煤粉制備及燃燒系統(tǒng)的改造

中國長城鋁業(yè)公司水泥廠有4臺(tái)窯尾帶料漿蒸發(fā)機(jī)的濕法短窯，每臺(tái)窯配1套風(fēng)掃式煤磨系統(tǒng)，多年來一直采用單通道燃燒器燒優(yōu)質(zhì)煙煤，窯的規(guī)格Φ3.3m/3.6m×65m、Φ3.6m×65m各兩臺(tái)，平均臺(tái)時(shí)產(chǎn)量16t/h，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗255kg/t。2000年我們對(duì)4臺(tái)濕法窯的煤粉制備及煤粉燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改造，取得了顯著的效果。  

1　改造前狀況分析 

改造前煤粉制備及燃燒系統(tǒng)工藝流程見圖1。 

圖1　改造前工藝流程圖 
　　
1.熱風(fēng)爐；2.原煤倉；3.煤磨；4.粗粉分離器；5.細(xì)粉分離器；6.煤粉倉；7.雙管螺旋喂料機(jī)；8.單風(fēng)道燃燒器；9.回轉(zhuǎn)窯；10.冷卻機(jī)；11.電除塵器；12.一次風(fēng)機(jī)；13.循環(huán)風(fēng)機(jī) 

1.1　煤粉制備系統(tǒng) 
　　
煤粉制備采用Φ2.2m×4.4m、Φ2.3m×6.5m風(fēng)掃式煤磨各2臺(tái)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量6.5t/h，煤粉細(xì)度<12%(0.08mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩余)，分別向4臺(tái)窯供給煤粉。進(jìn)廠原煤經(jīng)皮帶機(jī)入磨，粉磨后的煤粉隨氣流經(jīng)過粗粉分離器，分離出的粗粉回磨繼續(xù)粉磨，細(xì)粉隨氣流進(jìn)細(xì)粉分離器，分離出的細(xì)粉入煤粉倉。出細(xì)粉分離器的廢氣一部分做一次風(fēng)入窯，一部分做煤磨循環(huán)風(fēng)使用。煤粉制備系統(tǒng)未設(shè)除塵器，由于煤粉制備系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)與入窯的一次風(fēng)相關(guān)聯(lián)，其風(fēng)量的平衡會(huì)因煤磨和窯操作單因素的變化而破壞，從而影響窯熱工制度和煤磨操作的穩(wěn)定。該系統(tǒng)工藝落后，漏風(fēng)嚴(yán)重，磨內(nèi)通風(fēng)不好，熱風(fēng)不穩(wěn)，造成煤磨產(chǎn)量低，電耗高，煤粉細(xì)度粗，水分大。 

1.2　煤粉燃燒系統(tǒng) 
　　
煤粉倉的煤粉經(jīng)雙管螺旋喂料機(jī)喂入風(fēng)煤混合器，由一次風(fēng)把煤粉通過單通道燃燒器吹入窯內(nèi)燃燒。使用單通道燃燒器主要存在如下問題: 
　　
1)一次風(fēng)大，二次風(fēng)小。一次風(fēng)占燃燒空氣量的42%，二次風(fēng)僅占53%，一、二次風(fēng)比例嚴(yán)重失調(diào)，熱工制度不合理。 
　　
2)單通道燃燒器風(fēng)速低(60m/s左右)，擾動(dòng)量小，使風(fēng)煤混合不好，黑火頭長，燃燒效率低，提溫慢，對(duì)不同煤質(zhì)適應(yīng)性差。 
　　
3)火焰形狀調(diào)整范圍窄，操作不便，不利于處理窯內(nèi)異?，F(xiàn)象，影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。 

2　改造措施 

　　 
2.1　煤粉制備系統(tǒng) 
　　
改變?cè)泄に嚵鞒?，使煤磨廢氣與窯頭一次風(fēng)分開，成為相互獨(dú)立的系統(tǒng)，煤磨所用熱風(fēng)由篦式冷卻機(jī)改到窯頭罩取風(fēng)，保證煤磨烘干熱風(fēng)。煤磨廢氣由除塵器凈化達(dá)標(biāo)后經(jīng)排風(fēng)機(jī)排入大氣，排風(fēng)量的大小由變頻調(diào)速器來調(diào)整，確保磨內(nèi)通風(fēng)。煤磨收塵選用MDC型防爆袋除塵器，其濾袋采用防靜電無紡布針刺尼濾布，濾袋形式為多褶寬幅扁型，清灰方式為高壓風(fēng)機(jī)分室反吹風(fēng)清灰，由PLC自動(dòng)控制清灰時(shí)間和間隔。根據(jù)現(xiàn)場位置和條件，對(duì)2號(hào)、4號(hào)煤磨改造，保留細(xì)粉分離器前的流程及設(shè)備，增加1臺(tái)MDC型袋除塵器和1臺(tái)排風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)較高的處理風(fēng)量(26000～32500m3/h)和較低的過濾風(fēng)速(<0.8m/min)，保證磨內(nèi)通風(fēng)良好和延長濾袋壽命。 

2.2　煤粉燃燒系統(tǒng) 
　　
拆除原有一次風(fēng)機(jī)和單通道燃燒器，新增羅茨風(fēng)機(jī)、螺旋泵和多通道燃燒器。一次風(fēng)分為煤風(fēng)和凈風(fēng)，由2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)分別供給，凈風(fēng)又分為外風(fēng)、內(nèi)風(fēng)和中心風(fēng)。煤風(fēng)的作用是將煤粉通過燃燒器送入窯內(nèi)，凈風(fēng)的作用是將風(fēng)煤混合均勻，提高燃燒效率，調(diào)整火焰形狀。煤風(fēng)和凈風(fēng)風(fēng)量大小是靠變頻器調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制，外風(fēng)、內(nèi)風(fēng)、中心風(fēng)的比例是根據(jù)窯內(nèi)燒成需要靠閥門調(diào)節(jié)。煤粉倉的煤粉通過雙管螺旋喂料機(jī)喂入螺旋泵，由煤風(fēng)將煤粉通過燃燒器吹入窯內(nèi)燃燒，喂煤量的大小由變頻器調(diào)節(jié)雙管喂料機(jī)轉(zhuǎn)速來控制。多通道燃燒器的位置可前、后、上、下調(diào)節(jié)，操作方便靈活。 
　　
煤粉燃燒系統(tǒng)改造先把單通道燃燒器改為雙通道、三通道燃燒器，取得一定效果后再改用多通道燃燒器。由于改造比較謹(jǐn)慎，結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，最終達(dá)到了用低揮發(fā)分煤取代優(yōu)質(zhì)煙煤的效果。 
　　
改造后煤粉制備及燃燒系統(tǒng)工藝流程見圖2。 

圖2　改造后工藝流程圖 
　　
1.熱風(fēng)爐；2.原煤倉；3.煤磨；4.粗粉分離器；5.細(xì)粉分離器；6.煤粉倉；7.雙管螺旋喂料機(jī)；8.四風(fēng)道燃燒器；9.回轉(zhuǎn)窯；10.冷卻機(jī)；11.電除塵器；12.13.羅茨風(fēng)機(jī)；14.螺旋泵；15.除塵器；16.排風(fēng)機(jī) 


3　使用效果 

　　 
3.1　煤磨產(chǎn)量 
　　
1999年7月對(duì)4號(hào)煤磨系統(tǒng)進(jìn)行了熱工標(biāo)定，結(jié)果表明，整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)壓匹配不好，漏風(fēng)嚴(yán)重，一次風(fēng)與煤磨循環(huán)風(fēng)工作平衡點(diǎn)不易調(diào)整到位。改造后，系統(tǒng)問題得到解決，煤磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量由6.5t/h提高到9～10t/h。改后由2臺(tái)煤磨供4臺(tái)窯用煤。 

3.2　煤粉質(zhì)量 
　　
在煤粉制備系統(tǒng)運(yùn)行中，保證出磨溫度和袋除塵器前后壓差，使系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)壓及含塵量處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，粗粉分離器轉(zhuǎn)速由600r/min提高至800r/min，煤粉細(xì)度由12%～15%降至6%～8%(0.080mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩余)，水分由2.5%降至1.5%～2.0%。 

3.3　改用低揮發(fā)分煤 
　　
使用單通道燃燒器必須燒優(yōu)質(zhì)煙煤，成本較高，改用多通道燃燒器后，可燒低揮發(fā)分煤，成本較低。改造前后燒成用煤質(zhì)量變化見表1。  

在實(shí)施過程中，曾在窯上試燒低揮發(fā)分煤，結(jié)果表明，單通道燃燒器用低揮發(fā)分煤，經(jīng)常跑生料，提溫慢，影響正常生產(chǎn)，三通道燃燒器用低揮發(fā)分煤能正常煅燒熟料，多通道燃燒器用低揮發(fā)分煤不僅能正常煅燒熟料，而且對(duì)提高熟料質(zhì)量和節(jié)煤效果明顯。 

3.4　熟料質(zhì)量 
　　
我們對(duì)改造前后各一個(gè)月的熟料強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)見表2。 

通過比較可以看出，改造后用低揮發(fā)分煤，灰分含量較高，對(duì)熟料質(zhì)量不但沒有影響，而且各齡期強(qiáng)度都有不同程度的提高。 

3.5　節(jié)煤節(jié)電 
　　
項(xiàng)目實(shí)施后，一次風(fēng)比例減少至11%，二次風(fēng)增加，提高了熱利用率，應(yīng)用新型燃燒技術(shù)，提高煤粉燃燒效率和窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，使煤耗降低，煤粉制備系統(tǒng)與窯操作分開，工藝條件得到改善，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量增加，電耗降低，經(jīng)過測(cè)試，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗由原來的255kg/t降為234kg/t，煤磨電耗由38.5kWh/t降為27.9kWh/t。 

4　結(jié)論 

　　煤粉制備及燃燒系統(tǒng)改造后，煤磨產(chǎn)量大幅提高，電耗明顯下降，應(yīng)用多通道燃燒器使煤粉燃燒充分、操作方便、生產(chǎn)穩(wěn)定，提高熟料產(chǎn)量和質(zhì)量，降低熟料熱耗。