最大程度提高現(xiàn)有預(yù)分解窯生產(chǎn)潛力

早期投產(chǎn)的預(yù)分解窯，通過技術(shù)改造，均能提高產(chǎn)量和降低能耗，印度Holtec咨詢公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為，改造后熱耗減少32.7～8.36kJ/kg熟料，電耗降低3～5kWh/t水泥?，F(xiàn)將該公司對(duì)一臺(tái)?5.6m×86m、產(chǎn)量7000t/d熟料的預(yù)分解窯的改造評(píng)估如下：

1　窯的潛在產(chǎn)能

窯的規(guī)格以及容積負(fù)荷、熱負(fù)荷是評(píng)估產(chǎn)能的主要標(biāo)準(zhǔn)，生料的化學(xué)成分、礦物結(jié)構(gòu)、細(xì)度和均化程度也是評(píng)估的重要因素，生產(chǎn)所用的石灰飽和系數(shù)、硅酸率、＞45μm的石英顆粒、＞125μm的碳酸鈣顆粒也是關(guān)鍵參數(shù)。若生料成分均勻且易煅燒，就能達(dá)到較高的容積負(fù)荷，窯的評(píng)估參數(shù)見表1。

表1　預(yù)分解窯評(píng)估參數(shù)（易燒性好且均化較好的生料）

窯規(guī)格?5.6m×86m，有效容積1729m3，容積負(fù)荷4.05t/d·m3，產(chǎn)量7000t/d，若按容積負(fù)荷5.5t/d·m3估算，該窯通過技術(shù)改造，產(chǎn)量可達(dá)9500t/d。對(duì)生產(chǎn)線改造所進(jìn)行的窯的有關(guān)參數(shù)評(píng)估如表2。

2　系統(tǒng)裝備主要改造措施

2.1預(yù)熱器

窯產(chǎn)量和原料水分是決定預(yù)熱器級(jí)數(shù)和系列的關(guān)鍵。現(xiàn)使用的低壓損預(yù)熱器，具有分離效率高，壓損低的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)熱器性能可通過溫度、壓力和氧含量等數(shù)值來評(píng)估，其評(píng)估數(shù)值見表3。

各級(jí)預(yù)熱器壓損和上升管道的風(fēng)速均按改造確定的產(chǎn)能計(jì)算，若壓損超過正?？山邮艿臄?shù)值，按如下措施進(jìn)行改造。

·低壓損、高效預(yù)熱器置換現(xiàn)預(yù)熱器。

·增加頂部預(yù)熱器的數(shù)量，由2個(gè)增至3個(gè)。

·增加預(yù)熱器級(jí)數(shù)。

·通過采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行計(jì)算（CFD），改變預(yù)熱器形狀，降低壓損和提高分離效率。

·擴(kuò)大上升煙道截面或更換截面大的上升煙道。

·降低撒料盒高度約0.5m，使之撒料均勻。

·更換下料管內(nèi)撒料閥，提高鎖風(fēng)性能。

·減少預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)各裝備的漏風(fēng)。

·對(duì)現(xiàn)有預(yù)熱器系統(tǒng)塔架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

2.2分解爐

分解爐內(nèi)燃料提供的熱量供生料加熱和碳酸鈣分解用，數(shù)量約占總量的60%～70%，爐內(nèi)燃料燃燒受各種工況的影響。

·燃料在分解爐內(nèi)燃燒性能不完全一致，爐的長(zhǎng)度需滿足燃料完全燃燒，使用廢燃料的煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間為6～8s。

·碳酸鈣分解起始溫度為600～700℃，終止溫度為900～1000℃，呈S型曲線（圖1）。曲線形狀和位置隨生料性能及工況變化而有所改變。

·入爐燃料顆粒需均勻分布在煙氣內(nèi)，使之與氧較好混合燃燒。

·由上升煙道入爐的煙氣必須與三次風(fēng)管入爐的空氣較好混合，以利于燃料燃燒。

表2　窯的主要評(píng)估項(xiàng)目及評(píng)估值

表3　預(yù)熱器評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)值

·入爐生料需均勻分布在燃燒部位煙氣內(nèi)，以利于生料加熱分解。

分解爐內(nèi)，一般不易燃燒的燃料按煙氣停留時(shí)間6～8s進(jìn)行估算，若低于上述數(shù)值，可按下述方式提高數(shù)值：

·延伸現(xiàn)有分解爐長(zhǎng)度，延長(zhǎng)煙氣停留時(shí)間。

圖1　碳酸鈣分解S曲線溫度

·若分解爐長(zhǎng)度延長(zhǎng)有困難，安裝新的滿足設(shè)計(jì)需求的分解爐。

·將現(xiàn)有生產(chǎn)的離線（SLC）分解爐改為在線（ILC）分解爐。

·用燃燒效率高的燃燒器置換現(xiàn)有燃燒器。

2.3熟料冷卻機(jī)

最新型式的篦式冷卻機(jī)熟料負(fù)荷為45t/d·m2，所需冷風(fēng)量為1.8～2.0m3（標(biāo)）/kg熟料。

按設(shè)定的熟料產(chǎn)量及上述數(shù)值對(duì)現(xiàn)有篦冷機(jī)進(jìn)行估算，若高出上述兩項(xiàng)數(shù)值，需增加篦冷機(jī)面積和冷風(fēng)量，使之低于上述數(shù)值。一般改造方式如下：

·增加現(xiàn)有冷卻機(jī)的篦床冷卻單元模塊，通過延伸篦冷機(jī)長(zhǎng)度以增加篦床冷卻面積。

·在厚層篦冷機(jī)前端，安裝7～8排空氣梁不動(dòng)篦板，以增加入窯二次空氣和入爐三次空氣溫度。

·將現(xiàn)有冷卻機(jī)篦床改為新型高效移動(dòng)式篦床。

·更換合適的風(fēng)機(jī)或改變電機(jī)轉(zhuǎn)速以提高冷風(fēng)量。

·在篦冷機(jī)中溫部位，設(shè)置輥式破碎裝置。

必須對(duì)篦冷機(jī)裝備、電機(jī)及液壓系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改造，以滿足產(chǎn)能擴(kuò)大的需求。

2.4預(yù)熱器、篦冷機(jī)廢氣風(fēng)機(jī)

預(yù)熱器煙氣容量一般為1.4～1.6m3（標(biāo)）/kg熟料，其數(shù)值變化與原燃料性能、生產(chǎn)熱耗、過剩空氣量、漏風(fēng)量等有關(guān)。舉例如下：7000t/d生產(chǎn)線，煙氣容量為1.5m3（標(biāo)）/kg熟料，按上值計(jì)算9500t/d生產(chǎn)線的煙氣容量為593.750m3（標(biāo)）/h（1.5×9500×100/24）。冷卻機(jī)廢氣量是由冷風(fēng)鼓入量加漏風(fēng)量，減去入窯二次風(fēng)量、入爐三次風(fēng)量以及烘干有關(guān)原燃料的風(fēng)量，按一般廢氣量為1.1m3（標(biāo)）/kg（此廢氣可供余熱發(fā)電），產(chǎn)量為9500t/d計(jì)算，則廢氣量為935.416m3（標(biāo)）/h。

由于產(chǎn)量從7000t/d增至9500t/ d，必須增大風(fēng)量，增大風(fēng)量的方法有：

·若產(chǎn)量增加量較小，通過優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)風(fēng)機(jī)，可增大5%～8%的風(fēng)量?！ぐ丛O(shè)計(jì)需求，更換新的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓可按下式估算：P2/P1=生產(chǎn)線2產(chǎn)量/生產(chǎn)線1產(chǎn)量

風(fēng)機(jī)改變則所需風(fēng)量及風(fēng)壓均改變，與此相匹配的電機(jī)功率轉(zhuǎn)速均需計(jì)算后確定。此外，計(jì)算時(shí)需考慮預(yù)熱器煙氣溫度和篦冷機(jī)廢氣溫度等，必要時(shí)應(yīng)考慮煙氣內(nèi)含塵濃度對(duì)煙氣容量的影響。

3　結(jié)束語

對(duì)現(xiàn)有水泥廠生產(chǎn)線產(chǎn)能改造，有助于降低生產(chǎn)費(fèi)用，用新技術(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線，可優(yōu)化生產(chǎn)操作，降低能耗，提高產(chǎn)量，有利于生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。

陳友德編譯自

No.12/2013

International Cement Review