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      高海拔地區(qū)水泥窯節(jié)能降耗的技改實(shí)踐

      2016-12-16 06:05:41鄭青宏余安定
      關(guān)鍵詞:鶴慶冷機(jī)煤耗

      鄭青宏 余安定

      華潤水泥控股有限公司,廣東 深圳 518001

      高海拔地區(qū)水泥窯節(jié)能降耗的技改實(shí)踐

      鄭青宏 余安定

      華潤水泥控股有限公司,廣東 深圳 518001

      華潤水泥(鶴慶)有限公司1號(hào)窯改造前噸熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗年平均達(dá)123.03 kg,噸熟料工序電耗高;熟料冷卻效果差;表面散熱高。實(shí)施技改措施后噸熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低到112 kg以下,熟料冷卻效果大幅改善,系統(tǒng)表面散熱明顯降低。

      高海拔 技改 節(jié)能降耗

      0 引言

      華潤水泥(鶴慶)有限公司位于云南省大理州鶴慶縣辛屯鎮(zhèn),地處云貴高原,海拔2 300 m左右,屬高海拔地區(qū)。公司1號(hào)窯2 500 t/d 生產(chǎn)線主機(jī)設(shè)備均采用國產(chǎn)設(shè)備,于2007年3月開工建設(shè),2008年5月正式點(diǎn)火投產(chǎn)。系統(tǒng)基本配置為CDC分解爐、五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器、四通道煤粉燃燒器、Φ4.3 m×62 m回轉(zhuǎn)窯以及第三代空氣梁篦式冷卻機(jī)。

      近年來,國家對(duì)包括水泥在內(nèi)的高能耗行業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格控制,其中《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額GB16780-2012》明確規(guī)定了水泥窯可比熟料綜合煤耗≤112 kg·ce/t。而鶴慶公司1號(hào)窯噸熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗年平均達(dá)123.03 kg/t,導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。產(chǎn)品在市場上無價(jià)格優(yōu)勢,企業(yè)生存空間受到擠壓,迫切需要對(duì)1號(hào)窯燒成系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能降耗改造。

      本文就技改過程及效果進(jìn)行總結(jié)分析。

      1 原因分析

      (1)標(biāo)準(zhǔn)煤耗高,噸熟料工序電耗高。

      截止2014年9月,鶴慶公司1號(hào)窯噸熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗年平均為123.03 kg/t,而同規(guī)模低海拔地區(qū)生產(chǎn)線約108 kg/t左右;噸熟料工序電耗年平均為37.15 kWh/t,較同規(guī)模低海拔地區(qū)生產(chǎn)線明顯偏高。

      (2)熟料冷卻效果差。

      出冷卻機(jī)熟料溫度一直偏高,達(dá)130~200 ℃。一段冷卻效果較差,2012年熱工標(biāo)定測量入窯二次風(fēng)溫度僅為710 ℃,入分解爐三次風(fēng)溫度為703 ℃。

      (3)燒成系統(tǒng)壓損大。

      預(yù)熱器壓損較大,在現(xiàn)有產(chǎn)量下C1出口負(fù)壓高達(dá)5 500 Pa,分解爐溫度難以穩(wěn)定控制,導(dǎo)致尾煤加減幅度大,生料分解率波動(dòng)大。

      技改前典型中控操作畫面見圖1。

      (4)系統(tǒng)熱支出分析。

      圖1 技改前典型中控操作畫面

      預(yù)分解窯熟料生產(chǎn)線的運(yùn)行過程同時(shí)受到眾多因素的影響,而且預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)各部分之間的熱量、物料、風(fēng)量又相互銜接、相互影響,對(duì)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)產(chǎn)量、質(zhì)量、熱耗、電耗有著直接的影響。找出問題根本所在,重點(diǎn)是對(duì)各設(shè)備進(jìn)行有針對(duì)性的定量分析,提出具體優(yōu)化或改進(jìn)措施。系統(tǒng)熱支出對(duì)比見表1。

      從標(biāo)定數(shù)據(jù)看,鶴慶1號(hào)窯噸熟料燒成熱耗是最高的,但其熟料形成熱所占百分比并不高(1 662 kJ/kgcl),低于大多數(shù)窯平均值;但是與其他生產(chǎn)線相比,其C1廢氣帶走熱與表面散熱所占百分比是最高的。

      2 技改方案

      2.1 窯尾系統(tǒng)技改方案

      2.1.1 預(yù)熱器

      針對(duì)預(yù)熱器阻力偏大、C1旋風(fēng)筒出口廢氣帶走熱偏高的問題,核算系統(tǒng)在不同產(chǎn)量與熱耗情況下,預(yù)熱器各級(jí)旋風(fēng)筒進(jìn)出口風(fēng)速核算結(jié)果見表2。

      由表2可以看出,當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)量提高到2 800 t/d時(shí),考慮到高海拔因素,各級(jí)旋風(fēng)筒的出口風(fēng)速屬正常偏高范圍,進(jìn)口風(fēng)速偏大,C1旋風(fēng)筒截面風(fēng)速偏大。

      表1 熱工標(biāo)定報(bào)告熱量支出分布百分比

      表2 預(yù)熱器各級(jí)旋風(fēng)筒進(jìn)出口風(fēng)速

      為降低預(yù)熱器系統(tǒng)阻力,并提高C1旋風(fēng)筒分離效率,以減少C1出口飛灰量,對(duì)預(yù)熱器系統(tǒng)提出如下進(jìn)行技改措施:

      (1)C1錐部不動(dòng),采用高效低阻結(jié)構(gòu)形式,加大C1本體直徑至Φ5.6 m。

      (2)根據(jù)現(xiàn)有旋風(fēng)筒的結(jié)構(gòu),在盡量少改動(dòng)的情況下,加大旋風(fēng)筒的進(jìn)口面積,以減少阻力。最終確定除C5進(jìn)風(fēng)口保持不變外,C2~C4的進(jìn)風(fēng)口均適當(dāng)加大。

      (3)此次改造中,C4、C5內(nèi)部的耐火材料整體更換。

      改造后的預(yù)熱器各級(jí)旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)參數(shù)、工藝參數(shù)見表3。

      2.1.2 分解爐

      現(xiàn)有分解爐結(jié)構(gòu)參數(shù)、現(xiàn)有產(chǎn)量下及提產(chǎn)后的工藝參數(shù)如表4所示。

      由表4可以看出,當(dāng)系統(tǒng)熟料產(chǎn)量在2 600 t/d和2 800 t/d時(shí),氣體在現(xiàn)有分解爐的停留時(shí)間均偏短,需對(duì)分解爐進(jìn)行擴(kuò)容改造,以保證煤粉在爐內(nèi)的充分燃燒,提高入窯物料分解率。

      表3 改造后的預(yù)熱器各級(jí)旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)參數(shù)、工藝參數(shù)

      分解爐的改造充分利用窯尾框架內(nèi)空間,以方管代替圓管,可使分解爐容積得以最大程度地增加。爐體增加部分置于框架內(nèi),不僅利于土建結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,土建框架改動(dòng)量小,而且比較美觀。分解爐本體至C5進(jìn)口,合理設(shè)置支座及膨脹節(jié)。

      表4 現(xiàn)有分解爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)及在提產(chǎn)前后的工藝參數(shù)

      分解爐改造示意如圖2所示,改造后分解爐結(jié)構(gòu)參數(shù)、工藝參數(shù)見表5。

      由表5中的數(shù)據(jù)可以看出,改造后的分解爐爐容增加了30%以上,利于提產(chǎn)、降耗。

      2.1.3 煙室

      現(xiàn)有分解爐錐部縮口處有效凈尺寸為1 440 mm ×1 440 mm,當(dāng)產(chǎn)量為2 600 t/d時(shí),計(jì)算可得此縮口風(fēng)速約45 m/s。該風(fēng)速明顯偏大,不僅導(dǎo)致阻力大,而且不利于窯內(nèi)通風(fēng)及系統(tǒng)操作,因此需修改此縮口,將有效面積擴(kuò)大至3.06 m2左右,控制此處風(fēng)速約30~32 m/s。

      煙室改造示意如圖3所示。

      圖2 分解爐改造示意圖

      表5 改造后分解爐結(jié)構(gòu)參數(shù)、工藝參數(shù)

      圖3 煙室技改剖面圖

      2.1.4 技改后預(yù)熱器系統(tǒng)參數(shù)

      技改后窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)各點(diǎn)參數(shù)如表6所示。

      2.2 窯頭冷卻機(jī)技改方案

      鶴慶公司1號(hào)生產(chǎn)線熟料冷卻系統(tǒng)采用第三代充氣梁篦式冷卻機(jī),篦床有效面積為70.092 m2。運(yùn)行數(shù)據(jù)表明,二、三次風(fēng)溫偏低,出冷卻機(jī)熟料溫度偏高,篦床料層阻力大。為提高冷卻機(jī)換熱效率,降低出冷卻機(jī)熟料溫度,提高二、三次風(fēng)溫,達(dá)到節(jié)能降耗的目的,將原有冷卻機(jī)整體更換為Sinowalk步進(jìn)式篦冷機(jī)。

      技改后的Sinowalk步進(jìn)式篦冷機(jī)運(yùn)行效果畫面見圖4。

      3 技改效果

      2016年4月,鶴慶公司委托第三方對(duì)1號(hào)窯系統(tǒng)進(jìn)行了熱工標(biāo)定,標(biāo)定結(jié)果見表7,技改后燒成系統(tǒng)典型中控畫面見圖5。

      表6 改造后預(yù)熱器系統(tǒng)參數(shù)

      圖4 技改后的Sinowalk步進(jìn)式篦冷機(jī)運(yùn)行效果

      表7 技改后燒成系統(tǒng)運(yùn)行效果

      4 結(jié)束語

      對(duì)技改后的情況進(jìn)行分析,我們認(rèn)為篦冷機(jī)一段高壓風(fēng)機(jī)選型偏小,電機(jī)溫度高;篦冷機(jī)易長“雪人”。

      盡管在技改之前,與設(shè)計(jì)院進(jìn)行了充分的溝通及現(xiàn)場核實(shí),但還是出現(xiàn)煙室技改圖紙與實(shí)際出現(xiàn)偏差、篦冷機(jī)煤磨取風(fēng)口與現(xiàn)場實(shí)際位置偏差。因此,在項(xiàng)目前期要與設(shè)計(jì)院進(jìn)行充分溝通及現(xiàn)場核實(shí)真實(shí)尺寸,設(shè)計(jì)圖紙出來后,公司相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)圖紙到現(xiàn)場進(jìn)一步核實(shí)。

      圖5 技改后燒成系統(tǒng)典型中控畫面

      通過本次技改,熟料產(chǎn)量提高,燒成系統(tǒng)煤耗大幅下降,電耗也有所下降,篦冷機(jī)熱回收效率及熟料急冷效果提高,改善了熟料易磨性,生產(chǎn)成本明顯下降,總體達(dá)到預(yù)期效果。

      2016-10-08)

      TQ172.622.26

      B

      1008-0473(2016)06-0048-05

      10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.010

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