2 500t/d 新型干法窯燒成系統(tǒng)的優(yōu)化

李永良，張偉，楊書全，秦慶理，陳林紅，沈永麟，文建輝，梁浩棟

（1.云南遠(yuǎn)東水泥有限責(zé)任公司 云南 陸良 655600）

（2.云南省建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 云南 昆明 650106）

（3.陸良縣工業(yè)信息化和商務(wù)科技局 云南 陸良 655600）

0 引言

云南遠(yuǎn)東3# 窯設(shè)計為2 500t/d 新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，位于云南省陸良縣，當(dāng)?shù)睾０胃叨? 860m，該線窯設(shè)計為“帶加長鵝頸管的管道在線爐”（洪堡型）預(yù)熱器，2010 年1 月投產(chǎn)燒成系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)質(zhì)量低，窯實際產(chǎn)量約2 600t/d 左右，且燒成系統(tǒng)工藝、設(shè)備（篦冷機運行無問題）和經(jīng)濟運行指標(biāo)問題突出，通過對燒成系統(tǒng)預(yù)熱器和煙室的不斷改進(jìn)和優(yōu)化，使窯系統(tǒng)的產(chǎn)質(zhì)量、能耗有了明顯的改善。

1 燒成系統(tǒng)主機設(shè)備

表1 燒成系統(tǒng)主機性能參數(shù)

2 燒成系統(tǒng)存在的問題

2.1 預(yù)熱器系統(tǒng)阻力過大

預(yù)熱器系統(tǒng)負(fù)壓整體偏高，窯產(chǎn)量在2 450t/d時，預(yù)熱器C1 出口負(fù)壓達(dá)到-6 350Pa 以上。經(jīng)比對相對于標(biāo)準(zhǔn)的2500t/d 生產(chǎn)線，預(yù)熱器各部位尺寸普遍偏小，且未做海拔修正，實際預(yù)熱器能力略顯不足，其中C2-C1、C4-C3 及C5 進(jìn)口風(fēng)管更是明顯偏小，造成預(yù)熱器系統(tǒng)阻力嚴(yán)重過高。

2.2 窯的通風(fēng)能力不足

現(xiàn)窯尾煙室尺寸為長×寬=4 000×2 200mm，相對目標(biāo)產(chǎn)量該尺寸稍微偏小，且因為煙室內(nèi)部各坡面角度、高度等設(shè)計尺寸尚不夠合理，導(dǎo)致煙室內(nèi)部易出現(xiàn)物料局部淤積及結(jié)皮等不良問題，對窯尾煙室通風(fēng)能力造成較大的影響，進(jìn)而影響到窯的煅燒及工況穩(wěn)定，更制約了窯產(chǎn)量的進(jìn)一步穩(wěn)定發(fā)揮。

2.3 通風(fēng)阻力較大

現(xiàn)預(yù)熱器各級旋風(fēng)筒入口設(shè)計均存在一個較長的平段，導(dǎo)致該部位易產(chǎn)生物料堆積，既增加了該部位的通風(fēng)阻力，嚴(yán)重時更會發(fā)生塌灰或塌料現(xiàn)象，加劇了預(yù)熱器系統(tǒng)的壓力波動，影響窯系統(tǒng)工況穩(wěn)定。經(jīng)確認(rèn)，C2、C3、C4 和C5 旋風(fēng)筒入口均存在不同程度的積料問題，其中尤以C5入口更為嚴(yán)重（見圖1）。

2.4 內(nèi)漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重

該線預(yù)熱器翻板閥因自身設(shè)備機械性能差、安裝角度不合理等原因，翻板閥機械靈活性較差，幾乎為敞開狀態(tài)，鎖風(fēng)效果很不理想，如: C1、C2 翻板閥；也有部分翻板閥因為安裝高度不合理（過高或過低）或角度問題，不能對撒料箱形成合適的料沖，而影響撒料箱的布料效果，下料管走向布置不太合理，轉(zhuǎn)角彎頭多，下傾角度也不夠大，既影響到下料管的順暢穩(wěn)定，也影響著翻板閥及撒料箱的工作效果，嚴(yán)重時更出現(xiàn)卡堵等不良現(xiàn)象。其中尤以C3、C4 下料管更為突出（見圖2）。

圖1 C3 入口積料平段和C5 入口積料平段

圖2 翻板閥

3 原燃材料及配料情況

生料采用石灰石、砂巖、粘土和硫酸渣四組份配料，原材料化學(xué)成分和煤質(zhì)工業(yè)分析月平均數(shù)據(jù)見表2 和表3，熟料分析和強度見表4。

表2 原材料月平均化學(xué)成分/%

4 中控操作工藝參數(shù)現(xiàn)狀

優(yōu)化前窯系統(tǒng)的工藝參數(shù)見表5～7。

表3 煙煤工業(yè)分析月平均數(shù)據(jù)/%

表4 熟料月平均化學(xué)分析和強度

表5 喂料量及轉(zhuǎn)速

表6 系統(tǒng)溫度/℃

表7 系統(tǒng)壓力Pa

5 優(yōu)化方案及采取的措施

5.1 預(yù)熱器系統(tǒng)阻力嚴(yán)重過大

根據(jù)中控數(shù)據(jù)顯示，該線窯預(yù)熱器系統(tǒng)負(fù)壓整體較高，窯產(chǎn)量在2 600t/d 左右時，預(yù)熱器C1 出口負(fù)壓已高達(dá)-6 350Pa，分解爐出口負(fù)壓高達(dá)-1 100Pa，其它各級筒出口負(fù)壓也是處于較高的水平，從各部位壓差來看，也是普遍偏高，其中尤以C2-C1 及分解爐-C5 的壓差更為突出，C2-C1 的壓損達(dá)到1 250Pa 以上，分解爐-C5 的壓差竟也達(dá)到930Pa。預(yù)熱器設(shè)計尺寸普遍偏小，且未做相應(yīng)的海拔修正，實際預(yù)熱器能力略顯不足，使得預(yù)熱器系統(tǒng)阻力嚴(yán)重過大。根據(jù)預(yù)熱器各部位壓損數(shù)據(jù)并參照2#窯優(yōu)化效果，將C2-C1 原管道尺寸2 000mm 放大至原來的1.17 倍，即2 350mm；并對C1 進(jìn)口及上部渦殼進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)口由原來的4 150mm 擴大至4 650mm （附圖1：優(yōu)化前后C2-C1 風(fēng)管圖；附圖2∶C1 渦殼優(yōu)化圖）。優(yōu)化后面積增大9.7m2。渦殼內(nèi)部風(fēng)量增加，風(fēng)速降低，增加了物料的換熱效果[1]。

圖3 優(yōu)化前后C1 風(fēng)管尺寸圖（按原2#窯優(yōu)化圖紙）

圖4 C1 渦殼優(yōu)化前后尺寸圖（按原2#窯優(yōu)化圖紙）

5.2 對C2 C3 C4 C5 旋風(fēng)筒入口截面進(jìn)行降阻改造

經(jīng)現(xiàn)場查核預(yù)熱器旋風(fēng)筒入口截面平段較多，積料，優(yōu)化將消除預(yù)熱器各級旋風(fēng)筒入口積料平臺，將平段改成斜坡，既解決了該部位積料、塌灰問題，同時也降低了該部位通風(fēng)阻力，因此對預(yù)熱器系統(tǒng)的降阻及穩(wěn)定將起到顯著的改善效果（見圖5）。

圖5 旋風(fēng)筒入口平臺優(yōu)化前后圖

5.3 對翻板閥進(jìn)行更換及安裝優(yōu)化

考慮到C1-C5 翻板閥機械靈活性較差，且內(nèi)漏風(fēng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，對預(yù)熱器系統(tǒng)造成較大的波動影響，本次進(jìn)行更換，垂直段更換為雙層翻板閥，同時對C3～C5 翻板閥的安裝位置及角度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，減少和杜絕塌料，有效降低窯尾系統(tǒng)熱耗，穩(wěn)定窯系統(tǒng)工況，并有效避免下料管發(fā)生卡堵等不良問題。

圖6 翻板閥位置和角度優(yōu)化前后圖

圖7 C5 翻板閥位置和角度優(yōu)化前后圖

5.4 窯尾煙室尺寸和頂蓋進(jìn)行優(yōu)化

將現(xiàn)窯尾煙室尺寸4 000×2 200mm 優(yōu)化調(diào)整為4 400×2 500mm，同時對煙室斜坡底板進(jìn)行優(yōu)化處理，擬將原斜坡底板高度整體適當(dāng)下降，并增加中心“U”型凹槽，對煙室拱頂尺寸及形式進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)增加拱頂與斜坡的垂直距離，同時將C5 下料管高度及角度同步進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)整，將煙室斜坡空氣炮位置重新進(jìn)行優(yōu)化布置，對清料孔位置適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過優(yōu)化，窯尾煙室通風(fēng)截面將得到有效擴充，煙室通風(fēng)能力得到大幅改善，進(jìn)一步提高窯的燒結(jié)能力。因窯的通風(fēng)能力提高，三次風(fēng)閥開度可進(jìn)一步加大，分解爐的供風(fēng)能力也將得到明顯改善，為窯系統(tǒng)提產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件。

6 優(yōu)化后效果

燒成系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化后點火生料喂料量穩(wěn)定在172t/h（折算熟料2 660t/d），具體中控工藝參數(shù)見表8～11。

圖8 窯尾煙室尺寸和頂蓋進(jìn)行優(yōu)化圖

表8 喂料量及轉(zhuǎn)速

表9 系統(tǒng)溫度/℃

表10 系統(tǒng)壓力/Pa

表11 優(yōu)化后熟料月平均化學(xué)分析和強度

系統(tǒng)優(yōu)化后系統(tǒng)各級壓差和溫度有了較大的改善，二次風(fēng)溫和三次風(fēng)溫都有了大幅的提高，窯內(nèi)通風(fēng)有很大改善，窯電流也較為穩(wěn)定，熟料3d 和28d 抗壓強度也有了明顯的提高，同時系統(tǒng)的壓力也有所降低， C1 出口溫度≤330℃，負(fù)壓≤5 800Pa。

7 結(jié)語

通過對燒成系統(tǒng)優(yōu)化的實施，自化運行以來，窯的運轉(zhuǎn)率也有了較大的提高，系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)得到了保證，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，雖然我們?nèi)〉昧艘欢ǖ某尚Вに囅到y(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化還有待于我們進(jìn)一步探討，如窯臺產(chǎn)、標(biāo)煤耗和窯尾氧含量對比其他優(yōu)秀企業(yè)還有很大的改善空間，今后我們在生產(chǎn)實踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，充分利用現(xiàn)有工藝條件持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)并提高企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益。