立筒預(yù)熱器窯改造的途徑

1.1 改進型立筒預(yù)熱器技術(shù)(見圖1) 
   




  圖1 改進型立筒預(yù)熱器 
  1.一級旋風(fēng)筒;2.二級旋風(fēng)筒;3.三級旋風(fēng)筒;4.立筒;5.回轉(zhuǎn)窯 

  改進型立筒預(yù)熱器頂部采用兩或三級旋風(fēng)預(yù)熱器,下部采用兩缽立筒。旋風(fēng)預(yù)熱器的一級旋風(fēng)筒為2個,底級旋風(fēng)筒為1個,采用雙進風(fēng),其分離出的物料由立筒頂部中心進入立筒,使物料充分分散,避免貼壁下落,有利于物料預(yù)熱。由于其獨特的工藝布置和自身結(jié)構(gòu),減少了物料在立筒中的循環(huán)量,較大地提高了預(yù)熱器熱效率,從而使窯產(chǎn)量提高20%~30%,熱耗降低20%~35%。 
  1985~2001年,先后有十幾條生產(chǎn)線采用該項技術(shù)。目前,改進型立筒預(yù)熱器已經(jīng)形成從200~1000t/d系列,主要技術(shù)性能及指標(biāo)參數(shù)見表1。  

1.2 窯尾立筒內(nèi)加把火技術(shù) 
  1)窯尾立筒改作分解爐,三次風(fēng)利用預(yù)熱器廢氣預(yù)熱的空氣(見圖2)。 
    




  圖2 窯尾加把火的立筒窯系統(tǒng)(Ⅰ) 
  1.高溫風(fēng)機;2.增濕塔;3.三級預(yù)熱器;4.立筒;5.三次風(fēng)系統(tǒng);6.回轉(zhuǎn)窯;7.單筒冷卻機;8.窯尾煤粉倉;9.窯尾喂煤系統(tǒng);10.窯頭煤粉倉;11.窯頭喂煤系統(tǒng);12.燃燒器;13.一次風(fēng)機 

  此技術(shù)是在立筒底部噴入適量的煤粉,以提高預(yù)熱分解能力;為降低預(yù)熱器出口溫度,需在立筒頂部增加1~2級旋風(fēng)筒。但由于這種技術(shù)利用預(yù)熱器廢氣預(yù)熱三次風(fēng),三次風(fēng)溫不可能高,一般在150~300℃,不利于筒內(nèi)煤粉快速燃燒;且入窯物料仍從立筒底部入窯,熱交換時間短,成團物料不能分解;加上頂部旋風(fēng)筒能力限制,窯尾用煤量只能達到20%~30%。入窯物料分解率一般在30%~40%之間。 
  

技改范圍及內(nèi)容:校核技改后設(shè)備配套情況,一般應(yīng)改造窯尾立筒預(yù)熱器;高溫排風(fēng)機;窯尾廢氣系統(tǒng);冷卻機;增設(shè)窯尾喂煤系統(tǒng);生料制備系統(tǒng)增容等。 
  應(yīng)用實例:赤峰元寶山Φ3m×45m立筒窯改造 
  改前狀況:1985年建成,設(shè)計規(guī)模11.5萬t/年,窯設(shè)計產(chǎn)量12t/h。實際最高年產(chǎn)水泥9萬t,窯產(chǎn)量9t/h。 
  改造方案及主要內(nèi)容:1992年利用原窯尾框架,采用帶半分解的三級預(yù)熱器,頂級出口加設(shè)一空氣預(yù)熱器,為爐子提供熱風(fēng)作為燃燒空氣,窯尾喂煤25%~35%。 
  改造投資:窯尾預(yù)熱器帶加把火總設(shè)備費130萬元,包括全廠系統(tǒng)改造總投資660萬元。 
  改造停窯期:30d。 
  改造效果:窯臺時由9~10t/h提高到17~18t/h,增產(chǎn)66.7%;熱耗由6307.6kJ/kg降到4182kJ/kg;年增熟料4.8萬t,水泥5.85萬t;每年節(jié)煤1.1萬t,合219萬元,大大改善了企業(yè)經(jīng)濟狀況,僅1993年4~8月即實現(xiàn)利稅140萬元。 
  2)窯尾立筒改作分解爐,三次風(fēng)從窯頭大窯門罩抽出(見圖3)。 
   




  圖3 窯尾加把火的立筒窯系統(tǒng)(Ⅱ) 
  1.高溫風(fēng)機;2.增濕塔;3.三級預(yù)熱器;4.立筒;5.三次風(fēng)管;6.回轉(zhuǎn)窯;7.單筒冷卻機;8.窯尾煤粉倉;9.窯尾喂煤系統(tǒng);10.窯頭煤粉倉;11.窯頭喂煤系統(tǒng);12.燃燒器;13.一次風(fēng)機 

  此技術(shù)由于三次風(fēng)從窯頭大窯門罩抽出,三次風(fēng)溫提高(一般可達700℃以上),有利于筒內(nèi)煤粉快速燃燒。窯尾用煤量可達30%~40%。入窯物料分解率能達到40%~60%。 
  改造范圍及內(nèi)容基本同立筒加把火技術(shù)(Ⅰ),不同的是改窯頭罩為大窯門罩,從大窯門罩抽三次風(fēng)。技改投資、停窯期基本同立筒加把火技術(shù)(Ⅰ)。 
  技改效果好于立筒加把火技術(shù)(Ⅰ)。 
1.3 應(yīng)用窯外分解技術(shù)改造立筒預(yù)熱器窯(見圖4) 
   




  圖4 預(yù)分解立筒窯系統(tǒng) 
  1.高溫風(fēng)機;2.增濕塔;3.分解爐;4.四級預(yù)熱器;5.三次風(fēng)管;6.回轉(zhuǎn)窯;7.單筒冷卻機;8.窯尾煤粉倉;9.窯尾喂煤系統(tǒng);10.窯頭煤粉倉;11.窯頭喂煤系統(tǒng);12.燃燒器;13.一次風(fēng)機 

  此技術(shù)原理是將原立筒改造為噴騰式或旋流噴騰式分解爐,原1~2級旋風(fēng)預(yù)熱器改造為四級。改造后,通過三級預(yù)熱器預(yù)熱的物料從立筒底部進入分解爐分解,出立筒分解爐物料經(jīng)第四級旋風(fēng)預(yù)熱器收集后進入窯內(nèi);三次風(fēng)從窯頭大窯門罩抽出,從立筒底部引入分解爐。煤粉從其三次風(fēng)入口上方噴入。 
 

此技術(shù)三次風(fēng)溫可達700~800℃,有利于筒內(nèi)煤粉快速燃燒;窯尾用煤量可達55%~60%;入窯物料分解率能達到80%~90%。 
  技改范圍及內(nèi)容: 
  1)利用原有預(yù)熱器框架及原有立筒和可用旋風(fēng)筒,增設(shè)輔助框架,改窯尾立筒預(yù)熱器為預(yù)熱器分解爐系統(tǒng); 
  2)窯頭增設(shè)分解爐喂煤系統(tǒng); 
  3)冷卻機作增加能力改造或換大規(guī)格; 
  4)煤磨系統(tǒng)作擴容改造; 
  5)改造窯中傳動裝置,將窯最高轉(zhuǎn)速提高到3~3.2r/min; 
  6)改造窯尾廢氣系統(tǒng)(更換高溫風(fēng)機,改造增濕塔,改造或更換窯尾除塵器); 
  7)改窯頭罩為大窯門罩,加設(shè)三次風(fēng)管; 
  8)生料制備系統(tǒng)增容改造; 
  9)水泥粉磨系統(tǒng)擴容; 
  10)輔機能力改大,以適應(yīng)提高產(chǎn)量的需要; 
  11)其他改造如窯頭燃燒器、穩(wěn)料、計量及檢測等。 
  技改投資:隨技改內(nèi)容變化而變化,一般為700~1000萬元。 
  停窯期:約2~3個月。 
  改造效果:窯臺時可提高100%~150%;燒成熱耗可降低50%~100%;水泥綜合電耗可降至110kWh/t。 
1.4 完全預(yù)分解技術(shù)改造 
  完全預(yù)分解技術(shù)改造是將原立筒預(yù)熱器完全拆除或僅保留原有土建框架,安裝新型四級或五級預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)。 
  技改范圍及內(nèi)容基本同1.3項,唯一的區(qū)別是完全廢棄原立筒預(yù)熱器。 
  技改投資:隨技改內(nèi)容變化而變化,一般為800~1200萬元。 
  停窯期:約2~3個月。 
  改造效果:好于1.3項改造途徑。 
  應(yīng)用實例:山東廠1號窯(Φ3m×45m) 
  改前狀況:每年熟料產(chǎn)量僅6萬t左右,平均臺時產(chǎn)量9~10t/h。 
  改造內(nèi)容:扒掉立筒等窯尾系統(tǒng)和老式小生料磨,新建預(yù)熱器塔架,采用我院HF3-5/700型分解爐,新建窯尾廢氣處理系統(tǒng);新建生料均化庫;提高窯速;生料磨采用加裝輥壓機、打散分級機;改造篦冷機等。 
  投資:~4500萬元。 
  效果:生料磨產(chǎn)量由25~30t/h提高到55t/h以上,滿足了擴容需要,電耗由原33kWh/t降為20.74kWh/t。窯產(chǎn)量達750~800t/d,改造當(dāng)年生產(chǎn)熟料16.8萬t,達產(chǎn)率80%;第二年即超過21萬t,實現(xiàn)年達產(chǎn)。該系統(tǒng)經(jīng)工廠在原基礎(chǔ)上稍作改造后,日產(chǎn)甚至超過900t/d。 
1.5 改造為五級預(yù)熱器窯 
  五級預(yù)熱器技術(shù)已經(jīng)成熟,許多五級預(yù)熱器窯已經(jīng)達標(biāo)達產(chǎn)。對于不適合采用預(yù)分解技術(shù)改造的立筒預(yù)熱器窯可改造為五級預(yù)熱器窯,改造費用比采用預(yù)分解技術(shù)改造低,但效果不及采用預(yù)分解技術(shù)改造。 

2 幾種改造途徑比較 

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