防水之家讯:汉中公路建材有限责任公司的前身是城固县猫山水泥厂,1998年该公司对其厂进行购并,并将原有的1条Φ2.5m/2.7m×42m杭州型立筒预热器窑改为Φ2.8m/2.7m×42m五级旋风预热器窑,水泥生产能力由原来的4万t/a提高到了6万t/a。为了充分发挥该系统的作用,进一步提高回转窑的产量,2001年6月由陕西省建材设计研究院采用预分解技术对烧成系统进行改造,使熟料产量由原来的8t/h提高到14t/h(设计产量13t/h),熟料热耗由原来的5370kJ/kg降至3964kJ/kg(设计熟料热耗4180kJ/kg),取得了显著的经济效益。
本文就烧成系统改造情况作一介绍,供参考。
1 改造内容
1.1 分解炉的设计与选择
根据窑尾框架及位置,将分解炉设计为喷腾管道式分解炉,见图1。该分解炉炉体由低速段和高速段组成,这2部分结合起来才能满足煤粉燃烧和生料分解所需的炉容积,保证煤粉燃尽和生料的分解率。设计分解炉时,采用炉体变径和拐弯变向等方法使整个炉体分成若干节。这样既克服了喷腾炉或管道内气体和物料匀速管流引起的弊病,又增加了气料间的速度差,有利于传热和煤粉燃烧及生料分解。
该分解炉设计用煤量为系统烧成用煤量的48%~52%,设计入窑分解率为85%左右,分解炉的风速为6.0m/s,管道部分风速为13~15m/s,炉的总容积为85m3,物料在炉内的停留时间为3~5s。
1.2 单筒冷却机的改造
将原来的Φ2.2m×22m单筒冷却机(生产能力11t/h)改为Φ2.5m/2.2m×22m,其中Φ2.5m扩大端的长度为12.6m,同时对单筒冷却机内部结构做了适当改进。
1.2.1 适当增加耐火砖区长度
由于耐热钢扬料斗工作温度越高,所受到的磨损、腐蚀就越大,特别是在高于900℃时,熟料存在较强的碱蚀作用,其损坏更为频繁。因此在单筒冷却机的前段,适当延长耐火砖区,缩短扬料斗区。这虽对单筒冷却机热效率、降低出口熟料温度不利,但对提高单筒冷却机的运转率却十分有利。
1.2.2 增加扬料装置,降低熟料温度
为了降低熟料温度,充分发挥单筒冷却机热回收效率,在单筒冷却机中部、变径段和尾部分别安装了破碎齿扬料板、螺旋扬料板、槽型扬料板和弧型扬料板,保证了出料温度不高于环境温度200℃。
1.3 三次风管的设计
根据现场情况,将三次风管的进风口设在窑头罩的正上方,以7°的仰角伸向窑尾分解炉燃烧室进风口。根据计算,三次风管抽风量约为11000m3/h(标况),风速为4~5m/s,因而三次风管的外径考虑为Φ1200mm,有效内径为Φ850mm。
1.4 吹堵系统的改进
增加分解炉后,考虑到C4筒锥体下部及分解炉弯管处容易出现堵料,分别在两处增加双环压缩空气吹堵管,并将吹堵时间由4s改为6s。原各级筒吹堵间隔时间20min改为:C2筒60min,C3筒20min,C4筒8min,分解炉弯管处12min。经过改进后,预热器系统基本上再没有出现堵料现象。
1.5 煤粉制备及煤粉计量系统的改造
原煤粉制备采用Φ1.5m×5.7m管磨,一些小钢球、钢段被带入煤粉仓,并通过喷煤管喷入窑内,导致三风道喷煤管磨损严重,喷嘴风翅变形,内外风无法调整,经常出现冲刷窑皮现象,1根喷煤管最多使用2个月就得修补更换。因而将原管磨改为Φ1.7m×2.5m风扫磨,一级收尘选用Φ1.35m高效旋风除尘器,二级选用原来的MDC45-5防爆除尘器。改造后煤磨的电耗由原来的90kWh/t降到65kWh/t,喷煤管的使用寿命由原来的2个月延长到1年以上,回转窑的运转率比以前大有提高。
原喂煤计量系统采用冲板流量计,由于该设备质量不过关,导致计量失准,入窑煤量忽大忽小。我们将分解炉喂煤及回转窑喂煤计量设备都采用螺旋计量秤,并采用微机调整和监控喂煤量的大小,从而保证了喂煤的稳定性。
2 试生产期间工艺参数的调整
2.1 配料方案的选择
增加分解炉后该系统与五级旋风预热器相比具有固相反应集中,烧成温度高等特点。因此应配有相适应的配料方案。
改造前熟料率值为:KH=0.92±0.01,SM=2.1±0.1,IM=1.2±0.1。改造后在采用“两高一中”的配料方案的大原则下,又考虑该厂冷却系统采用单筒冷却机,二次风温要比篦冷机低100~200℃,故SM值不能太高,一般取2.3~2.4为宜。生产中控制:KH=0.89±0.02,SM=2.3±0.1,IM=1.4±0.1,实践证明三率值指标是比较理想的。
3 生产操作中的几点体会
3.1 实现合理用风保证窑炉用风量平衡
生产操作中,要求稳定喂入生料量和煤量,并要调节好系统用风量,使系统的各个部分压力、温度相对稳定。生产中体会到,若要增强烧点火力,采用增加窑头用煤量的方法易导致窑内煤粉不完全燃烧现象,特别是窑尾出气口气体的空气过剩系数α<1.0时,窑内的还原气氛极易导致窑尾结皮堵塞。若分解炉用煤量过大,使得入窑分解率达95%以上,这样会增加分解炉负荷,造成窑尾系统整体温度过高,而窑内烧成温度不够,导致熟料升重偏低,fCaO升高,影响熟料质量。经过一段时间摸索,认为三风道喷煤管一次风量比例控制在13%~15%为宜。窑尾过剩空气系数α应控制在1.05~1.15之间,分解炉出口空气过剩系数α应控制在1.10~1.20较合适。
3.2 保证入窑分解率是提高产量的关键
试产初期,由于操作工不熟练,入窑物料分解率只有60%左右,造成熟料不是欠烧就是C4筒锥体堵塞,因而减少了料流量。通过一段时间探索,认为引起上述原因主要是调节失控,入窑煤量过大,使分解炉没有充分发挥作用,通过及时调整喂煤量(窑炉喂煤量原为54∶46,变为50∶50),同时适当开大三次风管调节阀门,使得窑尾温度控制在900℃以上,出分解炉的温度达到870℃左右时,分解炉内煤粉燃烧完全,入窑物料分解率可保证在80%~85%。
3.3 参照热工仪表,实现量化控制
试产初,有的岗位工不习惯仪表操作,而是凭经验判断窑况,出现过2次误判。因此要求岗位工随时观察热工仪表,实现量化控制。一般情况下,生产正常,各部位风温、风压参数范围见表1。当系统出现紊乱,上述参数超过正常范围,岗位工应及时调整。一般说来只要精心调整窑头罩压力、窑尾温度、分解炉出口温度、C1筒出口温度和压力,使这5个参数尽快正常,预热器其它各级的温度和压力随着微调整煤、料量即可自然回到正常范围。
3.4 提高窑转速,实施“薄料快转”
试产期间,将窑的转速由1.0~1.5r/min调整到2.5~3.5r/min,熟料产质量明显上升,窑皮坚固而不易脱落,熟料球致密,升重合格率明显提高。
4 不足之处
1)单筒冷却机进料端采用了迷宫式密封装置,实践证明不太合适,单筒冷却机进料端所溅出来的物料多为颗粒状熟料,落入迷宫后很容易造成排料不畅,而发生卡阻,使单筒冷却机运行阻力增大。目前准备将迷宫式密封改为压条式密封。
2)窑尾高温风机(风量为70000m3/h)没有更换,正常生产时,风机风门开度都在70%~75%,基本上能满足生产要求。若开度稍大一点就会引起风机振动或跳闸,限制了窑产量的进一步提高。若有条件可将风机更换。
5 技改效果及经济效益
该项目停产施工2个月,于2001年10月25日投入试生产,总投资225万元。试生产期间窑系统主要热工参数见表2,熟料主要技术经济指标见表3。
注:改造前后为2001年5月份平均值;改造后为2001年11月20日~12月17日正常生产期间平均值。
从表2中看出,窑系统进行改造后收到了良好的效果,窑与单筒冷却机的效率比较理想。从表3中可看出,熟料产量超过设计产量1.02t,熟料产量增幅为75.25%,熟料热耗降幅为27%,熟料电耗降幅为18%。照此计算,每年可增产水泥5.6万t,增加效益168万元,熟料成本较改造前降低了26元/t,每年节省262万元,总计每年增加效益450万元,半年内可收回投资,经济效益十分可观。
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