YC-三級預(yù)熱器加豎煙道窯尾系統(tǒng)
1 開發(fā)內(nèi)容
1.1 豎煙道
為了達(dá)到較高預(yù)熱效率和分解率，豎煙道設(shè)兩個縮口，使物料形成二次噴騰加紊流運(yùn)動，增加滯留料量，延長物料在豎煙道的停留時間。窯尾高溫氣體在下縮口內(nèi)與物料混合形成一個強(qiáng)烈攪動的渦流區(qū)，使溫度能分布均勻，減少局部過熱，以防止結(jié)皮和堵塞。豎煙道結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 豎煙道結(jié)構(gòu)
1.2 旋風(fēng)預(yù)熱器
在多級旋風(fēng)預(yù)熱器中，每級旋風(fēng)預(yù)熱器由旋風(fēng)筒、上升管道(風(fēng)道)、下料系統(tǒng)(包括料管、鎖風(fēng)閥、膨脹盒、溜子和撒料裝置)組成一個傳熱單元。見圖2。
圖2 旋風(fēng)預(yù)熱器的一個傳熱單元
1.2.1 旋風(fēng)筒
內(nèi)筒結(jié)構(gòu)設(shè)計為扁內(nèi)筒，使旋風(fēng)筒內(nèi)外筒之間形成一段狹窄通道，迫使氣流向下，減少粉塵向內(nèi)筒擴(kuò)散，由于內(nèi)筒入口截面積擴(kuò)大和氣體在內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的減少，而起到減小阻力的作用。
導(dǎo)流板與扁內(nèi)筒配合使用，可減少旋風(fēng)筒入口處切向流與旋轉(zhuǎn)流因碰撞形成的渦流損失。氣流中的物料在分離后被強(qiáng)制向下運(yùn)動，減少了向內(nèi)筒擴(kuò)散，提高了收塵效果，其分離效率可達(dá)到90%～95%。
1.2.2 下料系統(tǒng)
撒料板伸入風(fēng)管的深度和高度對物料和氣體的熱交換的影響是不可忽視的，撒料板使物料在風(fēng)管內(nèi)得到充分的分散，并撞擊打散小塊物料。
膨脹盒的作用:(1)在旋風(fēng)筒錐體等高的情況下可以增加錐度，減少物料的堵塞；(2)物料落入膨脹盒后在較大的切向速度作用下向邊壁運(yùn)動，即使鎖風(fēng)不好，也可以防止物料返回；(3)由于截面積的突然擴(kuò)大，減小上竄風(fēng)速，降低了對旋風(fēng)筒收塵效果的影響。
鎖風(fēng)閥靈活與否直接影響到上一級旋風(fēng)筒的分離效率。實踐證明:當(dāng)閥板開度10%～20%時，旋風(fēng)筒分離效率下降30%～50%，當(dāng)閥板開度達(dá)到30%～50%時，其分離效率下降70%～90%。
在預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)容易發(fā)生堵塞結(jié)皮的地方，設(shè)有捅灰門和吹掃裝置，保證系統(tǒng)在不正常時，能迅速處理及時恢復(fù)正常生產(chǎn)。
2 應(yīng)用情況
該窯尾系統(tǒng)是針對當(dāng)?shù)劁X礬土資源豐富為生產(chǎn)特種水泥而開發(fā)設(shè)計的，既可生產(chǎn)硫鋁酸鹽系列特種水泥，也可生產(chǎn)普通水泥。燒成系統(tǒng)工藝流程見圖3，配套的主要設(shè)備見表1。
| 序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 數(shù)量/臺 |
| 1 | 回轉(zhuǎn)窯 | Φ2.8m×44m；斜度 3.5%；窯速 0.437～2.185r/min ；55kW | 1 |
| 2 | 預(yù)熱器 | 三級旋風(fēng)＋豎煙道；C1: 2-Φ2500mm；C2 :Φ3600mm；C3 :Φ3600mm；豎煙道: Φ2200mm | 1 |
| 3 | 燃燒器 | 三通道噴煤管 | 1 |
| 4 | 增濕塔 | Φ3.85m×35m；處理風(fēng)量:120000m3/h | 1 |
| 5 | 電除塵器 | 15/7.5/3×8/0.4 | 1 |
| 6 | 高溫風(fēng)機(jī) | 2070SI.BB24；全壓5500Pa；風(fēng)量100000m3/h ；250kW | 1 |
| 7 | 煤磨 | Φ1.7m×2.5m；能力3t/h；95kW | 1 |
| 8 | 單筒冷卻機(jī) | Φ2.8m×28m | 1 |
圖3 燒成系統(tǒng)工藝流程圖
1.氣力提升泵；2.窯尾系統(tǒng)；3.回轉(zhuǎn)窯；4.單筒冷卻機(jī)；5.三風(fēng)道噴煤管；6.高溫風(fēng)機(jī)
該項目投產(chǎn)后，采用石灰石、砂巖、鐵粉及鋁質(zhì)校正原料鋁礬土4組分配料生產(chǎn)普通水泥。原料經(jīng)過預(yù)均化、配料、閉路粉磨、生料均化等措施，使入窯生料合格率達(dá)到85%以上，入窯生料及出窯熟料化學(xué)成分見表2。1997年5月我院對該生產(chǎn)線進(jìn)行達(dá)標(biāo)調(diào)試，對設(shè)備、自動化儀表進(jìn)一步調(diào)試完善，并加強(qiáng)質(zhì)量和生產(chǎn)管理。5月12～19日窯系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)7d，投料168h，平均臺時產(chǎn)量14.1t/h，日產(chǎn)量338.4t/d，熟料平均標(biāo)號58.4MPa，實現(xiàn)了調(diào)試達(dá)標(biāo)。正常生產(chǎn)時熟料強(qiáng)度值見表3，預(yù)熱器的參數(shù)見表4。
| Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | Σ | KH | SM | IM | |
| 生料 | 35.51 | 13.37 | 3.32 | 1.97 | 42.17 | 2.29 | 98.57 | 0.96 | 2.53 | 1.69 |
| 熟料 | 0.32 | 21.61 | 5.22 | 3.39 | 63.86 | 3.51 | 97.91 | 0.89 | 2.51 | 1.54 |
| C3S | C2S | C3A | C4AF | 細(xì)度 | 比表面積 /(m2/kg) | 凝結(jié)時間/(h:min) | 抗折強(qiáng)度/MPa | 抗壓強(qiáng)度/MPa | |||
| 初凝 | 終凝 | 3d | 28d | 3d | 28d | ||||||
| 54.45 | 19.89 | 8.08 | 10.31 | 5.0 | 303 | 1:52 | 2:50 | 5.5 | 8.6 | 31.1 | 58.4 |
| 指標(biāo) | 產(chǎn)量 /(t/d) | 窯尾溫度 /℃ | C3出口 | C2出口 | C1出口 | C1出口含塵 濃度/(g/m3) | 熱耗 /(kJ/kg) | 表觀分解率/% | |||
| 溫度/℃ | 壓力/Pa | 溫度/℃ | 壓力/Pa | 溫度/℃ | 壓力/Pa | ||||||
| 設(shè)計值 | 320 | 950～1000 | 840 | 2130 | 690 | 3000 | <380 | 4100 | <70 | <4100 | 50 |
| 標(biāo)定值 | 339 | 960 | 815 | 2100 | 670 | 2820 | 364 | 3860 | 59.15 | 4073.7 | 52 |
| 正常生產(chǎn)期間 | 320 | 950±50 | 830±20 | 2100±100 | 680±20 | 2900±100 | 380±20 | 3900±100 | 4100±50 | ≥48 | |
連續(xù)生產(chǎn)三年來，燒成系統(tǒng)運(yùn)行基本穩(wěn)定，鎖風(fēng)閥動作靈活，豎煙道、旋風(fēng)筒的參數(shù)等均達(dá)到了設(shè)計要求，但有時存在回轉(zhuǎn)窯后結(jié)圈及窯尾煙室結(jié)皮甚至堵塞現(xiàn)象，通過對結(jié)皮樣分析，硫含量高達(dá)14%，是造成結(jié)皮堵塞的主要原因，在生產(chǎn)中采用低硫煤并嚴(yán)格控制原料有害成分，使結(jié)圈結(jié)皮現(xiàn)象基本消除。經(jīng)過生產(chǎn)中不斷優(yōu)化調(diào)整，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，1998年全年熟料產(chǎn)量9.51萬t，水泥綜合電耗110kWh，熟料熱耗4105kJ/kg熟料，熟料平均標(biāo)號57.3MPa，水泥出廠合格率和富余標(biāo)號合格率均達(dá)100%。1999年5月，對燒成系統(tǒng)進(jìn)行了熱工標(biāo)定，其結(jié)果見表4。
3 結(jié)論
在日產(chǎn)熟料170～360t規(guī)模的預(yù)熱器窯中，三級筒加豎煙道構(gòu)成2-1-1的組合方式，吸收了五級旋風(fēng)預(yù)熱器和立筒預(yù)熱器的優(yōu)點，克服不足。該系統(tǒng)工藝簡單，性能可靠，對原料適應(yīng)性強(qiáng)，不易堵塞，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，建設(shè)投資低
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