水泥廠燒成窯尾改造特點(diǎn)與方法

譚長(zhǎng)明，苑明華，錢旺龍，許廣豐

(南京西普水泥工程集團(tuán)有限公司裝備，南京 211100)

每一家水泥生產(chǎn)企業(yè)，都希望自家的生產(chǎn)線節(jié)能、高產(chǎn)，以降低自家產(chǎn)品成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力，這也就牽涉到了提產(chǎn)、降耗的改造工作。在實(shí)際的提產(chǎn)、降耗改造中，燒成窯尾的改造往往是難點(diǎn)所在，這涉及到原有燒成窯尾的空間、設(shè)計(jì)、高空作業(yè)等等各項(xiàng)工作。在此就燒成窯尾的改造布置方法進(jìn)行淺要的探討。在水泥廠的燒成窯尾改造中，技術(shù)改造方案根據(jù)業(yè)主所要求的提產(chǎn)幅度的不同、原框架及預(yù)熱器結(jié)構(gòu)的不同、要求施工周期的不同而不同。下面以2 500 t/d生產(chǎn)線為例進(jìn)行介紹。

1 小規(guī)模改造

2 500 t/d生產(chǎn)線，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量為2 500 t/d，最大產(chǎn)量為2 750 t/d，這是設(shè)計(jì)過(guò)程中為了抵消各種不確定因素而預(yù)留的10%的富裕量[1]。那么一般該生產(chǎn)線可以提產(chǎn)到2 750 t/d，再往上提產(chǎn)，便會(huì)遇到各種各樣的瓶頸問(wèn)題。

在正常的生產(chǎn)線中，為了提產(chǎn)，一般會(huì)加大投料量，加大窯尾系統(tǒng)拉風(fēng)，直到高溫風(fēng)機(jī)或尾排風(fēng)機(jī)的極限為止，以達(dá)到燒成窯尾的最大產(chǎn)能。由于這類生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)業(yè)主各方面長(zhǎng)期摸索，已經(jīng)達(dá)到了該生產(chǎn)線的極限情況，解決現(xiàn)場(chǎng)所遇到各種難以處理的瓶頸之后逐步穩(wěn)定下來(lái)，并且產(chǎn)量一般已經(jīng)在2 800 t/d以上。

在這種生產(chǎn)線的改造中，一般具有可提產(chǎn)幅度較小、瓶頸多、改造風(fēng)險(xiǎn)大、預(yù)算少、施工周期短等特點(diǎn)。這類生產(chǎn)線改造的提產(chǎn)空間已經(jīng)不大，并且受限于預(yù)算和施工周期的各種因素控制，不能有大量改變，而存在的瓶頸又比較多，因此改造難度是最大的。

另一種就是采用了一些較老的技術(shù)，以煙煤為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而改用無(wú)煙煤，以高熱值燃料設(shè)計(jì)而改用低熱值燃料等等的這一類生產(chǎn)線，往往會(huì)存在著較為明顯的瓶頸制約，一直難以提產(chǎn)，或者提產(chǎn)后生產(chǎn)線難以穩(wěn)定。一般該類生產(chǎn)線對(duì)相應(yīng)的瓶頸進(jìn)行改造后，可以有較為明顯的改造效果，投資回收周期短，有較好的改造收益。

例如RSP(Reinfored Suspension Preheater)爐采用了預(yù)燃技術(shù)，生料、三次風(fēng)與燃料一同進(jìn)入旋渦燃燒室，然后經(jīng)旋渦分解室，一同向下運(yùn)行進(jìn)入混合室。由于連接旋渦分解室與混合室的風(fēng)管內(nèi)氣流與物料均是向下運(yùn)行，來(lái)源于回轉(zhuǎn)窯出來(lái)的高溫窯廢氣通過(guò)縮口產(chǎn)生噴騰運(yùn)動(dòng)，因此縮口大小很關(guān)鍵[2]。那么表現(xiàn)出來(lái)就是當(dāng)產(chǎn)量降低時(shí)，風(fēng)速降低，縮口的風(fēng)速不足,不容易產(chǎn)生較好的噴騰效果，托不住物料而出現(xiàn)串料現(xiàn)象。尤其是部分生產(chǎn)線為了提產(chǎn)，故意將縮口放大，這就會(huì)導(dǎo)致該分解爐對(duì)低產(chǎn)量的適應(yīng)性更加不適應(yīng)。因此，鑒于以上所表現(xiàn)出的問(wèn)題，一般會(huì)將預(yù)燃室拆除，將三次風(fēng)直接通入分解爐內(nèi)，改造成噴旋結(jié)合的HD(High Dual Spout Furnace)分解爐，可以完美地解決該問(wèn)題。

在小規(guī)模提產(chǎn)中，還有一個(gè)有時(shí)不會(huì)引起人們注意，但如果處理起來(lái)，投入人力及資金非常少，卻有時(shí)可以起到非常好的效果，那就是漏風(fēng)現(xiàn)象。漏風(fēng)是影響預(yù)熱器系統(tǒng)的重大因素，會(huì)嚴(yán)重影響預(yù)熱器的運(yùn)行效果。在一些生產(chǎn)線的考察中，會(huì)遇到窯尾及預(yù)熱器系統(tǒng)存在較嚴(yán)重的漏風(fēng)問(wèn)題，嚴(yán)重的甚至能夠影響50 t/d產(chǎn)量及以上，因此檢查膨脹節(jié)、人孔門、翻板閥等有可能漏風(fēng)的地方是非常重要的。

2 中、大規(guī)模改造

2 500 t/d生產(chǎn)線如果想提產(chǎn)到5 000 t/d以上，這種產(chǎn)量翻番的提產(chǎn)就會(huì)進(jìn)行比較大規(guī)模的改造了，這種改造大體有3種方法。

第一種方法是異地改造，那么對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)講便是新設(shè)計(jì)了，與老的生產(chǎn)線不會(huì)有太多的牽連，這兒就不再贅述。

第二種方法是原有的設(shè)備全部拆除，需要繼續(xù)使用原回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)，那么就會(huì)涉及到預(yù)熱器系統(tǒng)與回轉(zhuǎn)窯間如何進(jìn)行布置和連接的問(wèn)題。如果改造中繼續(xù)采用長(zhǎng)徑比為15的回轉(zhuǎn)窯，那么便會(huì)根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際布置情況確定原預(yù)熱器塔架是否保留，原塔架是否可以放置煙室和分解爐。如果改造中采用長(zhǎng)徑比為11～13的短窯[3]，那么大多數(shù)情況下原有預(yù)熱器塔架可以繼續(xù)保留，并將煙室和分解爐放置在原預(yù)熱器塔架內(nèi)。由于新的旋風(fēng)筒直徑大幅度擴(kuò)大，原有的預(yù)熱器塔架已經(jīng)不能滿足布置需求，便需要在旁邊新建預(yù)熱器塔架來(lái)放置新的旋風(fēng)筒。

新塔架與原預(yù)熱器塔架的錯(cuò)位布置以及如何連接是布置的難點(diǎn)和重點(diǎn)[4]。例如，一般分解爐出口的鵝頸管需要與C5(第5級(jí)旋風(fēng)筒，以下簡(jiǎn)寫為C5)進(jìn)行連接，因此C5一般要放置在容易與分解爐方便連接的位置；另一方面，C5下料管需要連接到煙室，那么C5下料管如何順暢連接，又是一個(gè)難點(diǎn)；再一方面，由于C5在新塔架內(nèi)，與煙室的距離較遠(yuǎn)，并且為了保證物料的順暢下滑，那么C5旋風(fēng)筒所在平面的高度便會(huì)大幅度抬高，這會(huì)增加新塔架的高度和投資。C4旋風(fēng)筒(第4級(jí)旋風(fēng)筒，以下簡(jiǎn)寫為C4)的放置又是另一個(gè)難點(diǎn)，由于最好的位置給了C5，而C4也要盡量靠近分解爐放置，并且需要方便布置C4下料管。如果布置較遠(yuǎn)，便會(huì)出現(xiàn)C4下料管角度難以保證或者C4旋風(fēng)筒平臺(tái)亦大幅度上抬，同樣會(huì)增加新塔架的高度和投資。

第三種方法是保留原有設(shè)備，在旁邊新建塔架，放置新的分解爐和新的旋風(fēng)筒，并新增配套的高溫風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。那么便會(huì)形成新舊的旋風(fēng)筒有單獨(dú)的高溫風(fēng)機(jī)，原有旋風(fēng)筒與新旋風(fēng)筒形成并聯(lián)，直到將新舊系統(tǒng)的物料同時(shí)喂入分解爐內(nèi)。這種方法并不常見(jiàn)，能耗一般難以下降，操作復(fù)雜，但可以降低投資，達(dá)到提產(chǎn)的目標(biāo)。

3 結(jié) 語(yǔ)

在小規(guī)模改造中，一般技術(shù)老舊或者改變?nèi)剂隙鴮?dǎo)致生產(chǎn)線出現(xiàn)瓶頸，難以繼續(xù)提產(chǎn)降耗的情況，技術(shù)改造的成果會(huì)比較明顯，投資回收周期短，建議進(jìn)行改造，可以有效提升在水泥行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力；在生產(chǎn)線運(yùn)行正常，已經(jīng)超產(chǎn)10%以上的生產(chǎn)線，并且遇到多處較難處理的瓶頸的生產(chǎn)線，技術(shù)改造的投資會(huì)比較大，成果不太明顯，投資回收周期較長(zhǎng)，改造風(fēng)險(xiǎn)大，一般水泥設(shè)計(jì)院對(duì)其改造意愿也較低，建議通過(guò)自身及設(shè)計(jì)院尋找一些優(yōu)化措施，做一些小范圍的改動(dòng)，達(dá)到提產(chǎn)降耗的目的。

在中、大規(guī)模改造中，第一種方法異地改造是效果最好，難度最小，往往投資最省的方式，但是也是審批最困難的方式；第二種方法拆除原有設(shè)備，新建塔架放置旋風(fēng)筒方法的效果居于中間，但投資最高，并且投資高于第一種異地改造，但限于布置困難，位置沒(méi)有異地改造優(yōu)化，能耗指標(biāo)相較異地改造也偏弱一些，但相較第三種方法效果好很多。第三種保留原設(shè)備，再并列一新塔架旋風(fēng)筒系統(tǒng)的方法投資最省，但效果也最差，并且運(yùn)行中對(duì)操作人員的要求也最高；綜合考慮優(yōu)缺點(diǎn)，推薦采用第一和第二種方法進(jìn)行較大規(guī)模的改造。