巢湖鐵道水泥廠節(jié)能技術改造實踐

一．概況

巢湖鐵道水泥廠隸屬于中國鐵路物資總公司，由鐵道部投資興建。該廠于1984年開始施工建設一條Ø4/3.5/4×145m的濕法窯生產線，熟料產量600t/d。其設計燒成熱耗在1300～1500kcal/kg熟料；水泥電耗預計為100～110kWh/t水泥。

80年代末90年代初，投資方鐵道部為適應我國水泥工業(yè)生產技術的發(fā)展變化，提高工廠的技術水平，將正在建設中的濕法窯生產線改為Ø3.5×54m帶五級懸浮預熱器和分解爐的新型干法生產線。原濕法生料磨改為引進技術國內制造的MPS3150輥式磨，增設石灰石、粘土混合料預均化庫及原料調配站，煤粉制備、水泥粉磨、聯合儲庫、水泥儲存、水泥包裝、散裝及發(fā)運等車間沿用原設計，其燒成系統設計產量為1500t/d。

該廠生產工藝和設備在當時是比較先進的。就燒成系統來講，采用了引進富勒技術的水平推動篦式冷卻機；預熱器為低壓損型五級懸浮預熱器；分解爐為ILC型分解爐。如下表為燒成系統的主機設備表:

表1  燒成系統的主機設備配置

限于當時的技術與裝備水平，該項目自1993年完工進入試生產以來一直沒有能夠達到設計能力，具體分析其原因，主要是窯系統的運行，不但未能達到設計能力，而且其運轉率很低，除了生料喂料系統、喂煤系統及其他因素的影響外，1998年是試生產以來產量最高的一年，窯系統的運轉率也只有46％。詳細統計如表2，燒成預分解系統本身的缺陷是影響生產的主要因素。

表2    1998年影響運轉因素統計表

 注: 本表根據燒成車間臺帳統計

綜合上表，窯系統的故障率太高，嚴重制約了工廠的生產和發(fā)展，同時，因頻繁地開、停窯又造成了能源浪費和設備的嚴重損耗，其熟料熱耗高達4391kJ/ kg-cl (1050kCal/kg-cl)，水泥綜合電耗為128kW·h/t。都比技改設計指標(熱耗：3555 kCal/kg-cl，電耗：120 kW·h/t)高出很多。嚴重影響了工廠的經濟效益。

為改變這一不利的生產狀況，業(yè)主曾委托多家設計研究單位多次對其燒成系統進行局部技術改造，歷經7年的時間，耗費了大量資金但效果不明顯，，因此本項目一直未能達標驗收。1998年12月巢湖鐵道水泥廠委托天津院針對其燒成系統進行技術改造，力爭早日實現達標、達產，以取得預期的經濟效益和社會效益。

二．窯系統存在的問題

1．預熱器

C1級旋風筒內筒結構不盡合理，C1和C2級預熱器旋風筒鎖風閥門漏風嚴重，導致預熱器收塵效率低，出C1級預熱器廢氣粉塵濃度過大，據1995年南京水泥工業(yè)設計研究院的標定報告顯示，C1級出口含塵濃度高達215g/Nm³，時常造成窯主排風機出風口積灰并塌落沖擊高溫風機而影響窯系統的正常操作，造成燒成系統料耗及能耗的增加。

2．分解爐、窯尾

巢湖鐵道水泥廠的預分解系統類似于史密斯公司ILC型早期產品。見（圖1，略）三次風從上升煙道進入，與窯氣混合后噴騰入爐，而C4來料則從三次風入口下部進入上升煙道，隨窯氣進入爐內，因此C4來料回分解爐的效果受窯氣的影響大，生料入窯分解率波動大，在85～94％之間，上升煙道經常結皮堵塞而停窯。

3．回轉窯

回轉窯的規(guī)格為Ø3.5×54m。其設計能力為1500t/d。由于當時的現有設備及其他技術條件的限制，與其配套的預熱器及熟料冷卻機均為2000t/d生產線設備。

根據日本水泥協會的計算公式，預分解窯的產量為：

Q=0.230Di^1.5L×24 　　　則窯產量為Q=0.230(2.5-0.18)^1.5×54×24=1659t/d

而實際生產過程中，一般是在小于1200t/d的狀態(tài)下運行，經常造成長后窯皮、結圈，熟料結蛋等事故而停窯，且因操作等原因窯燒成帶耐火磚的壽命嚴重縮短，造成頻繁換磚，既影響生產又增加系統的維護、維修費用，影響了工廠的經濟效益。

4.冷卻機

該冷卻機為引進富勒技術國內制造的產品，其結構不盡合理，經常堆“雪人”，出現“紅河”現象，斷鏈，燒壞篦板等。而且熱效率很低，造成冷卻機廢氣溫度過高而燒壞窯頭電收塵器。其三次風入爐處的風溫經常在500～600℃之間，這也是造成預熱器、分解爐及窯操作不正常的原因之一。因頻繁的故障，也使燒成系統的運轉率大大下降。

三．燒成系統技術改造方案的制定及實施

1. 預熱器C1內筒過短，預熱器收塵效率太低造成排風管道積灰。首先，將C1級內筒加長800mm，同時更換C1，C2級旋風筒重錘翻板鎖風閥，提高預熱器收塵效率，消除因高溫風機事故而引起的停窯或系統熱工制度的不正常，降低系統的能耗。

2．分解爐的改造實際上與窯尾和窯、冷卻機是密不可分的，因為分解爐的結構缺陷(如圖1)，物料在爐內的停留時間過短，入窯分解率低，根據窯的操作情況看，生料入窯分解率大約在85％左右。因為只靠窯尾廢氣并不能把4級筒物料完全徹底地帶入分解爐，四級物料很可能部分直接入窯，而為保證熟料的質量，窯頭必然加大燃煤量，這樣又造成了窯尾溫度過高，上升煙道嚴重結皮，窯內后結圈，燒成帶后移，窯內通風不良，結大蛋等不正?，F象，長時間的惡性循環(huán)操作必然要造成燒成系統的停窯、清理、檢修。根據實際觀察和了解，工廠的燒成系統正是在此惡性循環(huán)狀態(tài)下運行。因此，有人戲稱此窯為“星期窯”，在1200t/d以下狀態(tài)下運行一般不會超過一個星期。因此我們對分解爐進行了如下改造：

(1).取消上升煙道將分解爐由類ILC型改為我院引進技術消化的TD型，分解爐容積增加了約150m³，強化了二次噴騰區(qū)作用，(見圖2)增加了物料在爐內的滯留時間，以提高其分解率及燃料燃盡率。

(2).將C4級來料改在從爐體底部三次風上部進入，避免其受窯氣的影響而直接入窯的可能性。

(3).三次風從爐體底部切向入爐，使煤粉、生料在爐內均勻混合，使煤粉均勻燃燒，生料均勻加熱。這樣使入窯生料的分解率保證在90~94％，給窯的操作創(chuàng)造一個良好的條件。

(4).在生產過程中盡可能提高窯的產量，盡量滿足預熱器、分解爐的正常工作狀態(tài)，使燒成系統保持在一個良性的狀態(tài)下運行。

3．冷卻機的改造。將原有的水平推動篦式冷卻機改為充氣梁式冷卻機。應該強調在最高溫區(qū)采用“固定式充氣梁”裝置最大優(yōu)點是大大降低了熱端篦床的機械故障率，這就充分保證篦冷機的運轉率。由于正對窯下料口區(qū)域的篦床采用“固定式充氣梁”裝置，熱熟料易于堆積，雖可調節(jié)冷卻風量來對積料厚度加以控制，但為防“雪人”和大塊熟料球的堆積，在端部殼體上加裝了一組空氣炮，按實際需要間斷地“開炮”，適時清理過多的積料，以保證穩(wěn)定安全的操作。從而大大降低了冷卻機的事故率，提高了窯的運轉率。

由于采用了充氣梁式冷卻機，冷卻風分布更為均勻，避免了“紅河”現象，其熱效率由原來的50％～60提高到了71％～74％。三次風入爐風溫大大提高，由原來的500～600℃提高到800～900℃，從而提高了冷卻機的熱效率，從另一方面降低了燒成系統的燒成熱耗，穩(wěn)定了分解爐的操作。

四．改造效果

1999年4月～5月該廠經近一個多月的較短時間進行改造，又經兩個多月的試生產，徹底改變了原有的操作習慣。改造總投資為450萬元。改造后的窯系統平均日產量增加了37％。窯產量由原來的小于1200t/d提高到了1650～1700t/d。除去市場因素的影響，窯系統運轉率可達82％。燒成系統的能耗明顯降低，由原來的1050kCal/kg熟料降低到了880kCal/kg熟料以下。該廠改造后，于2000年下半年至今生產一直正常，每年可實現新增利潤1500萬元?？傊?，目前工廠經過對燒成系統的提產改造，已取得了良好的經濟效益和社會效益，發(fā)展前景十分廣闊。

 五. 結論

限于當時的技術水平和裝備條件，巢湖鐵道水泥廠濕改干項目走過了一段曲折的路，但在我院的積極配合下，通過工廠自身不懈的努力，最終取得成功。該項目的關鍵還在于燒成系統尤其是預熱預分解系統均衡穩(wěn)定的生產，提高入窯物料分解率，減小回轉窯負荷，提高窯產量，進而使預熱預分解系統的能力得到充分的發(fā)揮，以穩(wěn)定窯系統的正常操作，是本次改造的關鍵所在。