3200t/d 水泥生產(chǎn)線預(yù)分解系統(tǒng)節(jié)能降耗改造成功實踐

李洋

（合肥水泥研究設(shè)計院有限公司，安徽合肥 230051）

在環(huán)境保護(hù)不斷被重視和節(jié)能減排不斷推進(jìn)的背景下，高能耗行業(yè)也在不斷加大對節(jié)能減排的投入。預(yù)分解系統(tǒng)作為燒成系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備，在熟料燒成的過程中起著承擔(dān)絕大部分碳酸鹽分解的任務(wù)，減輕回轉(zhuǎn)窯的負(fù)擔(dān)，使生產(chǎn)線的臺產(chǎn)大大增加，能耗大幅降低。由于現(xiàn)在絕大多數(shù)生產(chǎn)線實際產(chǎn)量都大幅超過設(shè)計產(chǎn)量，原有預(yù)分解系統(tǒng)分解爐、旋風(fēng)筒、上升管等設(shè)備的設(shè)計尺寸不能滿足生產(chǎn)工藝需要，造成煤耗高、電耗高、脫硝氨水用量大、系統(tǒng)阻力大，不符合新形勢下生產(chǎn)線高產(chǎn)低耗低排放的要求，嚴(yán)重時生產(chǎn)線甚至無法穩(wěn)定的生產(chǎn)運行。

我院近年來與包括南方水泥、北方水泥、西南水泥、中聯(lián)水泥、華潤水泥、金隅冀東水泥、紅獅集團(tuán)等旗下的數(shù)百條生產(chǎn)線合作，對燒成系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能降耗低排放技術(shù)升級改造，在穩(wěn)定高產(chǎn)量運行的前提下，大幅降低生產(chǎn)煤耗，電耗，降低脫硝氨水使用量，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 技改背景

此次技改的實施企業(yè)BS 水泥擁有一條設(shè)計產(chǎn)量3200t/d 的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，配置?4.3×66m 的回轉(zhuǎn)窯，實際生產(chǎn)運行產(chǎn)量3700—3800t/d，噸熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗115kg/t-cl，脫硝系統(tǒng)噴氨量0.4m3/h，C1 出口負(fù)壓高達(dá)8600～8700Pa，整個系統(tǒng)能耗高，阻力大。

2 預(yù)分解系統(tǒng)存在的問題

（1）分解爐和鵝頸管。

生產(chǎn)線原有分解爐直筒段高度及鵝頸管長度在同規(guī)模生產(chǎn)線中較長但其筒體直徑偏小，參數(shù)見表1。

由表1 數(shù)據(jù)可見，分解爐加鵝頸管容積偏小，且內(nèi)部截面風(fēng)速偏高，特別是鵝頸管截面風(fēng)速高達(dá)25m/s 以上，造成氣體停留時間短，不僅影響煤粉燃燒效果和生料分解率，還造成系統(tǒng)阻力過大，實際C5 旋風(fēng)筒出口處負(fù)壓高達(dá)2800Pa 以上。

表1 設(shè)備參數(shù)（原有分解爐及鵝頸管）

另外，原有分解爐有兩道中部縮口，尺寸分別為φ4.5m，φ4.35m，直徑太細(xì)，特別是φ4.35m 縮口的長度有2.2m，也大大增加系統(tǒng)阻力，整個分解爐內(nèi)通風(fēng)不流暢。

（2）框架內(nèi)三次風(fēng)管。

原窯尾框架內(nèi)三次風(fēng)管與分解爐連接方式為“雙進(jìn)風(fēng)”形式，三次風(fēng)分兩路通入分解爐，風(fēng)量不易平衡，且彎頭多，水平段長，易積灰，阻力偏大，嚴(yán)重影響三次風(fēng)管內(nèi)的通風(fēng)流暢，每次停窯檢修都需清理管道積灰，勞動強度大，維護(hù)費時費力。

（3）各級旋風(fēng)筒進(jìn)口面積偏小。

各級旋風(fēng)筒進(jìn)口面積設(shè)計尺寸偏小；又由于生產(chǎn)線熟料平均產(chǎn)量達(dá)到3800t/d，較設(shè)計產(chǎn)量3200t/d 超出18.8%，系統(tǒng)用風(fēng)量大，造成進(jìn)口風(fēng)速快，阻力大。

（4）各級上升管直徑偏小。

現(xiàn)有上升管設(shè)計直徑同規(guī)模偏小，風(fēng)管內(nèi)部風(fēng)速高達(dá)23.86—29.97m/s，遠(yuǎn)超合理風(fēng)速區(qū)間，系統(tǒng)阻力大增。

（5）各級下料管設(shè)計為方形，較常見的圓形管道更易粘接料粉，影響下料的順暢，更易發(fā)生結(jié)皮。

（6）脫硝氨水用量大，分級燃燒效果不佳。

企業(yè)之前曾對窯尾分解爐喂煤增加分級燃燒，采用4 根窯尾燃燒器，分解爐直段及下錐體各水平對稱布置兩根，但是實際使用效果一般，氨水用量沒有明顯降低。

3 技改措施

拆除原鵝頸管并重新設(shè)計制作，直徑擴大到4.85m。

經(jīng)過改造，鵝頸管內(nèi)風(fēng)速降低到18.53m/s 以內(nèi)，氣體停留時間也延長了0.77s。

同時新鵝頸管采用新形式彎頭（見圖1），新彎頭下沿斜度大，接合處無平段，有效解決了原有彎頭處易堆積生料的弊端。

（1）拆除窯尾框架內(nèi)雙進(jìn)風(fēng)三次風(fēng)管，改為切向單進(jìn)風(fēng)形式，減小風(fēng)管內(nèi)阻力并消除積灰現(xiàn)象；同時優(yōu)化C4 下料管撒料位置，調(diào)整窯尾噴煤點位置，使分解爐內(nèi)風(fēng)煤料配合更合理，優(yōu)化燃燒情況。

（2）拆除各級上升管，重新設(shè)計制作，擴大管道直徑，把管內(nèi)風(fēng)速降到合理風(fēng)速區(qū)間。新上升管內(nèi)截面風(fēng)速較改前大幅降低，內(nèi)部生料粉換熱時間增加，提高熱效率。

（3）擴大各級旋風(fēng)筒進(jìn)口面積，合理降低風(fēng)速，以降低阻力。

根據(jù)各旋風(fēng)筒直筒段高度和進(jìn)口寬度具體尺寸，選擇采取縮短C5 筒直筒高度并增加蝸殼高度達(dá)到增大進(jìn)口面積，其余各級旋風(fēng)筒通過擴大進(jìn)口橫向尺寸增加面積。增大進(jìn)口面積的同時必須要考慮不能對旋風(fēng)筒氣固分離效率造成影響，不然反而會造成系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)加大，熱效率降低。所以重新設(shè)計的進(jìn)風(fēng)口面積要使其截面風(fēng)速滿足基本的氣固分離要求，同時內(nèi)筒的直徑和長度也要同時進(jìn)行核算，本技改中C5 筒的內(nèi)筒長度就進(jìn)行合理加長，見圖2、圖3。

（4）將方形的下料管全部改為圓形，下料更順暢。

4 技改效果

（1）通過上述各項降阻措施，系統(tǒng)阻力大幅降低。改造后3800t/d 產(chǎn)量下，C1 出口負(fù)壓6100～6200Pa，較之前下降了約2500Pa，高溫風(fēng)機電機電流降低17A。

（2）生產(chǎn)線熟料生產(chǎn)潛力得到更充分的發(fā)揮，穩(wěn)定運行熟料產(chǎn)量超過4200t/d，且質(zhì)量穩(wěn)定。

（3）窯尾脫硝系統(tǒng)噴氨量0.2m3/h，較技改前使用量降低了50%。

本次窯尾預(yù)分解系統(tǒng)節(jié)能降耗技改降低了系統(tǒng)阻力，提高了熱效率，節(jié)省了煤耗、電耗和氨水用量，順利達(dá)到節(jié)能降耗的目的；同時更加充分地發(fā)揮了系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力，為企業(yè)創(chuàng)造豐厚的效益。

圖2 C2C3C4 進(jìn)口優(yōu)化

圖3 C5 進(jìn)口優(yōu)化