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烧成系统局部优化提产改造的实践
信息来源:四川省峨边西南水泥有限 作者:周文良 浏览次数:次 【打印】 【关闭

烧成系统局部优化提产改造的实践

周文良
四川省峨边西南水泥有限公司,四川乐山 614300
 
       摘要 为了提高2500t/d熟料生产线的产量,把着眼点放在分解炉性能的优化上。一是优化分解炉的供风,二是优化煤粉的燃烧和生料的均布,以实现煤粉的充分燃烧和碳酸钙更高的分解率。具体措施是:更换回转窑主减速机,提高烟室缩口实际的通风截面积,烟室及其缩口选用纳米隔热材料和抗结皮合乐hl8客户端板,调整煤管位置和分解炉进煤速度,优化分解炉撒料装置的结构和位置。改造后,回转窑月平均熟料产量稳定在3300d/t以上。
      关键词 烧成系统 提高产量 窑速 烟室缩口 煤管位置 进煤速度 撒料装置
 
      0引言
      预分解窑熟料生产技术近年来突飞猛进,很多生产线经过不断的持续改进,熟料的实际日产量都较设计产量有了大幅度的提高。为了提高我公司2010年投产的2500t/d熟料生产线的产量,我们把着眼点放在分解炉性能的优化上。一是优化分解炉的供风,二是优化煤粉的燃烧和生料的均布,以实现煤粉的充分燃烧和碳酸钙更高的分解率。实施改造后,回转窑月平均熟料日产量稳定在3300t以上,取得了较好的提产效果。
     1  原工艺系统状况
     1.1烧成系统主机设备配置情况
     烧成系统主机设备性能指标见表1。
     表 烧成系统主机设备性能指产标
 
     1.2局部优化改造前生产基本情况
     未进行烧成系统局部优化前,回转窑熟料日产量2900t/d左右。入窑生料分解率平均在91%左右,回转窑最高转速4.05 r/min,熟料游离钙、升重等产品质量也基本在可控范围。熟料日产量3000t以上,明显感觉回转窑内通风不足,并伴有轻微的黄心料出现。分解炉温度出现倒挂现象。C1出口废气中CO含量从1000ppm上升到2000ppm以上。C1出口温度超过330℃。
      2 改造措施
      2.1 分解炉供风的优化
      2.1.1分解炉供风的制约因素
      分解炉供风在不考虑漏风的情况下来自两部分:一部分来自回转窑内通风;另一部分来自三次风。在原料和燃料不变的情况下,回转窑产量的高低同这两部分的总风量近似正比例关系。要想增加回转窑产量,必须增加回转窑内用风和三次风,即高温风机转速要增加,回转窑内通风与三次风比例还要合适。我公司2500t/d的三次风管内径为1950mm,通常开度只有40%~50%。早期的预分解窑超产不多,多数三次风阀开度35%~45%[1]。随着回转窑产量的不断提高,烧成系统用煤量的上升, 对回转窑内用风和三次风用风需求都呈上升趋势。三次风阀开度大小主要是根据回转窑内的煅烧情况进行调整,随时需要保持窑内通风和三次风的合理平衡。影响窑内通风能力大小的主要因素有两个方面:回转窑内物料的填充率和烟室缩口截面积大小。高温风机转速和窑产量一定的情况下,回转窑内物料填充率高,窑内通风面积小,此时要保持窑内通风就需要减小三次风阀开度;回转窑内物料填充率低,窑内通风面积大,就需要增加三次风阀开度。高温风机转速和窑产量一定的情况下,烟室缩口面积增大,三次风阀开度需要增加;烟室缩口面积减小,三次风阀开度需要减小。由于三次风阀在达到设计产量的情况下开度一般在50%以下,三次风管的通风能力足够。回转窑物料填充率、烟室缩口的面积是影响三次风阀开度的主要因素。降低回转窑窑内物料填充率,合理增加烟室缩口面积是增加回转窑产量的必要条件。在回转窑用风匹配的情况下,增加高温风机转速,增加三次风阀开度,更多的三次风进入分解炉为分解炉内煤粉燃烧提供足够的氧气,从而提高回转窑产量。同时由于三次风阀开度增加,更多的二三次风得以利用,煤耗也会下降。
      2.1.2 改造措施
      (1)提高回转窑转速。
      在回转窑产量一定的情况下,回转窑转速越高,物料在窑内停留时间越短,窑内的物料填充率越低。更换回转窑主减速机,回转转速从原来的最高4.05r/min增加到4.48r/min。回转窑转速增加,回转窑内物料填充率降低,回转窑所需的功率增加很小,不需要更换主传动电机。
      (2)回转窑烟室及缩口的改造。
      烟室缩口实际通风的截面积与两个方面有关系:一方面是烟室砌筑完成后的烟室缩口截面积;另一方面是在正常生产期期间,烟室缩口的实际使用截面积。由于烟室温度在1050℃左右,物料在此发粘,多数时候有一定量的结皮料粘结于烟室缩口上,所以烟室缩口的实际使用面积会小于它砌筑完成后的截面积。
      回转窑烟室与烟室缩口之间连接采用天圆地方的连接方式。此种连接方式,烟室顶部不易结皮[1],但烟室面积小。改造成烟室与烟室缩口直接垂直相连,增加烟室面积。
      扩大烟室缩口截面积:原来烟室缩口直径2050mm,浇注料总厚度350mm,实际有效内径1700mm,此缩口截面积,在回转窑产量达到设计产量的情况下还能适应。回转窑提产以后,烟室缩口对回转窑进一步提产形成制约。在不改变烟室缩口直径的情况下,采用两种新型材料来增加烟室缩口的实际使用面积。一种是隔热材料:采用30mm厚新型纳米隔热材料代替原来65mm的硅酸钙板,降低隔热材料厚度;另一种是在烟室及烟室缩口内最里层铺设一层抗结皮合乐hl8客户端板,减小烟室及烟室缩口结皮量,增加烟室缩口在正常生产期间的实际使用面积。烟室缩口仅铺设隔热板和合乐hl8客户端板。烟室也铺设隔热材料和合乐hl8客户端板,两者之间仍然使用浇注料,总的厚度与原来一样。改造前后的烟室及缩口示意图如图1(详见2020年第三期《新世纪水泥导报》)。改造前后烟室缩口材料铺设示意图如图2(详见2020年第三期《新世纪水泥导报》)。改造前烟室缩口通风截面积2.27m2,改造后烟室缩口通风截面积2.83m2,增加了0.56m2
      2.2 分解炉的局部改造
      2.2.1 喷煤管的优化改造
      2019年4月之前,公司使用收到基发热量5000kcal/kg,挥发份28%的煤。2019年5月开始,使用收到基发热量5500kcal/kg,挥发份30%的煤。挥发份相近的情况下,回转窑上使用热值较高的煤,窑产量或多或少的都有所提高。但我公司自从使用热值较高的煤以后,回转窑的产量未见提高,反而是分解炉喷煤管附近结皮比原来严重得多。喷煤管出口与浇注料平齐,每次分解炉结皮部位都在喷煤管周边,在煤管位置合理的情况下,喷煤管出口进煤速度过低是其主要原因。原来煤粉热值低,挥发份低,煤粉着火速度慢,喷煤管出口进煤速度低一些影响不大,但在煤粉热值提高和挥发份提高以后,煤粉燃烧速度变快,此时如果喷煤管进煤的速度低,煤粉容易在喷煤管出口处就开始燃烧,形成局部高温结皮。结合窑尾送煤管主管道改为内径189mm的改造,将入分解炉的两根喷煤管由原内径165mm改为140mm,喷煤管出口从原来的与浇注料平齐改为高出浇注料20mm。
      2.2.2分解炉撒料的优化改造
    (1)分解炉撒料装置的优化改造。
      入分解炉生料采用撒料板的形式进行入炉生料的分散。撒料板在回转窑产量不高的早期还可以适应。随着回转窑产量的提高,对撒料效果的要求也在逐渐提高。针对普通撒料板的不足,将撒料板更改为撒箱的形式,用耐热钢制作的新型撒料板,除了具有原有撒料板的作用外,撒料板上有导流槽,能起到很好的分散物料的作用。在撒料板伸出浇注料的部分还开有小孔,在生料未离开撒料板前起到部分预分散的作用。
      (2)分解炉撒料位置的优化改造。
       原有撒料板位于分解炉锥部与直筒相交线的位置。此位置过低,不利于物料分散。在垂直方向上与喷煤管位置过近,生料与煤粉过早接触,不利于分解炉内煤粉的燃烧。
      将入分解炉撒料台位置在原来基础上垂直向上提高1m,入炉生料有足够的下落空间。撒料装置改进前后如图3(详见2020年第三期《新世纪水泥导报》)。
      3 优化改造后的效果
       烧成系统的局部优化完成后,2019年10月、11月、12月连续三个月的月平均熟料日产量分别为3341t、3363t、3330t。提产后未出现分解炉温度倒挂现象。C1出口废气中CO含量能稳定的控制在1000ppm以下。C1出口温度不超过320℃,多数时候在315℃以下。分解炉内结皮现象消失。烟室及烟室缩口铺设的合乐hl8客户端板表面,结皮量大幅度减少,长时间不需要人工清理,保证了较好的通风效果。入窑生料分解率由原来的91%左右上升到95%~96%(早期的预分解窑要求入窑生料分解率控制在95%以下)。回转窑提产后,窑内通风良好,未出现过熟料黄心料的情况。回转窑提产及煤粉在分解炉的燃烧完全,熟料标煤耗由上半年的115kg以上下降到年末110kg以下,运行稳定,节能效果明显。
      4      结束语
       本次系列优化改造,除了更换回转窑转主减速机外,并没有大的设备投入。更多的是针对回转窑提产的部分瓶颈进行了局部优化。入窑生料分解率提高到95%以上,尤其是采用新型材料解决了烟室的结皮问题,为取得较好的提产节能效果提供了更好的保证。
 
 
 
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