煤耗为112.1kg/t，说明该公司三线熟料产量达到设计指标要求，但生产线煤耗、篦冷机热回收效率较设计值偏低。

1.2 主要问题分析

(1)分解炉炉容偏小，不能满足煤粉的充分燃烧和生料分解所需，导致C1出口的CO浓度偏高，分解炉的出口温度需控制在890℃以上，增加了系统的热耗。

(2)预热器出口废气温度偏高，标定温度高达354℃，高温废气带走了较多热量。

(3)翻板阀变形严重、动作不灵活或易结皮卡死、锁风效果较差、内漏风现象较为明显、影响系统的分离效率和换热。

(4)分解炉出口的阻力较大，其主要原因在回转窑的缩口和烟室的规格偏小，以及三次风管采用双侧进风，水平段较长，不仅增加了系统阻力，而且两侧的用风难以均衡，影响分解炉的稳定运行。

(5)出篦冷机熟料温度偏高，达到177℃，影响了篦冷机的热回收效率，原因在于篦冷机的规格偏小，单位面积负荷高达49t/(d·m2)。

2.1 分解炉扩容改造

在原有双喷腾分解炉顶部新增加一段柱体，形成三喷腾分解炉，并将C5筒旋转一定角度后，新增连接管道将其与分解炉出口连接，以增加分解炉炉容，延长煤粉停留时间，提高煤粉燃尽率。增加三喷腾柱体和连接管道后，分解炉容积由848m3增加到1400m3。改造前后的分解炉的数值模拟研究如图1所示，从温度场可以看出，改造后的分解炉出口温度较原先有明显下降。

图1 改造前后的分解炉的数值模拟研究

2.2 C1、C2、C3翻板阀更换

为降低系统内漏风、提高旋风筒分离效率，将现有C1、C2、C3翻板阀更换为动作灵活、锁风效果好的CKE型翻板阀，C4、C5翻板阀更换为C-KSV型翻板阀。

2.3 窑尾烟室扩大、后窑口扩径及窑尾密封改造

原窑尾烟室通风面积仅7.09m2，面积较少，风速较快，窑系统阻力较大；原窑尾密封使用时间较长，窑尾密封存在缝隙较大和漏风冒灰现象，并使窑尾废气量增加。改造后斜坡与拱顶的垂直距离为2.38m，回转窑后窑口直径3.65m，有效通风面积达到8.5m2以上。改造后将喂料舌头的包角增加到180°，适当加长烟室喂料舌头长度，对窑尾密封结构整体更换，减少密封处的漏风、漏料的可能性。

2.4 三次风管进风及窑尾燃烧器

将三次风管双进风改为单进风，四个窑尾燃烧器角度分别旋转45°，上部燃烧器上移，四级筒下料点移位，撒料箱使用原有撒料箱。

2.5 撒料装置恢复更换及位置优化

C1和C2撒料箱的位置下移，C2撒料箱改为角度可调式。

2.6 篦冷机改造

篦冷机改为CP公司的ETA10610四代机，有效冷却面积由119.1m2提高到134.9m2。

改造前后篦冷机的主要参数如表4所示，从表中可以看出，二、三次风温都有不同程度的提高，出篦冷机的熟料温度下降明显，篦冷机的热回收效率得到大幅度提升，这对降低烧成系统热耗也起到非常重要的作用。

改造前后预热器的主要参数如表5所示，从表中可以看出改造后生料喂料量增加了10t/h，预热器的阻力从原先的5745Pa降低到5262Pa，下降约500Pa，分解炉出口温度下降10℃，C5出口温度下降明显，分解炉的倒挂现象得到解决。预热器的出口温度下降了约30℃，烧成系统热耗下降明显，从原先的784.5×4.18kJ/kg降低到750×4.18kJ/kg，实现了节能降耗的目标。

改造完成后，工厂将根据后期热工标定结果指导并优化操作，烧成系统煤耗仍有进一步下降空间。

作者：程小兵，葛德贵

来源：《枞阳海螺水泥股份有限公司》

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