吳偉方 陳曉宏 張 杰 張曉麗

上海南方水泥有限公司，浙江 湖州 313100

5 000 t/d熟料生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)的技改

吳偉方 陳曉宏 張 杰 張曉麗

上海南方水泥有限公司，浙江 湖州 313100

我廠5 000 t/d熟料生產(chǎn)線窯尾系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造采用增大分解爐爐容并增設(shè)鵝頸管、延長(zhǎng)物料在分解爐內(nèi)停留時(shí)間、改變?nèi)物L(fēng)管進(jìn)風(fēng)形式、更換撒料箱和鎖風(fēng)閥、更換窯尾燃燒器、調(diào)整分解爐噴煤管角度等措施，提高熱交換效率和分解率，以期降低燒成系統(tǒng)熱耗。

燒成系統(tǒng) 分解爐 擴(kuò)容

0 引言

長(zhǎng)興南方水泥有限公司5 000 t/d預(yù)分解窯水泥熟料生產(chǎn)線于2003年11月竣工點(diǎn)火。預(yù)分解系統(tǒng)采用雙系列5級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器+DD分解爐，配套Φ4.8 m× 72 m回轉(zhuǎn)窯和119.3 m2篦冷機(jī)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5 000 t/d，實(shí)際產(chǎn)量6 000 t/d，標(biāo)煤耗為112 kg/t-cl。

該預(yù)分解系統(tǒng)是按5 000 t/d生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)的，經(jīng)過(guò)7年的生產(chǎn)后，已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)產(chǎn)量，同國(guó)內(nèi)一些同產(chǎn)能生產(chǎn)線相比，受當(dāng)時(shí)燒成技術(shù)的局限，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在分解爐容積不足，預(yù)熱器的換熱功能被削弱，熟料燒成熱耗偏高。如果要降低系統(tǒng)熱耗，必須對(duì)燒成系統(tǒng)進(jìn)行技改。

1 改造前主要存在的問(wèn)題

（1）C1出口風(fēng)溫在350～360 ℃區(qū)間內(nèi)波動(dòng)。（2）分解爐出口溫度890～910 ℃。

（3）三次風(fēng)分兩路進(jìn)分解爐，風(fēng)量不易平衡，管路較長(zhǎng)且彎頭多、水平積灰段長(zhǎng)；三次風(fēng)進(jìn)口在直筒部位，喂煤點(diǎn)布置在進(jìn)風(fēng)口上，占用分解爐3 m直筒高度，相當(dāng)于減少了分解爐有效容積。

（4）各級(jí)旋風(fēng)筒間的連接風(fēng)管上的撒料裝置安裝位置偏高，物料進(jìn)入風(fēng)管后的運(yùn)動(dòng)距離較短，氣料換熱時(shí)間不充足。

（5）窯頭、窯尾送煤風(fēng)機(jī)、凈風(fēng)機(jī)風(fēng)量較大，窯頭凈風(fēng)機(jī)內(nèi)外風(fēng)由兩臺(tái)風(fēng)機(jī)供風(fēng)，外風(fēng)壓頭較高；窯尾送煤風(fēng)機(jī)系統(tǒng)冷風(fēng)量大，造成煤耗、電耗都受影響。

2 主要技改內(nèi)容

2.1 分解爐容積擴(kuò)大

改造前的分解爐，直筒高度只有22 m，而且被三次風(fēng)管接口占用了約3 m?？?cè)莘e偏小，必須擴(kuò)大分解爐容積。

改造前分解爐頂部正上方有1個(gè)Φ5 700 mm孔，用于分解爐頂部耐火襯料施工用，此Φ5 700 mm孔至上一層樓面之間無(wú)設(shè)備占用，正好可以用以加高分解爐。受Φ5 700 mm孔所在平面上C4旋風(fēng)筒的局限，分解爐直徑只能設(shè)計(jì)為Φ7 400 mm（與原分解爐直徑相同）。分解爐在通過(guò)Φ5 700 mm孔處由于結(jié)構(gòu)梁的限制，必須縮小直徑，只能設(shè)置縮口和膨脹節(jié)，按此布置后分解爐增加的重量分布在Φ5 700 mm孔所在平面上，與原分解爐的支座不在同一層樓面，這樣框架結(jié)構(gòu)受力較為合理。

加高后的分解爐保留大部分殼體，比原分解爐增高12.5 m，直筒部分高度達(dá)到34.5 m。原分解爐直筒部分有效容積823 m3，加高后可增加467 m3，比原有效容積增加了57%，達(dá)到1 290 m3。

熟料產(chǎn)量5 900 t/d時(shí)，原分解爐內(nèi)氣體停留時(shí)間為2.2 s。加高分解爐后，氣體停留時(shí)間為3.6 s。

2.2 增設(shè)分解爐-C5旋風(fēng)筒管道（鵝頸管）

分解爐加高后出風(fēng)口位置向上移動(dòng)了約13 m，需要增設(shè)一根“鵝頸管”把分解爐與兩個(gè)C5旋風(fēng)筒聯(lián)接起來(lái)。由于框架梁的限制，鵝頸管若設(shè)計(jì)成圓柱體，其截面積較小將不能滿足要求，只能根據(jù)框架梁的位置把鵝頸管設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體，才能獲得最大的截面積。

鵝頸管總高度約為18 m，有效容積330 m3。增設(shè)鵝頸管后，熟料產(chǎn)量5 900 t/d時(shí)，管內(nèi)氣體停留時(shí)間為1.0 s。

技改后，分解爐+鵝頸管的有效容積達(dá)到1 620 m3，比之前增加了97%，對(duì)煤粉燃燒、氣固換熱、CaCO3分解等將有明顯的改善作用，C5旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口溫度將有明顯下降，整個(gè)預(yù)熱器的溫度將整體下降。

由于需要增加鵝頸管連接C5旋風(fēng)筒，則現(xiàn)有C5旋風(fēng)筒的旋向要進(jìn)行調(diào)整以便與鵝頸管連接。

改造前后分解爐系統(tǒng)工藝參數(shù)對(duì)比見表1。

2.3 更換C5旋風(fēng)筒蝸殼

原分解爐出風(fēng)口與C5旋風(fēng)筒直接相聯(lián)，增設(shè)鵝頸管后必須對(duì)C5蝸殼進(jìn)風(fēng)口方向進(jìn)行改動(dòng)。原C5旋風(fēng)筒蝸殼是270三心結(jié)構(gòu)+等高錐體，偏心距450 mm，這種結(jié)構(gòu)形式在新線上已經(jīng)不采用了。經(jīng)推算，原C5旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口有效截面積為8.1 m2，熟料產(chǎn)量5 900 t/d時(shí)，截面風(fēng)速為≥22 m/s，明顯偏大。新蝸殼采用三心結(jié)構(gòu)+等角變高錐體，增大進(jìn)風(fēng)口截面積，使截面風(fēng)速≤19 m/s。配套的內(nèi)筒也隨之進(jìn)行調(diào)整。

更換較大的蝸殼和內(nèi)筒，可以降低C5旋風(fēng)筒的氣體阻力，并降低整個(gè)系統(tǒng)的氣體阻力。

2.4 三次風(fēng)管改造

將原三次風(fēng)管采用分兩路水平對(duì)稱與分解爐接口，接口位置在分解爐的錐體部分之上，占用2.3 m高度的直筒，沒有充分利用分解爐的有效容積，縮短了三次風(fēng)在分解爐內(nèi)的停留時(shí)間。

兩路水平對(duì)稱布置會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)不利因素，一是，兩路管道的長(zhǎng)度不等且差別很大，風(fēng)量平衡靠高溫閘閥控制，不能精確量化，造成實(shí)際上的風(fēng)量不平衡，影響分解爐內(nèi)流場(chǎng)的穩(wěn)定性；二是，三次風(fēng)管在框架內(nèi)的水平長(zhǎng)度為34.4 m，并有4個(gè)90°彎頭，造成管壁襯料磨損、管內(nèi)積灰、增加系統(tǒng)阻力；較長(zhǎng)的管路也會(huì)增加殼體表面散熱和漏風(fēng)點(diǎn)。

技改擬將三次風(fēng)管改為單路進(jìn)分解爐，通過(guò)一臺(tái)高溫閘閥調(diào)節(jié)風(fēng)量，將與分解爐接口位置移至分解爐錐體部分，偏心側(cè)旋入爐。更換窯尾燃燒器并調(diào)整噴煤點(diǎn)位置。原C4旋風(fēng)筒分兩路下料與分解爐接口，擬保留位置較低的下料點(diǎn)，棄用位置較高的接口。

表1 改造前后分解爐系統(tǒng)工藝參數(shù)對(duì)比

技改后簡(jiǎn)化了工藝流程，三次風(fēng)的風(fēng)量容易控制。三次風(fēng)管在框架內(nèi)長(zhǎng)度縮短為8.2 m，且無(wú)急彎，減少了水平積灰段長(zhǎng)度和氣體阻力。減少了殼體表面散熱和漏風(fēng)點(diǎn)；三次風(fēng)管從分解爐錐體部位側(cè)旋進(jìn)入，與縮口分解爐底部上升窯氣相遇，產(chǎn)生噴旋結(jié)合氣流，有利于氣料煤的混合；進(jìn)風(fēng)位置下移可增加氣流在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離和氣料煤混合換熱時(shí)間；C4下料點(diǎn)和燃燒器的位置下移，也增加了料煤在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離，等于增加了2 m的分解爐有效高度。

2.5 撒料箱

原有的撒料裝置底部距離旋風(fēng)筒出風(fēng)口-2 m，原是出于防止物料撒入風(fēng)管后“短路”落入旋風(fēng)筒考慮而設(shè)計(jì)的。目前的產(chǎn)量為5 900 t/d，上升風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速大于設(shè)計(jì)值，對(duì)物料的懸浮能力增大，排除了物料“短路”的現(xiàn)象。技改擬更換新型擴(kuò)散式撒料裝置，使物料分散更均勻，提高換熱效率。

在內(nèi)筒完整的情況下，物料撒入風(fēng)管的位置應(yīng)盡可能低，技改后的撒料裝置底部距離旋風(fēng)筒出風(fēng)口-3.5 m，降低1.5 m，這樣可增加物料進(jìn)入風(fēng)管后的的運(yùn)動(dòng)距離和混合換熱時(shí)間。

由圖1可以看出，技改后預(yù)分解系統(tǒng)中氣固工藝流向基本沒有大的變化。為了達(dá)到技改效果，各上升管和分解爐上的撒料箱位置做了優(yōu)化調(diào)整，使各部的生料更均勻地散開；同時(shí)加高了分解爐，并增設(shè)了鵝頸管連接分解爐和C5旋風(fēng)筒（圖中粗實(shí)線），延長(zhǎng)了生料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，能提升碳酸鹽的分解率和系統(tǒng)熱效率。

3 工程技改前后運(yùn)行情況

技改后，系統(tǒng)總體運(yùn)行情況良好，達(dá)到了改造前的預(yù)期目標(biāo)，熟料質(zhì)量穩(wěn)定，一級(jí)筒出口溫度下降了10 ℃左右，實(shí)物煤耗從技改前的148.64 kg/t降到技改后的144.5 kg/t。

技改前后主要指標(biāo)見表2。

4 技改后仍然存在的問(wèn)題

（1）一級(jí)筒出口溫度，在窯尾拉風(fēng)不變的情況下，溫度基本在335 ℃左右，與設(shè)計(jì)要求的降低40 ℃左右，還有一定的改造空間，已經(jīng)和設(shè)計(jì)院溝通和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，需要在操作上進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。

圖1 技改后窯尾工藝流程圖

表2 技改前后主要指標(biāo)對(duì)比

（2）設(shè)計(jì)圖紙中三次風(fēng)管與分解爐接口位置存在拐角，生產(chǎn)實(shí)際中沖刷嚴(yán)重，使用周期較短。下一步計(jì)劃將側(cè)面進(jìn)風(fēng)口拉直，同時(shí)使用新型吊頂預(yù)制材料。

（3）系統(tǒng)阻力上升約100～200 Pa，計(jì)劃停機(jī)時(shí)適當(dāng)調(diào)整煙室縮口以及月亮門尺寸。

（4）實(shí)際標(biāo)煤耗為108 kg左右，與設(shè)計(jì)要求的106 kg有一定差距。

TQ172.625.3

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1008-0473(2016)06-0046-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.009

2016-08-09）