2017-03-29
預(yù)分解窯燒成系統(tǒng)的技改
摘要：燒成熱耗是判斷預(yù)分解系統(tǒng)是否先進(jìn)的重要指標(biāo)。但預(yù)分解系統(tǒng)是一個(gè)體系，其技改是一個(gè)創(chuàng)新的系統(tǒng)工程，需要從多方面科學(xué)地的綜合考慮。方法對(duì)了，成效就顯著，但不一定能有最佳的效果。介紹了該廠5000t/d預(yù)分解窯熟料生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)的技改，主要包括分解爐容積的擴(kuò)大，三次風(fēng)管的改造，物料下料點(diǎn)的改造等。改造以技改后，系統(tǒng)煤耗、熱耗、產(chǎn)量等指標(biāo)均有明顯的改觀。
0 引 言
筆者公司回轉(zhuǎn)窯預(yù)分解系統(tǒng)為天津院設(shè)計(jì)的5000t/d在線預(yù)分解系統(tǒng)，采用雙列5級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器+DD分解爐，配套Ф4.8×72m回轉(zhuǎn)窯和119.3m2篦冷機(jī)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5000t/d，于2004年10月投產(chǎn)。經(jīng)過8年的生產(chǎn)實(shí)踐，產(chǎn)能已經(jīng)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)產(chǎn)量，實(shí)際產(chǎn)量5900t/d，標(biāo)煤耗≥110kg/t-cl。現(xiàn)有預(yù)分解系統(tǒng)的生產(chǎn)及工藝數(shù)據(jù)見表1、表2。
但受當(dāng)時(shí)燒成技術(shù)的制約，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也存在一定的局限，回轉(zhuǎn)窯的基本運(yùn)行狀況以及主要存在問題如下：
（1）C1出口風(fēng)溫350~360℃，明顯偏高，其余各級(jí)旋風(fēng)筒溫度梯度基本正常。
（2）分解爐出口溫度890~910℃，C5旋風(fēng)筒出口溫度910~920℃。
以上兩組數(shù)據(jù)明顯偏高，是導(dǎo)致C1出口風(fēng)溫高的主要原因。分析認(rèn)為：煤粉在分解爐內(nèi)燃燒不充分，隨氣、料進(jìn)入C5后繼續(xù)燃燒換熱，導(dǎo)致C5出口溫度和整個(gè)預(yù)分解系統(tǒng)出口溫度偏高；分解爐出口、C5出口及下料管溫度倒掛。
（3）三次風(fēng)分兩路進(jìn)分解爐，風(fēng)量靠高溫閘閥控制，不能均衡量化，造成分配失衡，影響分解爐內(nèi)流場(chǎng)的穩(wěn)定性；
三次風(fēng)管在框架內(nèi)的水平長(zhǎng)度為34.4m，并有4個(gè)90?彎頭，造成管壁襯料磨損、管內(nèi)積灰；
三次風(fēng)進(jìn)口在分解爐直筒部位，喂煤點(diǎn)在進(jìn)風(fēng)口上部，占用了3m左右的直筒高度，減少了分解爐的有效容積。原三次風(fēng)管接口位置在分解爐的錐體部分之上，占用2.3m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。
（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)入換熱管道后的的運(yùn)動(dòng)距離較短、氣、料換熱時(shí)間不充足。
當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到5900t/d時(shí)，分解爐容積不足，溫度倒掛比較嚴(yán)重，預(yù)熱器的換熱交換功能被削弱，熟料燒成熱耗增加。
1 技改方案
1.1 分解爐改造
原分解爐直筒高度只有22m，而且被三次風(fēng)管接口占用了3m左右，總?cè)莘e偏小，必須擴(kuò)大分解爐容積。
加高后的分解爐保留大部分殼體，比原分解爐增高12.5m，原分解爐直筒部分有效容積823m3，加高后增加了467m3，比原有效容積增加了57%，達(dá)到1290m3。
熟料產(chǎn)量5900t/d時(shí)，原分解爐內(nèi)氣體停留時(shí)間為2.2s，加高分解爐后，氣體停留時(shí)間為3.6s。
1.2 增設(shè)分解爐-C5旋風(fēng)筒管道
分解爐加高后出風(fēng)口位置向上移動(dòng)了13m左右由于框架梁的限制，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，才能獲得大型截面積。
鵝頸管主體截面是5.4×4.4m長(zhǎng)方形，總高度18m，有效容積330m3。增設(shè)鵝頸管后，熟料產(chǎn)量5900t/d時(shí)，管內(nèi)氣體停留時(shí)間為1.0s。
技改后，分解爐+鵝頸管的有效容積達(dá)到1620m3，比之前增加了97%。對(duì)煤粉燃燒、氣固換熱、和CaCO3分解率等均有明顯改善作用，整個(gè)預(yù)熱器的氣體溫度整體下降。表3
1.3 更換C5旋風(fēng)筒蝸殼
原分解爐出風(fēng)口與C5旋風(fēng)筒通過平管道相聯(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450mm，這種結(jié)構(gòu)形式在新建生產(chǎn)線上已不采用了。經(jīng)推算，原C5旋風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口有效截面積為8.1m2，熟料產(chǎn)量5900t/d時(shí)，截面風(fēng)速為≥22m/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≤19m/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，降低了C5旋風(fēng)筒的氣體阻力，并使全系統(tǒng)的氣體阻力降低。
1.4 改造分解爐與三次風(fēng)管接口
將三次風(fēng)管改為單路進(jìn)分解爐，通過1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。燃燒器的位置下移2m。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。
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8.2m，且無急彎，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，增加了料煤在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離，等于又增加了2m的分解爐有效高度。
1.5 預(yù)熱器部分改造
預(yù)分解系統(tǒng)的氣體阻力主要是由預(yù)熱器部分產(chǎn)生，經(jīng)計(jì)算，改造后預(yù)熱器直筒截面風(fēng)速最大值為5.9m/s，各級(jí)風(fēng)管截面風(fēng)速最大值為16.6m/s，雖然相對(duì)于目前各設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)值略大，但作為技改項(xiàng)目屬于正常范圍，不必對(duì)預(yù)熱器部分做較大改動(dòng)，僅在局部技改。
圖4
（1）更換各級(jí)上升風(fēng)管上撒料箱，降低撒料箱位置
原有的撒料裝置底部距離旋風(fēng)筒出風(fēng)口2m位置，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5900t/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。技改僅更換為新型擴(kuò)散式撒料裝置，使物料分散更均勻，提高換熱效率。
在保證內(nèi)筒完整的情況下，物料撒入風(fēng)管的位置盡量降低，這樣可增加物料在換熱管道里的停留時(shí)間。
（2）處理漏風(fēng)點(diǎn)、檢修各級(jí)鎖風(fēng)閥
由于經(jīng)過長(zhǎng)年生產(chǎn)，檢修門、捅料孔、連接法蘭等存在不同程度的漏風(fēng)，在技改時(shí)統(tǒng)一進(jìn)行了處理。對(duì)各級(jí)鎖風(fēng)閥進(jìn)行檢修，有損壞的閥板全部更換。
1.6 窯頭窯尾燃燒器
根據(jù)改造要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及燃料特點(diǎn)，確定窯頭采用性能先進(jìn)的HP強(qiáng)渦流型多通道燃燒器替換現(xiàn)有燃燒器，分解爐采用兩臺(tái)三通道燃燒器，詳細(xì)改造內(nèi)容如下：
（1）HP強(qiáng)渦流型大推力多通道燃燒器利用現(xiàn)有移動(dòng)行走裝置，現(xiàn)有送煤風(fēng)機(jī)；更換窯頭凈風(fēng)機(jī)，更換柴油點(diǎn)火助燃系統(tǒng)。
（2）分解爐采用兩臺(tái)三通道燃燒器替換現(xiàn)用的燃燒器。新增兩臺(tái)窯尾燃燒器凈風(fēng)機(jī)，利用現(xiàn)有送煤風(fēng)機(jī)。
2 技改后系統(tǒng)運(yùn)行情況（見表5）
3 項(xiàng)目效益情況
經(jīng)過半年多的生產(chǎn)比較，窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量由原來的238.25t提高至現(xiàn)在的251.06t。五級(jí)筒出口和下料管溫度比分解爐出口低10-20℃左右，一級(jí)筒出口溫度比以前低了20到30℃。
改造后，窯平均熟料燒成標(biāo)煤耗由≥112kg/t-cl降為108kg/t-cl，噸熟料實(shí)物煤耗從147.61kg下降至142.25kg，下降了5.36kg，噸熟料工序電耗下降2.18度，噸熟料發(fā)電量降低2.87度，合計(jì)熟料實(shí)物煤耗降低5.36+2.18-2.87=4.67kg，按年生產(chǎn)熟料170萬(wàn)噸熟料計(jì)算，年可節(jié)約170 *0.00467 =7752噸實(shí)物煤。
4 仍存在的問題
（1）一級(jí)筒出口溫度目前基本在335度左右，溫度偏高，與設(shè)計(jì)要求的310度，還有一定的改造空間。
（2）原設(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)際中磨損較大。停機(jī)時(shí)已將側(cè)面進(jìn)風(fēng)口拉直，目前使用情況較好。
（3）生產(chǎn)大半年以來，實(shí)際標(biāo)煤耗為108-111公斤，與設(shè)計(jì)要求的106公斤有較大差距。
（4）改造配套備件中更換的翻板閥存在漏風(fēng)問題，密封效果不好，在以后變更解決。
5 結(jié) 論
通過合肥院對(duì)燒成系統(tǒng)的技改，系統(tǒng)產(chǎn)量、煤耗，熱耗等有了明顯的改觀，達(dá)到了節(jié)能、降耗的目的。
