5 000 t/d熟料生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)的技改

吳偉方 陳曉宏 張 杰 張曉麗

上海南方水泥有限公司，浙江 湖州 313100

5 000 t/d熟料生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)的技改

吳偉方 陳曉宏 張 杰 張曉麗

上海南方水泥有限公司，浙江 湖州 313100

我廠5 000 t/d熟料生產(chǎn)線窯尾系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造采用增大分解爐爐容并增設(shè)鵝頸管、延長物料在分解爐內(nèi)停留時間、改變?nèi)物L管進風形式、更換撒料箱和鎖風閥、更換窯尾燃燒器、調(diào)整分解爐噴煤管角度等措施，提高熱交換效率和分解率，以期降低燒成系統(tǒng)熱耗。

燒成系統(tǒng) 分解爐 擴容

0 引言

長興南方水泥有限公司5 000 t/d預(yù)分解窯水泥熟料生產(chǎn)線于2003年11月竣工點火。預(yù)分解系統(tǒng)采用雙系列5級旋風預(yù)熱器+DD分解爐，配套Φ4.8 m× 72 m回轉(zhuǎn)窯和119.3 m2篦冷機，設(shè)計生產(chǎn)能力5 000 t/d，實際產(chǎn)量6 000 t/d，標煤耗為112 kg/t-cl。

該預(yù)分解系統(tǒng)是按5 000 t/d生產(chǎn)能力設(shè)計的，經(jīng)過7年的生產(chǎn)后，已經(jīng)遠超過設(shè)計產(chǎn)量，同國內(nèi)一些同產(chǎn)能生產(chǎn)線相比，受當時燒成技術(shù)的局限，該系統(tǒng)設(shè)計存在分解爐容積不足，預(yù)熱器的換熱功能被削弱，熟料燒成熱耗偏高。如果要降低系統(tǒng)熱耗，必須對燒成系統(tǒng)進行技改。

1 改造前主要存在的問題

（1）C1出口風溫在350～360 ℃區(qū)間內(nèi)波動。（2）分解爐出口溫度890～910 ℃。

（3）三次風分兩路進分解爐，風量不易平衡，管路較長且彎頭多、水平積灰段長；三次風進口在直筒部位，喂煤點布置在進風口上，占用分解爐3 m直筒高度，相當于減少了分解爐有效容積。

（4）各級旋風筒間的連接風管上的撒料裝置安裝位置偏高，物料進入風管后的運動距離較短，氣料換熱時間不充足。

（5）窯頭、窯尾送煤風機、凈風機風量較大，窯頭凈風機內(nèi)外風由兩臺風機供風，外風壓頭較高；窯尾送煤風機系統(tǒng)冷風量大，造成煤耗、電耗都受影響。

2 主要技改內(nèi)容

2.1 分解爐容積擴大

改造前的分解爐，直筒高度只有22 m，而且被三次風管接口占用了約3 m?？?cè)莘e偏小，必須擴大分解爐容積。

改造前分解爐頂部正上方有1個Φ5 700 mm孔，用于分解爐頂部耐火襯料施工用，此Φ5 700 mm孔至上一層樓面之間無設(shè)備占用，正好可以用以加高分解爐。受Φ5 700 mm孔所在平面上C4旋風筒的局限，分解爐直徑只能設(shè)計為Φ7 400 mm（與原分解爐直徑相同）。分解爐在通過Φ5 700 mm孔處由于結(jié)構(gòu)梁的限制，必須縮小直徑，只能設(shè)置縮口和膨脹節(jié)，按此布置后分解爐增加的重量分布在Φ5 700 mm孔所在平面上，與原分解爐的支座不在同一層樓面，這樣框架結(jié)構(gòu)受力較為合理。

加高后的分解爐保留大部分殼體，比原分解爐增高12.5 m，直筒部分高度達到34.5 m。原分解爐直筒部分有效容積823 m3，加高后可增加467 m3，比原有效容積增加了57%，達到1 290 m3。

熟料產(chǎn)量5 900 t/d時，原分解爐內(nèi)氣體停留時間為2.2 s。加高分解爐后，氣體停留時間為3.6 s。

2.2 增設(shè)分解爐-C5旋風筒管道（鵝頸管）

分解爐加高后出風口位置向上移動了約13 m，需要增設(shè)一根“鵝頸管”把分解爐與兩個C5旋風筒聯(lián)接起來。由于框架梁的限制，鵝頸管若設(shè)計成圓柱體，其截面積較小將不能滿足要求，只能根據(jù)框架梁的位置把鵝頸管設(shè)計成長方體，才能獲得最大的截面積。

鵝頸管總高度約為18 m，有效容積330 m3。增設(shè)鵝頸管后，熟料產(chǎn)量5 900 t/d時，管內(nèi)氣體停留時間為1.0 s。

技改后，分解爐+鵝頸管的有效容積達到1 620 m3，比之前增加了97%，對煤粉燃燒、氣固換熱、CaCO3分解等將有明顯的改善作用，C5旋風筒進風口溫度將有明顯下降，整個預(yù)熱器的溫度將整體下降。

由于需要增加鵝頸管連接C5旋風筒，則現(xiàn)有C5旋風筒的旋向要進行調(diào)整以便與鵝頸管連接。

改造前后分解爐系統(tǒng)工藝參數(shù)對比見表1。

2.3 更換C5旋風筒蝸殼

原分解爐出風口與C5旋風筒直接相聯(lián)，增設(shè)鵝頸管后必須對C5蝸殼進風口方向進行改動。原C5旋風筒蝸殼是270三心結(jié)構(gòu)+等高錐體，偏心距450 mm，這種結(jié)構(gòu)形式在新線上已經(jīng)不采用了。經(jīng)推算，原C5旋風筒進風口有效截面積為8.1 m2，熟料產(chǎn)量5 900 t/d時，截面風速為≥22 m/s，明顯偏大。新蝸殼采用三心結(jié)構(gòu)+等角變高錐體，增大進風口截面積，使截面風速≤19 m/s。配套的內(nèi)筒也隨之進行調(diào)整。

更換較大的蝸殼和內(nèi)筒，可以降低C5旋風筒的氣體阻力，并降低整個系統(tǒng)的氣體阻力。

2.4 三次風管改造

將原三次風管采用分兩路水平對稱與分解爐接口，接口位置在分解爐的錐體部分之上，占用2.3 m高度的直筒，沒有充分利用分解爐的有效容積，縮短了三次風在分解爐內(nèi)的停留時間。

兩路水平對稱布置會產(chǎn)生兩個不利因素，一是，兩路管道的長度不等且差別很大，風量平衡靠高溫閘閥控制，不能精確量化，造成實際上的風量不平衡，影響分解爐內(nèi)流場的穩(wěn)定性；二是，三次風管在框架內(nèi)的水平長度為34.4 m，并有4個90°彎頭，造成管壁襯料磨損、管內(nèi)積灰、增加系統(tǒng)阻力；較長的管路也會增加殼體表面散熱和漏風點。

技改擬將三次風管改為單路進分解爐，通過一臺高溫閘閥調(diào)節(jié)風量，將與分解爐接口位置移至分解爐錐體部分，偏心側(cè)旋入爐。更換窯尾燃燒器并調(diào)整噴煤點位置。原C4旋風筒分兩路下料與分解爐接口，擬保留位置較低的下料點，棄用位置較高的接口。

表1 改造前后分解爐系統(tǒng)工藝參數(shù)對比

技改后簡化了工藝流程，三次風的風量容易控制。三次風管在框架內(nèi)長度縮短為8.2 m，且無急彎，減少了水平積灰段長度和氣體阻力。減少了殼體表面散熱和漏風點；三次風管從分解爐錐體部位側(cè)旋進入，與縮口分解爐底部上升窯氣相遇，產(chǎn)生噴旋結(jié)合氣流，有利于氣料煤的混合；進風位置下移可增加氣流在爐內(nèi)的運動距離和氣料煤混合換熱時間；C4下料點和燃燒器的位置下移，也增加了料煤在爐內(nèi)的運動距離，等于增加了2 m的分解爐有效高度。

2.5 撒料箱

原有的撒料裝置底部距離旋風筒出風口-2 m，原是出于防止物料撒入風管后“短路”落入旋風筒考慮而設(shè)計的。目前的產(chǎn)量為5 900 t/d，上升風管內(nèi)風速大于設(shè)計值，對物料的懸浮能力增大，排除了物料“短路”的現(xiàn)象。技改擬更換新型擴散式撒料裝置，使物料分散更均勻，提高換熱效率。

在內(nèi)筒完整的情況下，物料撒入風管的位置應(yīng)盡可能低，技改后的撒料裝置底部距離旋風筒出風口-3.5 m，降低1.5 m，這樣可增加物料進入風管后的的運動距離和混合換熱時間。

由圖1可以看出，技改后預(yù)分解系統(tǒng)中氣固工藝流向基本沒有大的變化。為了達到技改效果，各上升管和分解爐上的撒料箱位置做了優(yōu)化調(diào)整，使各部的生料更均勻地散開；同時加高了分解爐，并增設(shè)了鵝頸管連接分解爐和C5旋風筒（圖中粗實線），延長了生料在爐內(nèi)的停留時間，能提升碳酸鹽的分解率和系統(tǒng)熱效率。

3 工程技改前后運行情況

技改后，系統(tǒng)總體運行情況良好，達到了改造前的預(yù)期目標，熟料質(zhì)量穩(wěn)定，一級筒出口溫度下降了10 ℃左右，實物煤耗從技改前的148.64 kg/t降到技改后的144.5 kg/t。

技改前后主要指標見表2。

4 技改后仍然存在的問題

（1）一級筒出口溫度，在窯尾拉風不變的情況下，溫度基本在335 ℃左右，與設(shè)計要求的降低40 ℃左右，還有一定的改造空間，已經(jīng)和設(shè)計院溝通和現(xiàn)場實測，需要在操作上進一步進行調(diào)整。

圖1 技改后窯尾工藝流程圖

表2 技改前后主要指標對比

（2）設(shè)計圖紙中三次風管與分解爐接口位置存在拐角，生產(chǎn)實際中沖刷嚴重，使用周期較短。下一步計劃將側(cè)面進風口拉直，同時使用新型吊頂預(yù)制材料。

（3）系統(tǒng)阻力上升約100～200 Pa，計劃停機時適當調(diào)整煙室縮口以及月亮門尺寸。

（4）實際標煤耗為108 kg左右，與設(shè)計要求的106 kg有一定差距。

TQ172.625.3

B

1008-0473(2016)06-0046-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.009

2016-08-09）