預(yù)熱器系統(tǒng)降阻節(jié)能優(yōu)化升級(jí)

韓 智

（焦作千業(yè)水泥有限責(zé)任公司，河南 焦作 454150）

1 項(xiàng)目背景

我公司回轉(zhuǎn)窯一號(hào)線使用的是帶分解爐五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器，生料首先進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)筒上升煙道，被氣流吹散，隨之進(jìn)入一級(jí)旋風(fēng)筒，氣料分離后，物料經(jīng)過(guò)翻板閥、下料管進(jìn)入三級(jí)旋風(fēng)筒上升煙道，然后隨氣流進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)筒，最終物料得到充分預(yù)熱，從四級(jí)下料管進(jìn)入分解爐內(nèi)，與來(lái)自窯頭罩的三次風(fēng)、窯內(nèi)熱風(fēng)及喂入的煤粉在噴騰狀態(tài)下進(jìn)行煅燒分解，預(yù)分解的物料，隨氣流進(jìn)入五級(jí)旋風(fēng)筒分離后，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒。為防止氣流沿下料管反串而影響分離效率，在各級(jí)旋風(fēng)筒下料管上均設(shè)有帶重錘平衡的翻板閥。為了提高物料分散效果，在預(yù)熱器下料管下部設(shè)置撒料箱，當(dāng)物料喂入上升管道下沖時(shí)，首先撞擊在撒料箱上被沖散并折向，再由氣流進(jìn)一步?jīng)_散懸浮。

目前一號(hào)線預(yù)熱器已使用11年，在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，預(yù)熱器系統(tǒng)存在有以下問(wèn)題：

1、預(yù)熱器煙室縮口容易出現(xiàn)塌料情況；

2、四級(jí)下料管到分解爐物料出料不均勻，煙室處容易出現(xiàn)結(jié)皮；

3、預(yù)熱器一級(jí)筒出口溫度偏高且阻力較大，平均在330℃以上，負(fù)壓在5900Pa以上；

4、各級(jí)翻板閥存在有內(nèi)漏和外漏現(xiàn)象，下料管容易出現(xiàn)結(jié)皮，個(gè)別時(shí)間結(jié)皮會(huì)比較嚴(yán)重；

5、預(yù)熱器五級(jí)下料管溫度偏高，中控室顯示890℃左右，煙室負(fù)壓在350Pa以上，頭煤尾煤比例失調(diào)，尾煤用量較高；

6、回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)產(chǎn)量偏低，日產(chǎn)量在5300 噸左右。

通過(guò)分析，結(jié)合公司相關(guān)部門進(jìn)行研究得出以下結(jié)論：

1、預(yù)熱器煙室縮口結(jié)構(gòu)不合理容易造成塌料現(xiàn)象；

2、預(yù)熱器四級(jí)下料管撒料箱結(jié)構(gòu)不合理造成物料下料不均勻，影響預(yù)熱器分解系統(tǒng)的換熱效率；

3、預(yù)熱器各級(jí)翻板閥結(jié)構(gòu)落后，鎖風(fēng)效果差，漏風(fēng)嚴(yán)重；

4、預(yù)熱器一級(jí)筒出口負(fù)壓偏高，系統(tǒng)本身阻力較大，電耗和煤耗存在浪費(fèi)現(xiàn)象；

5、高溫風(fēng)機(jī)用風(fēng)量偏大，系統(tǒng)能耗升高，煤耗及電耗損耗較大；

6、預(yù)熱器系統(tǒng)存在后燃現(xiàn)象，煤粉不能在分解爐內(nèi)充分燃燒，造成五級(jí)下料管溫度高，結(jié)皮嚴(yán)重。

2 實(shí)施內(nèi)容

根據(jù)得出結(jié)論，決定對(duì)預(yù)熱器系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)施內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：

2.1 更換預(yù)熱器一級(jí)和五級(jí)旋風(fēng)筒下料管翻板閥、C4 撒料箱及部分工藝管道改造：

取掉預(yù)熱器一級(jí)和五級(jí)旋風(fēng)筒下料管原翻板閥，更換為先進(jìn)的閃動(dòng)鎖風(fēng)閥，提高密封性及翻板閥的靈活性；取掉四級(jí)旋風(fēng)筒原撒料箱，更換為簡(jiǎn)單、實(shí)用的新型空冷撒料箱，改變?cè)O(shè)計(jì)位置，根據(jù)下料位置，重新布置撒料箱；同時(shí)根據(jù)翻板閥及撒料箱的設(shè)計(jì)原理和布置位置，改造原工藝管道的布置，根據(jù)預(yù)熱器用風(fēng)和節(jié)能需求，將工藝管道重新布置。

改造圖紙如下：

一級(jí)旋風(fēng)筒翻板閥、下料管管道改造

四級(jí)旋風(fēng)筒撒料箱及管道改造

在通過(guò)預(yù)熱器翻板閥、撒料箱及部分管道的升級(jí)改造，降低預(yù)熱器整體系統(tǒng)的阻力，提高物料在預(yù)熱器四級(jí)下料管入分解爐的分布效果，加大熱風(fēng)及分散物料的熱交換面積，提高熱交換率，提高物料在分解爐內(nèi)的分解效率，能解決從下料管下來(lái)的物料被箱體約束，形成一股料流沖入上升管道內(nèi)部造成的撒料效果不理想的現(xiàn)象，保證下料管料流的流暢和穩(wěn)定，能解決出口溫度偏高，阻力大的問(wèn)題。

2.2 窯尾煙室縮口結(jié)構(gòu)改造：

原預(yù)熱器煙室縮口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，容易造成煙室塌料情況，現(xiàn)將內(nèi)部設(shè)計(jì)初期砌筑澆注料拆除，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況重新進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，將縮口尺寸控制為2000*2000mm。

煙室縮口結(jié)構(gòu)改造如下圖所示：

煙室縮口結(jié)構(gòu)改造

改變窯尾縮口結(jié)構(gòu)，保證物料與三次風(fēng)管送入的熱風(fēng)和煤充分混合燃燒后經(jīng)分解爐升騰進(jìn)入五級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)，加強(qiáng)系統(tǒng)熱風(fēng)和物料的熱交換效率，容易出現(xiàn)塌料的現(xiàn)象得到明顯改善，使得窯風(fēng)和三次風(fēng)更好的匹配，避免出現(xiàn)因局部高溫導(dǎo)致分解爐筒體溫度偏高造成預(yù)熱器耐火材料損耗嚴(yán)重的情況。

3、工藝系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整：3月底我公司一號(hào)線回轉(zhuǎn)窯正式投產(chǎn)后，根據(jù)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)運(yùn)行的情況，實(shí)地調(diào)整預(yù)熱器熱工系統(tǒng)參數(shù)，保證預(yù)熱器系統(tǒng)熱工穩(wěn)定，提高生料的預(yù)分解率，以減少系統(tǒng)結(jié)皮的產(chǎn)生，消除煙室縮口處物料塌料現(xiàn)象。

3 應(yīng)用情況

本次改造于2018年3月完成，3月21日回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)投產(chǎn)時(shí)正式投入使用，通過(guò)4月及5月回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)運(yùn)行觀察，實(shí)際運(yùn)行效果非常好，達(dá)到了初期預(yù)想的目標(biāo)。

1、從3月份回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始，截止7月2日總結(jié)統(tǒng)計(jì)時(shí)間算起，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)沒(méi)有再出現(xiàn)因預(yù)熱器系統(tǒng)事故造成任何停機(jī)，從4月13日開(kāi)始至6月1日，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率100%，未出現(xiàn)任何事故停機(jī)。同時(shí)根據(jù)統(tǒng)計(jì)2016年、2017年預(yù)熱器系統(tǒng)故障造成回轉(zhuǎn)窯停機(jī)如下表所示：

2016年 2017年 2018年 2月 正常 C2A 堵料停6.1h 4月 正常 C5B 堵料停0.5h 5月 C4B 堵料停16.47h C4B 堵料停3.45h C5A 堵料停7.38h 6月 C2A 堵料停6.05h 正常 9月 正常 C5B 堵料停4.62h 截止7月2日未出現(xiàn)預(yù)熱器系統(tǒng)故障造成回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)止料 10月 C5A 堵料停4.92h 正常

由上表可以看出，在2016年及2017年上半年中，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)均因預(yù)熱器堵料造成停機(jī)3 次，但本次預(yù)熱器系統(tǒng)優(yōu)化改造后，2018年上半年預(yù)熱器系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效果非常好，沒(méi)有再出現(xiàn)預(yù)熱器堵料停機(jī)事故。

2、根據(jù)4月及5月回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)計(jì)算出，預(yù)熱器系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)后，生產(chǎn)線日產(chǎn)產(chǎn)量提高70 噸。

3、從4月及5月預(yù)熱器系統(tǒng)運(yùn)行情況來(lái)看，預(yù)熱器一級(jí)筒出口溫度較改造前降低溫度≥10℃，出口壓力較改造前減少100pa 左右。

4、預(yù)熱器分解爐喂煤量在和系統(tǒng)優(yōu)化之前投料量相同的情況下減少了0.3 噸每小時(shí)。

5、經(jīng)過(guò)預(yù)熱器系統(tǒng)的優(yōu)化和升級(jí)，系統(tǒng)阻力明顯降低，高溫風(fēng)機(jī)降低2 個(gè)高壓電流。

4 效果評(píng)價(jià)

本次預(yù)熱器系統(tǒng)優(yōu)化后，熟料產(chǎn)量提高70t/d，煤耗降低0.3t/h，高溫風(fēng)機(jī)電流降低2A。每年按實(shí)際生產(chǎn)200 天，全年提高熟料產(chǎn)量：200d*70t/d =14000t；全年節(jié) 約 用 煤 量 ： 0.2t/h*24h*200d=960t ； 全年 節(jié) 約 用 電 量 ：2A*10000V*1.732/1000*24h*200d=166272Kwh；改造后上半年未出現(xiàn)因預(yù)熱器系統(tǒng)故障造成的回轉(zhuǎn)窯止料，避免回轉(zhuǎn)窯止料停機(jī)按2 次計(jì)算，每次事故停機(jī)平均時(shí)間5h，每小時(shí)熟料產(chǎn)量240t，240t/h*5h*2 =2400t，避免因預(yù)熱器系統(tǒng)故障引起的回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)止料10 小時(shí)，避免熟料產(chǎn)量虧損2400 噸。

預(yù)熱器系統(tǒng)降阻節(jié)能優(yōu)化升級(jí)改造，首先減少了預(yù)熱器系統(tǒng)的結(jié)皮，減少了因預(yù)熱器系統(tǒng)故障造成的回轉(zhuǎn)窯止料停機(jī)，隨之減少了搶修時(shí)存在的安全隱患，減少了檢修工作量和檢修費(fèi)用，同時(shí)避免了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的熱工工藝波動(dòng)，避免了頻繁開(kāi)停機(jī)對(duì)預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耐火材料的損耗，同時(shí)保證熟料產(chǎn)量和質(zhì)量等指標(biāo)的完成，對(duì)熟料生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行起到了非常重要的作用。