吳偉方 陳曉宏 張 杰 張曉麗
上海南方水泥有限公司,浙江 湖州 313100
5 000 t/d熟料生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)的技改
吳偉方 陳曉宏 張 杰 張曉麗
上海南方水泥有限公司,浙江 湖州 313100
我廠5 000 t/d熟料生產(chǎn)線窯尾系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造采用增大分解爐爐容并增設(shè)鵝頸管、延長物料在分解爐內(nèi)停留時間、改變?nèi)物L管進風形式、更換撒料箱和鎖風閥、更換窯尾燃燒器、調(diào)整分解爐噴煤管角度等措施,提高熱交換效率和分解率,以期降低燒成系統(tǒng)熱耗。
燒成系統(tǒng) 分解爐 擴容
長興南方水泥有限公司5 000 t/d預(yù)分解窯水泥熟料生產(chǎn)線于2003年11月竣工點火。預(yù)分解系統(tǒng)采用雙系列5級旋風預(yù)熱器+DD分解爐,配套Φ4.8 m× 72 m回轉(zhuǎn)窯和119.3 m2篦冷機,設(shè)計生產(chǎn)能力5 000 t/d,實際產(chǎn)量6 000 t/d,標煤耗為112 kg/t-cl。
該預(yù)分解系統(tǒng)是按5 000 t/d生產(chǎn)能力設(shè)計的,經(jīng)過7年的生產(chǎn)后,已經(jīng)遠超過設(shè)計產(chǎn)量,同國內(nèi)一些同產(chǎn)能生產(chǎn)線相比,受當時燒成技術(shù)的局限,該系統(tǒng)設(shè)計存在分解爐容積不足,預(yù)熱器的換熱功能被削弱,熟料燒成熱耗偏高。如果要降低系統(tǒng)熱耗,必須對燒成系統(tǒng)進行技改。
(1)C1出口風溫在350~360 ℃區(qū)間內(nèi)波動。(2)分解爐出口溫度890~910 ℃。
(3)三次風分兩路進分解爐,風量不易平衡,管路較長且彎頭多、水平積灰段長;三次風進口在直筒部位,喂煤點布置在進風口上,占用分解爐3 m直筒高度,相當于減少了分解爐有效容積。
(4)各級旋風筒間的連接風管上的撒料裝置安裝位置偏高,物料進入風管后的運動距離較短,氣料換熱時間不充足。
(5)窯頭、窯尾送煤風機、凈風機風量較大,窯頭凈風機內(nèi)外風由兩臺風機供風,外風壓頭較高;窯尾送煤風機系統(tǒng)冷風量大,造成煤耗、電耗都受影響。
2.1 分解爐容積擴大
改造前的分解爐,直筒高度只有22 m,而且被三次風管接口占用了約3 m???cè)莘e偏小,必須擴大分解爐容積。
改造前分解爐頂部正上方有1個Φ5 700 mm孔,用于分解爐頂部耐火襯料施工用,此Φ5 700 mm孔至上一層樓面之間無設(shè)備占用,正好可以用以加高分解爐。受Φ5 700 mm孔所在平面上C4旋風筒的局限,分解爐直徑只能設(shè)計為Φ7 400 mm(與原分解爐直徑相同)。分解爐在通過Φ5 700 mm孔處由于結(jié)構(gòu)梁的限制,必須縮小直徑,只能設(shè)置縮口和膨脹節(jié),按此布置后分解爐增加的重量分布在Φ5 700 mm孔所在平面上,與原分解爐的支座不在同一層樓面,這樣框架結(jié)構(gòu)受力較為合理。
加高后的分解爐保留大部分殼體,比原分解爐增高12.5 m,直筒部分高度達到34.5 m。原分解爐直筒部分有效容積823 m3,加高后可增加467 m3,比原有效容積增加了57%,達到1 290 m3。
熟料產(chǎn)量5 900 t/d時,原分解爐內(nèi)氣體停留時間為2.2 s。加高分解爐后,氣體停留時間為3.6 s。
2.2 增設(shè)分解爐-C5旋風筒管道(鵝頸管)
分解爐加高后出風口位置向上移動了約13 m,需要增設(shè)一根“鵝頸管”把分解爐與兩個C5旋風筒聯(lián)接起來。由于框架梁的限制,鵝頸管若設(shè)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(shè)計成長方體,才能獲得最大的截面積。
鵝頸管總高度約為18 m,有效容積330 m3。增設(shè)鵝頸管后,熟料產(chǎn)量5 900 t/d時,管內(nèi)氣體停留時間為1.0 s。
技改后,分解爐+鵝頸管的有效容積達到1 620 m3,比之前增加了97%,對煤粉燃燒、氣固換熱、CaCO3分解等將有明顯的改善作用,C5旋風筒進風口溫度將有明顯下降,整個預(yù)熱器的溫度將整體下降。
由于需要增加鵝頸管連接C5旋風筒,則現(xiàn)有C5旋風筒的旋向要進行調(diào)整以便與鵝頸管連接。
改造前后分解爐系統(tǒng)工藝參數(shù)對比見表1。
2.3 更換C5旋風筒蝸殼
原分解爐出風口與C5旋風筒直接相聯(lián),增設(shè)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450 mm,這種結(jié)構(gòu)形式在新線上已經(jīng)不采用了。經(jīng)推算,原C5旋風筒進風口有效截面積為8.1 m2,熟料產(chǎn)量5 900 t/d時,截面風速為≥22 m/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≤19 m/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,可以降低C5旋風筒的氣體阻力,并降低整個系統(tǒng)的氣體阻力。
2.4 三次風管改造
將原三次風管采用分兩路水平對稱與分解爐接口,接口位置在分解爐的錐體部分之上,占用2.3 m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。
兩路水平對稱布置會產(chǎn)生兩個不利因素,一是,兩路管道的長度不等且差別很大,風量平衡靠高溫閘閥控制,不能精確量化,造成實際上的風量不平衡,影響分解爐內(nèi)流場的穩(wěn)定性;二是,三次風管在框架內(nèi)的水平長度為34.4 m,并有4個90°彎頭,造成管壁襯料磨損、管內(nèi)積灰、增加系統(tǒng)阻力;較長的管路也會增加殼體表面散熱和漏風點。
技改擬將三次風管改為單路進分解爐,通過一臺高溫閘閥調(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。更換窯尾燃燒器并調(diào)整噴煤點位置。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。
表1 改造前后分解爐系統(tǒng)工藝參數(shù)對比
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8.2 m,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,也增加了料煤在爐內(nèi)的運動距離,等于增加了2 m的分解爐有效高度。
2.5 撒料箱
原有的撒料裝置底部距離旋風筒出風口-2 m,原是出于防止物料撒入風管后“短路”落入旋風筒考慮而設(shè)計的。目前的產(chǎn)量為5 900 t/d,上升風管內(nèi)風速大于設(shè)計值,對物料的懸浮能力增大,排除了物料“短路”的現(xiàn)象。技改擬更換新型擴散式撒料裝置,使物料分散更均勻,提高換熱效率。
在內(nèi)筒完整的情況下,物料撒入風管的位置應(yīng)盡可能低,技改后的撒料裝置底部距離旋風筒出風口-3.5 m,降低1.5 m,這樣可增加物料進入風管后的的運動距離和混合換熱時間。
由圖1可以看出,技改后預(yù)分解系統(tǒng)中氣固工藝流向基本沒有大的變化。為了達到技改效果,各上升管和分解爐上的撒料箱位置做了優(yōu)化調(diào)整,使各部的生料更均勻地散開;同時加高了分解爐,并增設(shè)了鵝頸管連接分解爐和C5旋風筒(圖中粗實線),延長了生料在爐內(nèi)的停留時間,能提升碳酸鹽的分解率和系統(tǒng)熱效率。
技改后,系統(tǒng)總體運行情況良好,達到了改造前的預(yù)期目標,熟料質(zhì)量穩(wěn)定,一級筒出口溫度下降了10 ℃左右,實物煤耗從技改前的148.64 kg/t降到技改后的144.5 kg/t。
技改前后主要指標見表2。
(1)一級筒出口溫度,在窯尾拉風不變的情況下,溫度基本在335 ℃左右,與設(shè)計要求的降低40 ℃左右,還有一定的改造空間,已經(jīng)和設(shè)計院溝通和現(xiàn)場實測,需要在操作上進一步進行調(diào)整。
圖1 技改后窯尾工藝流程圖
表2 技改前后主要指標對比
(2)設(shè)計圖紙中三次風管與分解爐接口位置存在拐角,生產(chǎn)實際中沖刷嚴重,使用周期較短。下一步計劃將側(cè)面進風口拉直,同時使用新型吊頂預(yù)制材料。
(3)系統(tǒng)阻力上升約100~200 Pa,計劃停機時適當調(diào)整煙室縮口以及月亮門尺寸。
(4)實際標煤耗為108 kg左右,與設(shè)計要求的106 kg有一定差距。
TQ172.625.3
B
1008-0473(2016)06-0046-03
10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.009
2016-08-09)