預分解窯燒成系統(tǒng)的技改

吳愛軍 陳曉宏

（安徽廣德南方水泥有限公司，宣城市廣德縣 242235）

0 引 言

我公司回轉(zhuǎn)窯預分解系統(tǒng)為天津院設計的5000t/d在線預分解系統(tǒng)，采用雙列5級旋風預熱器+DD分解爐，配套Φ4.8×72m回轉(zhuǎn)窯和119.3m2篦冷機，設計生產(chǎn)能力5000t/d，于2004年10月投產(chǎn)。經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐，產(chǎn)能已經(jīng)遠超過設計產(chǎn)量，實際產(chǎn)量5900t/d，標煤耗≥110kg/t-cl?，F(xiàn)有預分解系統(tǒng)的生產(chǎn)及工藝數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 現(xiàn)有預分解系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)（2012年）

表2 現(xiàn)有預分解系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)

但受當時燒成技術(shù)的制約，該系統(tǒng)的設計也存在一定的局限，回轉(zhuǎn)窯的基本運行狀況以及主要存在的問題如下：

（1）C1出口風溫350～360℃，明顯偏高，其余各級旋風筒溫度梯度基本正常。

（2）分解爐出口溫度890～910℃，C5旋風筒出口溫度910～920℃。

以上兩組數(shù)據(jù)明顯偏高，是導致C1出口風溫高的主要原因。分析認為：煤粉在分解爐內(nèi)燃燒不充分，隨氣、料進入C5后繼續(xù)燃燒換熱，導致C5出口溫度和整個預分解系統(tǒng)出口溫度偏高；分解爐出口、C5出口及下料管溫度倒掛。

（3）三次風分兩路進分解爐，風量靠高溫閘閥控制，不能均衡量化，造成分配失衡，影響分解爐內(nèi)流場的穩(wěn)定性。

三次風管在框架內(nèi)的水平長度為34.4m，并有4個90°彎頭，造成管壁襯料磨損、管內(nèi)積灰。

三次風進口在分解爐直筒部位，喂煤點在進風口上部，占用了3m左右的直筒高度，減少了分解爐的有效容積。原三次風管接口位置在分解爐的錐體部分之上，占用2.3m高度的直筒，沒有充分利用分解爐的有效容積，縮短了三次風在分解爐內(nèi)的停留時間。

（4）各級旋風筒間的連接風管上的撒料裝置安裝位置偏高，物料進入換熱管道后的運動距離較短，氣、料換熱時間不充足。

當產(chǎn)量達到5900t/d時，分解爐容積不足，溫度倒掛比較嚴重，預熱器的換熱交換功能被削弱，熟料燒成熱耗增加。

1 技改方案

1.1 分解爐改造

原分解爐直筒高度只有22m，而且被三次風管接口占用了3m左右，總?cè)莘e偏小，必須擴大分解爐容積。

加高后的分解爐保留大部分殼體，比原分解爐增高12.5m，原分解爐直筒部分有效容積823m3，加高后增加了467m3，比原有效容積增加了57%，達到1290m3。

熟料產(chǎn)量5900t/d時，原分解爐內(nèi)氣體停留時間為2.2s，加高分解爐后，氣體停留時間為3.6s。

1.2 增設分解爐-C5旋風筒管道

分解爐加高后出風口位置向上移動了13m左右，由于框架梁的限制，鵝頸管若設計成圓柱體，其截面積較小將不能滿足要求，只能根據(jù)框架梁的位置把鵝頸管設計成長方體，才能獲得最大的截面積。

鵝頸管主體截面是5.4×4.4m長方形，總高度18m，有效容積330m3。增設鵝頸管后，熟料產(chǎn)量5900t/d時，管內(nèi)氣體停留時間為1.0s。

技改后，分解爐+鵝頸管的有效容積達到1620m3，比之前增加了97%。對煤粉燃燒、氣固換熱和CaCO3分解率等均有明顯改善作用，整個預熱器的氣體溫度整體下降。

表3 改造前后工藝參數(shù)對比表

1.3 更換C5旋風筒蝸殼

原分解爐出風口與C5旋風筒通過平管道相聯(lián)，增設鵝頸管后必須對C5蝸殼進風口方向進行改動。原C5旋風筒蝸殼是270°三心結(jié)構(gòu)+等高錐體，偏心距450mm，這種結(jié)構(gòu)形式在新建生產(chǎn)線上已不采用了。經(jīng)推算，原C5旋風筒進風口有效截面積為8.1m2，熟料產(chǎn)量5900t/d時，截面風速為≥22m/s，明顯偏大。新蝸殼采用三心結(jié)構(gòu)+等角變高錐體，增大進風口截面積，使截面風速≤19m/s。配套的內(nèi)筒也隨之進行調(diào)整。

更換較大的蝸殼和內(nèi)筒，降低了C5旋風筒的氣體阻力，并使全系統(tǒng)的氣體阻力降低。

1.4 改造分解爐與三次風管接口

將三次風管改為單路進分解爐，通過1臺高溫閘閥調(diào)節(jié)風量，將與分解爐接口位置移至分解爐錐體部分，偏心側(cè)旋入爐。燃燒器的位置下移2m。原C4旋風筒分兩路下料與分解爐接口，擬保留位置較低的下料點，棄用位置較高的接口。

技改后簡化了工藝流程，三次風的風量容易控制。三次風管在框架內(nèi)長度縮短為8.2m，且無急彎，減少了水平積灰段長度和氣體阻力。減少了殼體表面散熱和漏風點。

三次風管從分解爐錐體部位側(cè)旋進入，與縮口分解爐底部上升窯氣相遇，產(chǎn)生噴旋結(jié)合氣流，有利于氣、料、煤的混合；進風位置下移可增加氣流在爐內(nèi)的運動距離和氣料煤混合換熱時間；C4下料點和燃燒器的位置下移，增加了料煤在爐內(nèi)的運動距離，等于又增加了2m的分解爐有效高度。

1.5 預熱器部分改造

預分解系統(tǒng)的氣體阻力主要是由預熱器部分產(chǎn)生，經(jīng)計算，改造后預熱器直筒截面風速最大值為5.9m/s，各級風管截面風速最大值為16.6m/s，雖然相對于目前各設計院的設計值略大，但作為技改項目屬于正常范圍，不必對預熱器部分作較大改動，僅在局部技改。

表4 技改后5900t/d預熱器部分工藝參數(shù)

（1）更換各級上升風管上撒料箱，降低撒料箱位置

原有的撒料裝置底部距離旋風筒出風口2m位置，是出于防止物料撒入風管后“短路”落入旋風筒考慮而設計的。目前的產(chǎn)量為5900t/d，上升風管內(nèi)風速大于設計值，對物料的懸浮能力增大，排除了物料“短路”的現(xiàn)象。技改僅更換為新型擴散式撒料裝置，使物料分散更均勻，提高換熱效率。

在保證內(nèi)筒完整的情況下，物料撒入風管的位置盡量降低，這樣可增加物料在換熱管道里的停留時間。

（2）處理漏風點、檢修各級鎖風閥

由于經(jīng)過長年生產(chǎn)，檢修門、捅料孔、連接法蘭等存在不同程度的漏風，在技改時統(tǒng)一進行了處理。對各級鎖風閥進行檢修，有損壞的閥板全部更換。

1.6 窯頭窯尾燃燒器

根據(jù)改造要達到的技術(shù)指標及燃料特點，確定窯頭采用性能先進的HP強渦流型多通道燃燒器替換現(xiàn)有燃燒器，分解爐采用兩臺三通道燃燒器，改造內(nèi)容如下：

（1）HP強渦流型大推力多通道燃燒器利用現(xiàn)有移動行走裝置，現(xiàn)有送煤風機；更換窯頭凈風機，更換柴油點火助燃系統(tǒng)。

（2）分解爐采用兩臺三通道燃燒器替換現(xiàn)用的燃燒器。新增兩臺窯尾燃燒器凈風機，利用現(xiàn)有送煤風機。

2 技改后系統(tǒng)運行情況（見表5）

表5 技改后主要工藝參數(shù)

3 項目效益情況

經(jīng)過半年多的生產(chǎn)比較，窯臺時產(chǎn)量由原來的238.25t提高至現(xiàn)在的251.06t。五級筒出口和下料管溫度比分解爐出口低10～20℃左右，一級筒出口溫度比以前低了20～30℃。

改造后，窯平均熟料燒成標煤耗由≥112kg/t-cl降為108kg/t-cl，噸熟料實物煤耗從147.61kg下降至142.25kg，下降了5.36kg，噸熟料工序電耗下降2.18度，噸熟料發(fā)電量降低2.87度，合計熟料實物煤耗降低5.36+2.18-2.87=4.67kg，按年生產(chǎn)熟料170萬噸熟料計算，年可節(jié)約170 ×0.00467 =7752噸實物煤。

4 仍存在的問題

（1）一級筒出口溫度目前基本在335℃左右，溫度偏高，與設計要求的310℃，還有一定的改造空間。

（2）原設計圖紙中三次風管與分解爐接口位置存在拐角，生產(chǎn)實際中磨損較大。停機時已將側(cè)面進風口拉直，目前使用情況較好。

（3）生產(chǎn)大半年以來，實際標煤耗為108～111kg，與設計要求的106kg有較大差距。

（4）改造配套備件中更換的翻板閥存在漏風問題，密封效果不好，在以后變更解決。

5 結(jié) 論

通過合肥院對燒成系統(tǒng)的技改，系統(tǒng)產(chǎn)量、煤耗、熱耗等有了明顯的改觀，達到了節(jié)能、降耗的目的。