小型五級旋風預熱器窯的改造

漢中公路建材有限責任公司的前身是城固縣貓山水泥廠，1998年該公司對其廠進行購并，并將原有的1條Φ2.5m/2.7m×42m杭州型立筒預熱器窯改為Φ2.8m/2.7m×42m五級旋風預熱器窯，水泥生產(chǎn)能力由原來的4萬t/a提高到了6萬t/a。為了充分發(fā)揮該系統(tǒng)的作用，進一步提高回轉窯的產(chǎn)量，2001年6月由陜西省建材設計研究院采用預分解技術對燒成系統(tǒng)進行改造，使熟料產(chǎn)量由原來的8t/h提高到14t/h(設計產(chǎn)量13t/h)，熟料熱耗由原來的5370kJ/kg降至3964kJ/kg(設計熟料熱耗4180kJ/kg)，取得了顯著的經(jīng)濟效益。 
　　
本文就燒成系統(tǒng)改造情況作一介紹，供參考。 

1　改造內容 

　　 
1.1　分解爐的設計與選擇 
　　
根據(jù)窯尾框架及位置，將分解爐設計為噴騰管道式分解爐，見圖1。該分解爐爐體由低速段和高速段組成，這2部分結合起來才能滿足煤粉燃燒和生料分解所需的爐容積，保證煤粉燃盡和生料的分解率。設計分解爐時，采用爐體變徑和拐彎變向等方法使整個爐體分成若干節(jié)。這樣既克服了噴騰爐或管道內氣體和物料勻速管流引起的弊病，又增加了氣料間的速度差，有利于傳熱和煤粉燃燒及生料分解。 
　　 

該分解爐設計用煤量為系統(tǒng)燒成用煤量的48%～52%，設計入窯分解率為85%左右，分解爐的風速為6.0m/s，管道部分風速為13～15m/s，爐的總容積為85m3，物料在爐內的停留時間為3～5s。 

1.2　單筒冷卻機的改造 
　　
將原來的Φ2.2m×22m單筒冷卻機(生產(chǎn)能力11t/h)改為Φ2.5m/2.2m×22m，其中Φ2.5m擴大端的長度為12.6m，同時對單筒冷卻機內部結構做了適當改進。 

1.2.1　適當增加耐火磚區(qū)長度 
　　
由于耐熱鋼揚料斗工作溫度越高，所受到的磨損、腐蝕就越大，特別是在高于900℃時，熟料存在較強的堿蝕作用，其損壞更為頻繁。因此在單筒冷卻機的前段，適當延長耐火磚區(qū)，縮短揚料斗區(qū)。這雖對單筒冷卻機熱效率、降低出口熟料溫度不利，但對提高單筒冷卻機的運轉率卻十分有利。 

1.2.2　增加揚料裝置，降低熟料溫度 
　　
為了降低熟料溫度，充分發(fā)揮單筒冷卻機熱回收效率，在單筒冷卻機中部、變徑段和尾部分別安裝了破碎齒揚料板、螺旋揚料板、槽型揚料板和弧型揚料板，保證了出料溫度不高于環(huán)境溫度200℃。 

1.3　三次風管的設計 
　　
根據(jù)現(xiàn)場情況，將三次風管的進風口設在窯頭罩的正上方，以7°的仰角伸向窯尾分解爐燃燒室進風口。根據(jù)計算，三次風管抽風量約為11000m3/h(標況)，風速為4～5m/s，因而三次風管的外徑考慮為Φ1200mm，有效內徑為Φ850mm。 

1.4　吹堵系統(tǒng)的改進 
　　
增加分解爐后，考慮到C4筒錐體下部及分解爐彎管處容易出現(xiàn)堵料，分別在兩處增加雙環(huán)壓縮空氣吹堵管，并將吹堵時間由4s改為6s。原各級筒吹堵間隔時間20min改為:C2筒60min，C3筒20min，C4筒8min，分解爐彎管處12min。經(jīng)過改進后，預熱器系統(tǒng)基本上再沒有出現(xiàn)堵料現(xiàn)象。 

1.5　煤粉制備及煤粉計量系統(tǒng)的改造 
　　
原煤粉制備采用Φ1.5m×5.7m管磨，一些小鋼球、鋼段被帶入煤粉倉，并通過噴煤管噴入窯內，導致三風道噴煤管磨損嚴重，噴嘴風翅變形，內外風無法調整，經(jīng)常出現(xiàn)沖刷窯皮現(xiàn)象，1根噴煤管最多使用2個月就得修補更換。因而將原管磨改為Φ1.7m×2.5m風掃磨，一級收塵選用Φ1.35m高效旋風除塵器，二級選用原來的MDC45-5防爆除塵器。改造后煤磨的電耗由原來的90kWh/t降到65kWh/t，噴煤管的使用壽命由原來的2個月延長到1年以上，回轉窯的運轉率比以前大有提高。 
　　
原喂煤計量系統(tǒng)采用沖板流量計，由于該設備質量不過關，導致計量失準，入窯煤量忽大忽小。我們將分解爐喂煤及回轉窯喂煤計量設備都采用螺旋計量秤，并采用微機調整和監(jiān)控喂煤量的大小，從而保證了喂煤的穩(wěn)定性。 

2　試生產(chǎn)期間工藝參數(shù)的調整 

　　 
2.1　配料方案的選擇 
　　
增加分解爐后該系統(tǒng)與五級旋風預熱器相比具有固相反應集中，燒成溫度高等特點。因此應配有相適應的配料方案。 
　　
改造前熟料率值為:KH=0.92±0.01，SM=2.1±0.1，IM=1.2±0.1。改造后在采用“兩高一中”的配料方案的大原則下，又考慮該廠冷卻系統(tǒng)采用單筒冷卻機，二次風溫要比篦冷機低100～200℃，故SM值不能太高，一般取2.3～2.4為宜。生產(chǎn)中控制:KH=0.89±0.02，SM=2.3±0.1，IM=1.4±0.1，實踐證明三率值指標是比較理想的。 

3　生產(chǎn)操作中的幾點體會 

　　 
3.1　實現(xiàn)合理用風保證窯爐用風量平衡 
　　
生產(chǎn)操作中，要求穩(wěn)定喂入生料量和煤量，并要調節(jié)好系統(tǒng)用風量，使系統(tǒng)的各個部分壓力、溫度相對穩(wěn)定。生產(chǎn)中體會到，若要增強燒點火力，采用增加窯頭用煤量的方法易導致窯內煤粉不完全燃燒現(xiàn)象，特別是窯尾出氣口氣體的空氣過剩系數(shù)α<1.0時，窯內的還原氣氛極易導致窯尾結皮堵塞。若分解爐用煤量過大，使得入窯分解率達95%以上，這樣會增加分解爐負荷，造成窯尾系統(tǒng)整體溫度過高，而窯內燒成溫度不夠，導致熟料升重偏低，fCaO升高，影響熟料質量。經(jīng)過一段時間摸索，認為三風道噴煤管一次風量比例控制在13%～15%為宜。窯尾過剩空氣系數(shù)α應控制在1.05～1.15之間，分解爐出口空氣過剩系數(shù)α應控制在1.10～1.20較合適。 

3.2　保證入窯分解率是提高產(chǎn)量的關鍵 
　　
試產(chǎn)初期，由于操作工不熟練，入窯物料分解率只有60%左右，造成熟料不是欠燒就是C4筒錐體堵塞，因而減少了料流量。通過一段時間探索，認為引起上述原因主要是調節(jié)失控，入窯煤量過大，使分解爐沒有充分發(fā)揮作用，通過及時調整喂煤量(窯爐喂煤量原為54∶46，變?yōu)?0∶50)，同時適當開大三次風管調節(jié)閥門，使得窯尾溫度控制在900℃以上，出分解爐的溫度達到870℃左右時，分解爐內煤粉燃燒完全，入窯物料分解率可保證在80%～85%。 

3.3　參照熱工儀表，實現(xiàn)量化控制 
　　
試產(chǎn)初，有的崗位工不習慣儀表操作，而是憑經(jīng)驗判斷窯況，出現(xiàn)過2次誤判。因此要求崗位工隨時觀察熱工儀表，實現(xiàn)量化控制。一般情況下，生產(chǎn)正常，各部位風溫、風壓參數(shù)范圍見表1。當系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂，上述參數(shù)超過正常范圍，崗位工應及時調整。一般說來只要精心調整窯頭罩壓力、窯尾溫度、分解爐出口溫度、C1筒出口溫度和壓力，使這5個參數(shù)盡快正常，預熱器其它各級的溫度和壓力隨著微調整煤、料量即可自然回到正常范圍。 
3.4　提高窯轉速，實施“薄料快轉” 
　　
試產(chǎn)期間，將窯的轉速由1.0～1.5r/min調整到2.5～3.5r/min，熟料產(chǎn)質量明顯上升，窯皮堅固而不易脫落，熟料球致密，升重合格率明顯提高。 

4　不足之處 

　　1)單筒冷卻機進料端采用了迷宮式密封裝置，實踐證明不太合適，單筒冷卻機進料端所濺出來的物料多為顆粒狀熟料，落入迷宮后很容易造成排料不暢，而發(fā)生卡阻，使單筒冷卻機運行阻力增大。目前準備將迷宮式密封改為壓條式密封。 
　　
2)窯尾高溫風機(風量為70000m3/h)沒有更換，正常生產(chǎn)時，風機風門開度都在70%～75%，基本上能滿足生產(chǎn)要求。若開度稍大一點就會引起風機振動或跳閘，限制了窯產(chǎn)量的進一步提高。若有條件可將風機更換。 

5　技改效果及經(jīng)濟效益 

　　該項目停產(chǎn)施工2個月，于2001年10月25日投入試生產(chǎn)，總投資225萬元。試生產(chǎn)期間窯系統(tǒng)主要熱工參數(shù)見表2，熟料主要技術經(jīng)濟指標見表3。 

注：改造前后為2001年5月份平均值；改造后為2001年11月20日~12月17日正常生產(chǎn)期間平均值。 
　　
從表2中看出，窯系統(tǒng)進行改造后收到了良好的效果，窯與單筒冷卻機的效率比較理想。從表3中可看出，熟料產(chǎn)量超過設計產(chǎn)量1.02t，熟料產(chǎn)量增幅為75.25%，熟料熱耗降幅為27%，熟料電耗降幅為18%。照此計算，每年可增產(chǎn)水泥5.6萬t，增加效益168萬元，熟料成本較改造前降低了26元/t，每年節(jié)省262萬元，總計每年增加效益450萬元，半年內可收回投資，經(jīng)濟效益十分可觀。