5000T/D熟料生產(chǎn)線爐TDF缺陷淺析

　　安徽省池州海螺公司有2條5000T/D熟料生產(chǎn)線,是由天津水泥設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的,于2002年投產(chǎn).因?yàn)楦鞣矫嬖?運(yùn)行效果不很理想,尤其窯系統(tǒng)波動(dòng)較大,我們利用檢修機(jī)會(huì)多次對(duì)系統(tǒng)改造,取得了一定成績,在此作一總結(jié)

　　一、系統(tǒng)存在的問題

　　1、窯尾煙室不時(shí)有正壓噴灰現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)煙室密封處漏紅料。

　?。?、預(yù)熱器系統(tǒng)阻力高,負(fù)壓波動(dòng)較大。分解爐出口溫度很不穩(wěn)定。在產(chǎn)量達(dá)到5000Ｔ/Ｄ時(shí),預(yù)熱器出口壓力達(dá)到-5800～-6000Pa, 壓阻不定期出現(xiàn)400～6000Ｐa的波動(dòng),C₃～C₅錐部壓力波動(dòng)最為明顯.

　　3、C₅出口溫度（一般在900～910℃）比分解爐出口溫度（一般控制在880～890℃）要高10～15℃，表明煤粉存在后燃現(xiàn)象。 伴隨系統(tǒng)壓力波動(dòng),預(yù)熱器出口不時(shí)出現(xiàn)CO（0.1％～2.0％），嚴(yán)重時(shí)造成窯尾電除塵器跳停。

　　4、窯頭罩負(fù)壓難以控制， 窯頭廢氣溫度長期在320℃左右,危害窯頭排風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

　　5、熟料質(zhì)量不穩(wěn)定，黃心料難以消除，f-CaO極易超標(biāo)。

　　通過綜合分析，認(rèn)為該分解爐設(shè)計(jì)有一定缺陷，爐內(nèi)流場不合理,預(yù)熱器系統(tǒng)塌料，造成上述現(xiàn)象。

　　二、問題分析

　　１、分解爐流場分析

　　TDF分解爐是在DD爐基礎(chǔ)上改造的,帶有雙縮口, 錐部近壁區(qū)軸向風(fēng)速的分布規(guī)律為純噴騰流,表現(xiàn)為近壁區(qū)的回流區(qū)和渦流區(qū)(如圖1所示)。回流會(huì)造成物料的大量返混,對(duì)物料的分散和均布產(chǎn)生不良影響,惡化燃燒與分解反應(yīng)的環(huán)境。 兩股三次風(fēng)入爐后,爐內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于水平方向流與垂直噴騰流的簡單迭加,兩者間相互干擾減弱,爐內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)旋流,所以爐壁區(qū)域風(fēng)速極低。

C₄物料入爐后,大部分物料會(huì)貼壁運(yùn)動(dòng),存在明顯的中稀邊濃現(xiàn)象,物料在爐內(nèi)均布性欠佳. 邊壁區(qū)風(fēng)速低,物料濃度高,容易塌料，而爐內(nèi)中心區(qū)軸向風(fēng)速很大,徑向和切向風(fēng)速很低,進(jìn)入中心區(qū)的物料難

　　以向壁面遷移,很快被中心氣流攜出. 物料在爐內(nèi)停留時(shí)間很短,返混基本只出現(xiàn)在底部錐體部分,在中部縮口上方基本沒有物料返落現(xiàn)象.氣體和物料停留時(shí)間過短,燃燒與反應(yīng)環(huán)境不理想,容易產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)資料,該分解爐規(guī)格為Φ7.4m×27m,有效容積為848m3,生料在爐內(nèi)停留時(shí)間僅2.35s,比其他類型分解爐低得多,難以滿足生料分解和煤粉完全燃燒的要求.

　　爐雙縮口的作用,尤其是中部縮口對(duì)改善物料分布效果不明顯,錐部返混物料完全依賴于縮口處的噴騰風(fēng)速帶起.
根據(jù)理論計(jì)算, 窯尾縮口處風(fēng)速應(yīng)達(dá)到25～30m/s.實(shí)際上受分解爐物料返混和三次風(fēng)的影響,抑制了窯內(nèi)通風(fēng),縮口風(fēng)速達(dá)不到25m/s.錐部的高濃度返混物料因無法被完全帶起,會(huì)不定期的產(chǎn)生塌料現(xiàn)象.

　　2、 窯系統(tǒng)異?，F(xiàn)象分析

　　爐內(nèi)塌料導(dǎo)致大量未分解的生料進(jìn)入窯內(nèi),在窯尾分解產(chǎn)生大量的ＣＯ２,,惡化窯的煅燒,所以燒出的熟料質(zhì)量很差,窯產(chǎn)量很低,并且窯頭容易竄生料.這種結(jié)粒不均的熟料進(jìn)入篦冷機(jī)后, 冷卻效果很差,導(dǎo)致二次風(fēng)溫很低,窯頭廢氣溫度反而很高,無疑增加了窯頭排風(fēng)機(jī)的負(fù)荷,即便風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行,窯頭罩還是經(jīng)常有正壓現(xiàn)象.

　　分解爐設(shè)計(jì)阻力為1200～1500Ｐa但在實(shí)際運(yùn)行中,受錐部物料返混塌料和三次風(fēng)的影響,對(duì)窯內(nèi)通風(fēng)阻滯作用較明顯,系統(tǒng)阻力增高,爐出口負(fù)壓一般達(dá)到2000～2400Pa據(jù)了解,這種窯系統(tǒng)阻力普遍偏高, 產(chǎn)量達(dá)到5000T/D時(shí), 預(yù)熱器出口壓損會(huì)達(dá)到6000Pa,這是其分解爐的結(jié)構(gòu)所決定的. 在塌料現(xiàn)象發(fā)生時(shí),窯尾出現(xiàn)正壓,甚至倒紅料,燒壞窯尾密封石墨塊. 我公司, 號(hào)窯曾發(fā)生一次嚴(yán)重塌料,2min內(nèi)窯電流從正常的600～700Ａ下降到100Ａ左右, 生料粉將窯頭電除塵器拉鏈機(jī)壓死,被迫止料烘窯.

　　窯尾出現(xiàn)的大量ＣＯ２, 還導(dǎo)致窯內(nèi)通風(fēng)受抑制,造成入窯二次風(fēng)的風(fēng)量減少,窯頭火焰外逼,導(dǎo)致黃心料的出現(xiàn). 窯尾溫度一般不高,在900℃左右,也是爐內(nèi)塌料和窯尾物料發(fā)生分解反應(yīng)大量吸熱的反證.同時(shí)因?yàn)槲锪先霠t后,邊壁區(qū)大量物料返混易塌
料,中心區(qū)物料很快被氣流攜帶走,所以發(fā)生碳酸鹽分解反應(yīng)的物料量變化大,需要的熱量不穩(wěn)定,分解爐出口溫度波動(dòng)很大,難以穩(wěn)定. 進(jìn)而導(dǎo)致未分解的物料入窯,窯工況紊亂.

　　窯尾密封采用石墨塊式密封, 漏風(fēng)現(xiàn)象極其嚴(yán)重.根據(jù)一)二線現(xiàn)場實(shí)際標(biāo)定數(shù)據(jù),窯尾煙室處氧含量高達(dá)5％～8％完全由窯尾大量漏風(fēng)造成,必須進(jìn)行徹底改造（如采用氣缸壓緊式密封）窯尾氧含量能達(dá)到正常的1％～2％。
有的公司在窯運(yùn)行一段時(shí)間后,分解爐下部縮口澆注料磨損導(dǎo)致內(nèi)徑增大,風(fēng)速更低,塌料現(xiàn)象日益嚴(yán)重,幾乎無法維持正常生產(chǎn).據(jù)了解,有的廠為保證出窯熟料質(zhì)量, 將分解爐出口溫度控制很高, 達(dá)到950℃甚至1000℃以上,熟料質(zhì)量會(huì)有所好轉(zhuǎn). 但這樣不能解決分解爐的物料返混塌料問題,反而造成系統(tǒng)嚴(yán)重結(jié)皮,旋風(fēng)筒極容易堵料,得不償失.

　　3、解決方法

　　將TDF爐和ＤＤ爐作個(gè)比較：ＤＤ爐上撒料箱位于三次風(fēng)入口上方,而TDF爐上Ｃ４下料處設(shè)有2個(gè)撒料箱（見圖1）其中低位撒料箱2位置不盡合理,高點(diǎn)撒料箱’ 也僅有部分處于三次風(fēng)上方,物料入爐后在渦流作用下塌料.
筆者了解到部分廠為解決分解爐的塌料問題,主要采取縮小窯尾縮口直徑和關(guān)小三次風(fēng)擋板的方法.其目的是提高分解爐錐部噴騰風(fēng)速,強(qiáng)行將返混物料帶起,避免塌料. 縮小窯尾縮口直徑或大幅關(guān)小三次風(fēng)擋板后, 窯工況會(huì)有所好轉(zhuǎn), 產(chǎn)量一般維持在5000～5200Ｔ/Ｄ，系統(tǒng)壓損達(dá)到6500～7000Ｐa熟料燒成工序電耗基本在33～36kWt/t。而采用其他形式分解爐的同規(guī)格窯,產(chǎn)量能達(dá)到5600～5800t/h燒成工序電耗較優(yōu),一般在27～29kWh/t.要根本上解決塌料問題,還是從分解爐結(jié)構(gòu)上著手. 我們經(jīng)過多次試驗(yàn),將C4撒料箱移到三次風(fēng)入口上方,兩撒料箱上下布置或并作一個(gè)撒料箱,這樣物料入爐后能很快分散并被三次風(fēng)攜帶上升,不會(huì)到錐部返混進(jìn)而塌料.

　　安徽池州公司2號(hào)窯將撒料箱移位后,徹底解決了塌料現(xiàn)象,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,熟料f-CaO 控制在1.0%以下,質(zhì)量合格率保持在92%以上. 我們準(zhǔn)備在1號(hào)窯檢修時(shí)也進(jìn)行分解爐改造,解決窯尾倒料問題.

　　但是,TDF分解爐固有的容積偏小, 物料停留時(shí)間短及煤粉不完全燃燒的問題,還需要進(jìn)一步探索改造. 在分解爐出口擬增加鵝頸管,希望能夠彌補(bǔ)該分解爐存在的缺陷,達(dá)到穩(wěn)產(chǎn))優(yōu)質(zhì))高產(chǎn)和低消耗的目標(biāo).