技术 | 某公司#2生产线2000t/d烧成系统技术改造

某公司#2生产线海拔1223m，于2002年设计，2004年建成投产。该生产线烧成系统采用了天津院设计的带TDF在线分解炉的双系列五级旋风预热器、ф4.0m×60m回转窑、第三代篦式冷却机等设备。投产十多年来，经过一系列的改进完善和优化操作，熟料产量能长期稳定在2300～2400t/d，生产也基本正常，但系统能耗偏高，单位熟料综合电耗约78kWh/t，单位熟料综合热耗约3396～3425kJ/kg，不能满足行业能耗标准要求。因此，对该生产线实施技术改造，从而达到节能降耗、稳定运行的目的。

该生产线预热、预分解系统采用了带在线分解炉的双系列五级预热器。燃料采用烟煤，其月平均工业分析数据见表1。

表1 煤的工业分析

经过多次现场调研，根据标定报告、中控操作记录以及业主提供的生产数据，经过详细核算，技改前该生产线各级旋风筒进口风速在17.8～20.87m/s，出口风速在11.2～17.65m/s。表观截面风速在3.67～5.87m/s，各旋风筒压力降在600～1400Pa。通过该结果，结合现场情况可以看出烧成系统存在以下主要问题：

(1)系统阻力大，特别是C1、C3、C4旋风筒等阻力偏大，导致系统电耗增加；

(2)C1、C2出口废气温度偏高，不仅导致热耗偏大，而且导致电耗偏高。

从现有的中控数据和实际生产运行中得到的数据来分析，C1、C2旋风筒出口温度偏高，C1、C3～C5旋风筒进口理论风速较正常范围偏高，C1、C3和C4这3个旋风筒阻力较大。因此，为满足节能降耗的要求，需对影响系统性能的各个部位进行技术改造。

3.1 分解炉

分解炉规格为ф5.6m×17.35m，总有效容积～354.4m3。经过理论核算，技改前其本体截面风速为8.91m/s，气体总停留时间～1.95S。由此可看出，现有分解炉的炉容小、气体停留时间较短，但从现场运行情况来看，C5旋风筒未出现温度倒挂现象，且入窑分解率为93％左右，能满足生产要求，但考虑到煤的内水较大，且满足日后进一步提产的需要，可适当降低分解炉出口气体的温度。此次改造拟增加分解炉出风管，增加分解炉炉容，增强分解炉及系统的稳定性对原燃料的适应性。

为尽量减小土建的改造工作量及节省改造时间，分解炉采用了多种灵活的布置方法，以保持窑尾结构框架各层平面的主梁及框架的斜撑均不改动。在原有分解炉基础上增加鹅颈管，分解炉出口连接管道设计为方形管道，既保证风管截面积而又不影响框架主梁。增加部分的鹅颈管充分利用了原有的窑尾框架内部的有效空间，炉体全部布置于框架内部，并尽可能增加了分解炉的容积。技改后的分解炉炉容由原有的约354.4m3增加至554.8m3，气体在炉内的停留时间由1.95S增加至3.05S。改造前后的分解炉结构见图1。

图1 改造前后的分解炉

3.2 烟室

原烟室和分解炉之间的缩口尺寸在2300t/d产能、单位熟料热耗3425kJ/kg的情况下，该缩口处风速合适，此次改造该缩口不需调整。

原有烟室斜坡处通风面积偏小，且回转窑尾端护板内径偏小，缩口处风速偏大，为降低阻力，同时避免过多的料带出回转窑形成外循环，对烟室进行了整体更换，包括窑尾密封圈和回转窑尾端护板。

3.3 三次风管

现有三次风管规格为ф2.3m，目前产量下，三次风管内风速约为26.6m/s，现三次风分两路对冲入炉，阻力较大，且两路三次风不平衡，导致炉内浓度场和温度场不均匀。为降低阻力及改善炉内煤粉燃烧状况，拟将三次风改为在分解炉锥部单股旋切入炉方式，同时更换三次风高温闸板阀。根据改造后三次风管的位置，取消原窑尾燃烧器以及相应的一次风机及管路，重新调整分解炉主喷煤管的位置。

3.4 旋风筒及连接风管

保留原有预热器框架不变，旋风筒及连接风管部分作如下改造：

(1)调整C1旋风筒的进口和内筒，并在C1旋风筒锥部增加尾涡稳定器，减少了尾涡导致的二次扬尘，既确保了较高的分离效率，又降低了阻力。

(2)增大C3、C4旋风筒进口面积，降低风速，减少阻力损失。

(3)配合C3、C4旋风筒改造，C5-C4、C4-C3风管弯头处局部改造。

(4)因分解炉出口管道位置变动，C5旋风筒整体旋转布置。

旋风筒进口改造后设计见图2。

3.5 料管、翻板阀及撒料装置

用新型扩散式撒料箱更换生料进口、C1～C4料管上原有的撒料箱。撒料装置的结构设计上采用扩散式箱体，内加凸弧型多孔导料分布板，该种结构既具有防堵功能又可确保系统内物料分散的均匀性，有利于提高系统的换热效率。

考虑到目前生产线下料管翻板阀使用时间较长，部分翻板阀漏风严重，本次改造拟更换C1～C5料管上的所有翻板阀，减少漏风，以提高旋风筒分离效率，从而降低系统阻力和热耗。

从现场情况看，C3下料管布置不合理，需对C3下料管进行改造。另外，因为三次风的调整以及烟室的更换，C4和C5料管也需局部调整改造。

3.6 篦冷机改造

#2线现有冷却机为第三代篦冷机，配置锤破，篦床采用机械传动，篦床面积为61.2m2。生产线于2004年投入运行。此次技改，从降低电耗角度出发，仅对篦冷机F3～F6这4台冷却风机电机加变频调速，其余未改造。

通过以上措施，技改前后的技术参数见表2。

表2 改造前后的技术参数

技改后该生产线已于2017年3月正式点火投产运行。经过一年多的运行，各项性能指标均达到了预期要求，技改效果显著。

作者：卢仁红

来源：《中国中材国际工程股份有限公司(南京)》

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