5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線節(jié)能減排改造介紹

熊漢南（江西于都南方萬年青水泥有限公司，江西 贛州 360700）

0 前言

水泥是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活必不可少的基礎(chǔ)性原材料[1]，另一方面，水泥生產(chǎn)工藝決定了其高資源依賴性、高能耗、高排放的特性[2]；隨著資源的愈發(fā)緊缺及環(huán)保形勢(shì)的愈發(fā)嚴(yán)峻，節(jié)能、減排已經(jīng)成為水泥工業(yè)最重要的任務(wù)之一。2020年，江西于都南方萬年青水泥有限公司（以下簡稱于都公司）5 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線采用“高固氣比預(yù)熱分解技術(shù)”[3-6]對(duì)其燒成系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。改造后，熟料燒成煤耗降低至100.1kg/t，熟料產(chǎn)量增加400t/d左右，上述指標(biāo)在同規(guī)格生產(chǎn)線中均屬先進(jìn)水平。論文對(duì)其技改方案及改造前后生產(chǎn)線主要參數(shù)進(jìn)行介紹，以期為同行提供參考。

1 生產(chǎn)線原情況介紹

于都公司5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線采用五級(jí)雙系列預(yù)熱系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.8 m×72 m。2020年6月，技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行熱工標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果顯示，當(dāng)熟料產(chǎn)量為6200t/d時(shí)，C1出口溫度310℃，預(yù)熱器出口煙氣的粉塵濃度（標(biāo)況下）為109.7g/m3，煙氣中CO含量為2165×10-6。詳細(xì)參數(shù)見表1。

表1 于都5000t/d生產(chǎn)線改造前主要運(yùn)行參數(shù)

據(jù)標(biāo)定，分解爐出口CO的濃度為2435×10-6，由此判斷分解爐中煤粉未能充分燃燒；且入窯物料分解率長期保持在90%～91%，低于95%的控制指標(biāo)。以上表明原生產(chǎn)線分解爐性能較差，無法保證煤粉的充分燃燒及碳酸鈣的充分分解。較低的入窯生料分解率，加大了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熱負(fù)荷，由此造成窯內(nèi)煅燒困難，限制了產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。

結(jié)合分解爐尺寸及測(cè)量風(fēng)速，當(dāng)前分解爐主體有效內(nèi)徑為7.24m，有效高度46m；鵝頸管有效內(nèi)徑為5.34 m，有效高度48 m，分解爐總爐容達(dá)到2 982 m3。爐容基本滿足高產(chǎn)量需求，但受鵝頸管有效內(nèi)徑限制，鵝頸管內(nèi)風(fēng)速高達(dá)18m/s，物料及煤粉在爐內(nèi)總體停留時(shí)間僅為7.36s。較短的停留時(shí)間直接造成了物料分解不充分及煤粉的不完全燃燒。

另外，通過對(duì)匯總管風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定，單位熟料配風(fēng)量為1.312m3/kg，預(yù)熱系統(tǒng)出口煙氣的飛灰含量高達(dá)109.7g/m3，較設(shè)計(jì)指標(biāo)（75g/m3）偏高；計(jì)算得當(dāng)前系統(tǒng)分離效率僅為90.65%，未達(dá)到95%設(shè)計(jì)指標(biāo)。出口飛灰攜帶的熱量達(dá)到40.67kJ/kg。如通過改造，提高系統(tǒng)分離效率，可有效降低飛灰熱量，從而降低熟料燒成熱耗。

綜合上述分析，原生產(chǎn)線存在的主要問題是尾煤燃燒效果較差、入窯生料分解率低；同時(shí)系統(tǒng)分離效率較差。造成以上問題的原因在于鵝頸管內(nèi)風(fēng)速較高，同時(shí)C1分離效率較低。

2 技改方案介紹

根據(jù)生產(chǎn)線存在問題，決定采用“XDL水泥熟料煅燒新工藝”[8]對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行針對(duì)性改造，改造內(nèi)容如下：

（1）分解爐改造為高固氣比分解爐。將現(xiàn)有鵝頸管全部拆除、在原位置新建高固氣比外循環(huán)裝置[9]，將未反應(yīng)完全的生料及煤粉收集后重新進(jìn)入分解爐，由此增加大顆粒物料在分解爐內(nèi)的停留時(shí)間。實(shí)踐證明，這種方式可顯著提高入窯生料分解率（可提高至98%以上）及煤粉的燃盡率。同時(shí)，外循環(huán)物料量的重新入爐，增大了分解爐內(nèi)固氣比，有效降低了爐內(nèi)溫度場(chǎng)波動(dòng)，避免了系統(tǒng)的結(jié)皮、堵塞現(xiàn)象；同時(shí)有效地固硫和抑制NOx產(chǎn)生，表現(xiàn)出均衡、穩(wěn)定、低溫、對(duì)原燃料適應(yīng)性強(qiáng)、有害氣體排放低等優(yōu)勢(shì)。

（2）C1旋風(fēng)筒更換。C1旋風(fēng)筒整體更換為新型低阻高效型旋風(fēng)筒，提高C1分離效率。

（3）其他適應(yīng)性改造。為適應(yīng)系統(tǒng)提產(chǎn)后的需求，同時(shí)實(shí)施以下改造內(nèi)容：對(duì)部分旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口及煙室進(jìn)行改造，降低局部阻力；對(duì)性能較差、安裝不合理的翻板閥進(jìn)行更換，降低內(nèi)漏風(fēng)；優(yōu)化撒料箱，提高氣固之間的換熱效率。

改造前后的預(yù)熱系統(tǒng)外觀示意如圖1所示。

圖1 改造前后效果示意圖

3 技改后生產(chǎn)線運(yùn)行效果

本次改造停窯工期40天，生產(chǎn)線于2021年4月25日重新點(diǎn)火生產(chǎn)。改造后預(yù)熱系統(tǒng)出口煙氣粉塵濃度降低至63.9 g/m3，入窯生料分解率提高至97%。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)能、煤耗等指標(biāo)較改造前均有所改善。經(jīng)初步調(diào)試，熟料產(chǎn)量增加400t/d，燒成煤耗從101.2kg/t降低至100.1kg/t，改造效果較好。

4 結(jié)語

采用“XDL水泥熟料煅燒新工藝”對(duì)于都公司5 000t/d生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)進(jìn)行技改后，預(yù)熱器系統(tǒng)出口煙氣粉塵濃度從109.7 g/m3減少至63.9g/m3，入窯生料分解率大幅提高；熟料產(chǎn)量增加400t/d，燒成煤耗從101.2 kg/t降低至100.1kg/t；各指標(biāo)均屬領(lǐng)先水平，同時(shí)改造后系統(tǒng)操作更穩(wěn)定，體現(xiàn)出“XDL水泥熟料煅燒新工藝”的熱效率高，余熱利用充分，適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。