我廠預(yù)分解窯存在的問題及技改經(jīng)驗(yàn)

引言 

　　我廠是在原正在建設(shè)中的Φ3.5m×145m、年產(chǎn)25萬t的水泥濕法生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上改為回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ3.5m×54m、日產(chǎn)1500t熟料的ILC型預(yù)分解窯，屬非標(biāo)準(zhǔn)型的生產(chǎn)線。自1993年正式投產(chǎn)以來，出現(xiàn)了一系列的工藝問題，生產(chǎn)一直徘徊不前，開開停停，頻繁點(diǎn)火開車，生產(chǎn)成本居高不下。為此，1999年4月，進(jìn)行了一次技術(shù)改造。 

1　技改內(nèi)容及優(yōu)化措施 

　　 
1.1　技改內(nèi)容 
　　我廠預(yù)熱分解系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)在原設(shè)計中直接采用了南方某廠日產(chǎn)2000t熟料的設(shè)計方案，主機(jī)設(shè)備見表1。該系統(tǒng)按日產(chǎn)1500t熟料的生產(chǎn)能力考核，預(yù)熱器規(guī)格偏大，窯爐煤粉無法按設(shè)計比例4.5∶5.5分配，制約系統(tǒng)工況的穩(wěn)定。而篦冷機(jī)就其能力來說，對生產(chǎn)影響不大。自1993年正式投產(chǎn)至本次技改之前，存在的問題歸納為:1)預(yù)熱器能力偏大，堵料、塌料現(xiàn)象較頻繁；2)C1出口氣體溫度偏高，含塵濃度較大。3)窯內(nèi)結(jié)長厚窯皮、結(jié)“大蛋”、結(jié)圈，造成熟料質(zhì)量欠佳，窯尾密封漏料現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至被迫停窯；4)“紅窯”現(xiàn)象較頻繁；5)篦冷機(jī)堆“雪人”及“紅河”現(xiàn)象嚴(yán)重。  

1.1.1　配料方案的調(diào)整 
　　
根據(jù)幾年來的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量情況，我廠提出相對提高硅率，減少煅燒時的液相量。確定三個率值的指標(biāo)為:KH=0.90±0.02，SM=2.5±0.1，IM=1.5±0.1。 

1.1.2　煤粉的控制 
　　
確定煤粉細(xì)度控制指標(biāo)為8.0%±1%，水分<1%。并采取一定措施，提高喂煤的穩(wěn)定性。 

1.1.3　三風(fēng)道噴煤管的正確使用 
　　
原三風(fēng)道噴煤管前端已彎曲，噴嘴輕微變形，火焰形狀分叉嚴(yán)重。為此更換成由天津院開發(fā)的新型三風(fēng)道噴煤管。并確定噴煤管合理的坐標(biāo)位置，同時加強(qiáng)內(nèi)外風(fēng)等調(diào)整手段，操作中控制適當(dāng)?shù)母G內(nèi)填充率。 

1.1.4　C1內(nèi)筒合理增長 
　　
技改前增濕塔下回灰螺旋輸送機(jī)回灰量大，因回灰螺旋輸送機(jī)能力不夠，機(jī)械故障時有發(fā)生。經(jīng)過適當(dāng)加長C1內(nèi)筒長度后，C1筒出口氣體溫度降低，氣料分離效率得到提高，增濕塔下回灰螺旋輸送機(jī)回灰量大大減少。 

1.1.5　ILC分解爐的改造 
　　原分解爐見圖1。 
　　  




　　圖1　技改前分解爐 

　　該分解爐屬FLS公司的第二代產(chǎn)品，窯氣與三次風(fēng)在上升煙道混合噴騰入爐，煤粉在分解爐錐部對稱噴入，爐頂為平頂并采用水平切向出口。自1993年生產(chǎn)以來，分解爐出口溫度與C5出口溫度倒掛現(xiàn)象嚴(yán)重，分解爐分解率低。天津院專家與我廠工程技術(shù)人員分析認(rèn)為燃燼度低是煤粉在分解爐內(nèi)滯留時間短，煤粉不完全燃燒所致。另外兩噴煤嘴在分解爐錐部對稱噴煤，易造成爐中“搶風(fēng)”現(xiàn)象，也是造成分解爐出口煤粉燃燼度低的原因之一。而燃燼度低易加重C5分解任務(wù)，易造成結(jié)皮堵塞。C4下料完全依靠窯風(fēng)帶起，上升煙道較長，阻力大，因缺少可效仿的先例，也因缺乏相應(yīng)的操作借鑒經(jīng)歷，曾經(jīng)因窯風(fēng)與三次風(fēng)匹配不合理，而造成爐內(nèi)形成“柱流”或“短路”。整個燒成工況很難穩(wěn)定。針對原分解爐狀況，以及為了提產(chǎn)，決定對原分解爐進(jìn)行改造。 

將分解爐柱體部分加長6.3m，上升煙道由原來的7.1m，改為高度僅為0.8m的膨脹節(jié)，以承受整個爐體，縮口直徑保持不變。在柱體部分增設(shè)上縮口，加強(qiáng)物料在爐內(nèi)形成二次噴騰，有利于燃料燃燒及物料分解。 
　　
將原單一噴騰型分解爐改為噴騰兼旋流復(fù)合型。三次風(fēng)由原上升煙道與窯氣混合噴入分解爐，改為由分解爐錐部右割向噴入，形成旋流效應(yīng)，三次風(fēng)管并有向下15.8°角。 
　　
C4下料由原上升煙道加入改為由分解爐柱體底部分兩路加入。 
　　
噴煤嘴由原錐體兩側(cè)對稱噴入，改為一個在三次風(fēng)管進(jìn)爐端正上方，柱體底部并下傾一定角度；另一個在三次風(fēng)管右側(cè)下方位置，并下傾一定角度。見圖2所示。 
　　 

圖2　技改后分解爐 

1.1.6　篦冷機(jī)的改造 
　　
我廠原篦冷機(jī)是Fuller往復(fù)式水平推動篦式冷卻機(jī)，采用兩段傳動。在投產(chǎn)初期由于長期薄料層運(yùn)行，引起篦板梁變形；篦板燒壞，更換頻繁；相對運(yùn)動部件接觸摩擦增大，運(yùn)行阻力電流大，篦速無法降低，厚料層操作客觀條件被破壞；加之篦冷機(jī)本體設(shè)備狀況難以保證，熱回收效率低；堆“雪人”及“紅河”現(xiàn)象嚴(yán)重，給相關(guān)工序帶來一系列的難題。技改中采用“充氣篦床”與普通篦床組合的復(fù)合篦床。在高溫淬冷區(qū)和部分熱回收區(qū)仍采用“充氣篦床”。其余大部分熱回收區(qū)和后續(xù)冷卻區(qū)仍采用普通篦床，依然是兩段傳動。這種“充氣篦床”的使用具有兩個特點(diǎn):1)高阻力；2)氣流高穿透性。當(dāng)料層波動時，仍可保持冷卻風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，確保冷卻效果并有利于料深層次的氣固熱交換，特別是對紅熱細(xì)料的冷卻更有特殊的作用，有利于消除“紅河”現(xiàn)象。并設(shè)有平衡風(fēng)系統(tǒng)，平衡風(fēng)系統(tǒng)由風(fēng)管引入篦床下的冷卻室，穿過篦床之間縫隙進(jìn)入料床，在“充氣篦床”下形成壓力，以防止料層中來自“充氣篦床”的高壓風(fēng)反竄到篦下風(fēng)室；同時利用平衡風(fēng)通過篦板之間的垂直間隙及橫向間隙上吹的作用，減少細(xì)熟料通過上述篦板間隙的下漏量。且在靠窯口端下方安裝了空氣炮，定時“噴吹”，以防止堆“雪人”。從我廠幾個月的使用來看，這種篦冷機(jī)熱回收率高，二次、三次風(fēng)溫提高幅度較大，降低了窯爐煤耗。“雪人”與“紅河”現(xiàn)象得到解決，使用效果顯著。 

2　技改后的工藝問題與解決措施 

　　 
2.1　技改后出現(xiàn)的工藝問題 
　　
歷經(jīng)近兩個月的技改后，6～7月份窯在調(diào)試中運(yùn)行狀況較歷史雖有所好轉(zhuǎn)，但原有的部分工藝問題依然存在。窯內(nèi)結(jié)長厚窯皮及結(jié)圈問題尚未得到解決，對熟料質(zhì)量影響較大，且窯尾密封漏料現(xiàn)象時有發(fā)生。正常的窯況維持時間不長，隨即各工藝參數(shù)均有著不同的惡化。在實(shí)際操作中，就感覺窯是在“硬撐”著運(yùn)行。窯況正常時，熟料質(zhì)量基本滿足要求，幾天后隨著窯況一天天惡化，發(fā)現(xiàn)經(jīng)篦冷機(jī)冷卻后的熟料中摻雜著一種質(zhì)地輕而松、形狀不規(guī)則的“黃料”，從熟料整體來看，升重基本滿足我廠的控制指標(biāo)1300±75g/L，fCaO超過控制指標(biāo)1.5%，當(dāng)這種“黃料”出現(xiàn)時，發(fā)現(xiàn)分解爐錐部及縮口有較重的結(jié)皮現(xiàn)象，清理后，“黃料”隨之減少或消失，幾小時后又依然如故。冷窯后，進(jìn)窯檢查發(fā)現(xiàn)窯尾煙室“兩腮”掛料結(jié)皮極嚴(yán)重，類似于“石鐘乳”，且縮口結(jié)皮嚴(yán)重。窯內(nèi)過渡帶附著厚厚的窯皮，打掉窯皮表層，內(nèi)層窯皮極類似于“黃料”。 

2.2　工藝問題分析與解決措施 
　　
針對上述現(xiàn)象，我們認(rèn)為煙室掛料結(jié)皮及縮口結(jié)皮是引起窯內(nèi)結(jié)長厚窯皮和結(jié)圈的關(guān)鍵因素；同時與分解爐錐部結(jié)皮也有著較大的關(guān)系?，F(xiàn)根據(jù)6月份生產(chǎn)過程進(jìn)行分析，我們將正常與非正常時窯況在喂料量及風(fēng)量基本一致的情況下，將分解爐周圍負(fù)壓變化趨勢進(jìn)行比較，見表2。正常窯況時，窯頭火焰有力、細(xì)長，且根據(jù)筒體溫度分布狀況和由于分解爐改造取消了原上升煙道，阻力相應(yīng)減小，三次風(fēng)管閥門按技改前控制，發(fā)現(xiàn)燒成帶有后移現(xiàn)象，于是適當(dāng)開大三次風(fēng)管閥門，并增大噴煤管內(nèi)流風(fēng)取得一定的效果。而非正常窯況時，窯頭火焰顯得無力，窯內(nèi)還原氣氛濃，過渡帶筒體溫度低。結(jié)合表2，不難看出，當(dāng)窯尾煙室掛料結(jié)皮及縮口結(jié)皮時，窯內(nèi)通風(fēng)受阻，爐中部負(fù)壓由正常時588Pa左右逐漸增大到784～1049Pa范圍。  

　分解爐在非正常時，三次風(fēng)量增大從而使?fàn)t內(nèi)氧含量增加，此時分解爐內(nèi)旋流效應(yīng)強(qiáng)，分解爐有一噴煤嘴又正好在三次風(fēng)管右側(cè)下方，那么在分解爐錐部就易形成局部高溫區(qū)，分解爐錐部結(jié)皮也就雪上加霜。清理縮口及分解爐錐部結(jié)皮時，發(fā)現(xiàn)有一定量的大顆粒在爐內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)。清理完畢后，窯內(nèi)通風(fēng)有所改善，熟料中摻雜的“黃料”明顯減少。所以對出現(xiàn)的“黃料”有一種觀點(diǎn)是:非正常時，當(dāng)爐內(nèi)大顆粒物料自重大于爐內(nèi)風(fēng)向上的力時，就直接由縮口“短路”下落入窯，從而造成熟料中摻雜一定量的“黃料”現(xiàn)象。再者因煙室掛料結(jié)皮、縮口結(jié)皮，造成窯內(nèi)還原氣氛濃，這樣不僅易在窯過渡帶結(jié)厚窯皮，且易加重?zé)熓医Y(jié)皮，于是就有另一種對“黃料”的認(rèn)識:“黃料”是由過渡帶窯皮引起的，原因是在還原氣氛濃的情況下，過渡帶易長窯皮且又易掉窯皮，所掉的窯皮經(jīng)篦冷機(jī)尾端錘式破碎機(jī)破碎后形成形狀極不規(guī)則的“黃料”。而經(jīng)清理縮口及爐錐部結(jié)皮及適當(dāng)關(guān)小三次風(fēng)管閥門，靈活控制窯風(fēng)與三次風(fēng)量合適比例，增強(qiáng)噴騰效應(yīng)及減少窯內(nèi)還原氣氛，熟料中摻雜的“黃料”基本得到暫時緩解。但這兩種相結(jié)合的辦法僅具有短期作用，隨著煙室掛料結(jié)皮、縮口結(jié)皮的不斷加重，最終停窯。7月份我們在煙室易掛料的地方安裝了空氣炮，但效果并不理想，煙室掛料結(jié)皮問題依然嚴(yán)重。煙室掛料結(jié)皮不但影響窯內(nèi)工況而且影響分解爐內(nèi)狀況，那么什么原因造成煙室掛料結(jié)皮呢？技改中，因全年生產(chǎn)任務(wù)重，時間緊，忽視了1998年7月份將窯尾密封由端面摩擦式改為側(cè)面摩擦式時，原窯尾斜坡基礎(chǔ)不變，而僅依靠加厚澆注料提高斜坡角度，沒有考慮到斜坡處通風(fēng)面積。 
　　
如圖3所示的h值是窯上端至窯尾斜坡的有效垂直距離為1.2m；爐底縮口的直徑為1.35m，所以我們可以看出，因窯尾通風(fēng)面積偏小，系統(tǒng)抽風(fēng)時，C5下料的部分料被風(fēng)帶起，形成類似于噴騰現(xiàn)象，這種入窯物料分解率一般都達(dá)到95%左右，粘性大，易在煙室的“兩腮”處掛料結(jié)皮。技改前分解爐的上升煙道雖有結(jié)皮現(xiàn)象，因入窯物料分解率低，且窯運(yùn)轉(zhuǎn)率也低，所以反映的不夠明顯。8月初停窯期間，我們將原窯尾斜坡約300mm厚的澆注料打掉了100mm厚，將h值由1.2m增大到1.3m。將縮口直徑由原來的1.35m減小到1.23m，將原縮口風(fēng)速由25～30m/s提高到30～35m/s，增強(qiáng)噴騰效應(yīng)。分解爐噴煤嘴位置合理與否，是影響爐錐部結(jié)皮的另一重要因素，因此適當(dāng)調(diào)整了噴煤嘴的位置。8月份生產(chǎn)過程中，我們加強(qiáng)控制三次風(fēng)與窯風(fēng)的匹配，窯爐用煤的合理比例，窯況明顯趨于穩(wěn)定，熟料質(zhì)量大幅度提高，熟料中摻雜的“黃料”得到了解決，分解爐錐部結(jié)皮減輕，窯內(nèi)結(jié)長厚窯皮及結(jié)圈問題得到解決，窯內(nèi)各帶分布合理，窯皮平整，圖4為技改前后窯筒體溫度分布對比圖。 
　　 



3　結(jié)語 

　　經(jīng)過這次技改，我廠目前窯運(yùn)轉(zhuǎn)率已大幅度提高，并順利通過達(dá)標(biāo)。熟料質(zhì)量較佳，電耗、煤耗、磚耗都較大幅度下降，窯日產(chǎn)量由原來設(shè)計的日產(chǎn)1500t，現(xiàn)提高到日產(chǎn)1630t左右。在此要特別提出，回轉(zhuǎn)窯窯速及主排風(fēng)機(jī)尚有再增產(chǎn)的能力，但由于該系統(tǒng)生料喂料部分未作改造，在實(shí)際生產(chǎn)中，喂料量雖有所提高，受喂料系統(tǒng)設(shè)備能力的限制，生料喂料系統(tǒng)始終處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，有待日后不斷完善。