最大程度提高现有预分解窑生产潜力

2015-08-26陈友德

水泥技术 2015年1期

最大程度提高现有预分解窑生产潜力

早期投产的预分解窑，通过技术改造，均能提高产量和降低能耗，印度Holtec咨询公司的实践经验为，改造后热耗减少32.7～8.36kJ/kg熟料，电耗降低3～5kWh/t水泥。现将该公司对一台ϕ5.6m×86m、产量7000t/d熟料的预分解窑的改造评估如下：

1　窑的潜在产能

窑的规格以及容积负荷、热负荷是评估产能的主要标准，生料的化学成分、矿物结构、细度和均化程度也是评估的重要因素，生产所用的石灰饱和系数、硅酸率、＞45μm的石英颗粒、＞125μm的碳酸钙颗粒也是关键参数。若生料成分均匀且易煅烧，就能达到较高的容积负荷，窑的评估参数见表1。

表1　预分解窑评估参数（易烧性好且均化较好的生料）

窑规格ϕ5.6m×86m，有效容积1729m3，容积负荷4.05t/d·m3，产量7000t/d，若按容积负荷5.5t/d·m3估算，该窑通过技术改造，产量可达9500t/d。对生产线改造所进行的窑的有关参数评估如表2。

2　系统装备主要改造措施

2.1预热器

窑产量和原料水分是决定预热器级数和系列的关键。现使用的低压损预热器，具有分离效率高，压损低的优点。预热器性能可通过温度、压力和氧含量等数值来评估，其评估数值见表3。

各级预热器压损和上升管道的风速均按改造确定的产能计算，若压损超过正常可接受的数值，按如下措施进行改造。

·低压损、高效预热器置换现预热器。

·增加顶部预热器的数量，由2个增至3个。

·增加预热器级数。

·通过采用计算机模拟技术进行计算（CFD），改变预热器形状，降低压损和提高分离效率。

·扩大上升烟道截面或更换截面大的上升烟道。

·降低撒料盒高度约0.5m，使之撒料均匀。

·更换下料管内撒料阀，提高锁风性能。

·减少预热器系统内各装备的漏风。

·对现有预热器系统塔架结构进行改造。

2.2分解炉

分解炉内燃料提供的热量供生料加热和碳酸钙分解用，数量约占总量的60%～70%，炉内燃料燃烧受各种工况的影响。

·燃料在分解炉内燃烧性能不完全一致，炉的长度需满足燃料完全燃烧，使用废燃料的烟气在炉内停留时间为6～8s。

·碳酸钙分解起始温度为600～700℃，终止温度为900～1000℃，呈S型曲线（图1）。曲线形状和位置随生料性能及工况变化而有所改变。

·入炉燃料颗粒需均匀分布在烟气内，使之与氧较好混合燃烧。

·由上升烟道入炉的烟气必须与三次风管入炉的空气较好混合，以利于燃料燃烧。

表2　窑的主要评估项目及评估值

表3　预热器评估标准值

·入炉生料需均匀分布在燃烧部位烟气内，以利于生料加热分解。

分解炉内，一般不易燃烧的燃料按烟气停留时间6～8s进行估算，若低于上述数值，可按下述方式提高数值：

·延伸现有分解炉长度，延长烟气停留时间。

图1　碳酸钙分解S曲线温度

·若分解炉长度延长有困难，安装新的满足设计需求的分解炉。

·将现有生产的离线（SLC）分解炉改为在线（ILC）分解炉。

·用燃烧效率高的燃烧器置换现有燃烧器。

2.3熟料冷却机

最新型式的篦式冷却机熟料负荷为45t/d·m2，所需冷风量为1.8～2.0m3（标）/kg熟料。

按设定的熟料产量及上述数值对现有篦冷机进行估算，若高出上述两项数值，需增加篦冷机面积和冷风量，使之低于上述数值。一般改造方式如下：

·增加现有冷却机的篦床冷却单元模块，通过延伸篦冷机长度以增加篦床冷却面积。

·在厚层篦冷机前端，安装7～8排空气梁不动篦板，以增加入窑二次空气和入炉三次空气温度。

·将现有冷却机篦床改为新型高效移动式篦床。

·更换合适的风机或改变电机转速以提高冷风量。

·在篦冷机中温部位，设置辊式破碎装置。

必须对篦冷机装备、电机及液压系统进行相应改造，以满足产能扩大的需求。

2.4预热器、篦冷机废气风机

预热器烟气容量一般为1.4～1.6m3（标）/kg熟料，其数值变化与原燃料性能、生产热耗、过剩空气量、漏风量等有关。举例如下：7000t/d生产线，烟气容量为1.5m3（标）/kg熟料，按上值计算9500t/d生产线的烟气容量为593.750m3（标）/h（1.5×9500×100/24）。冷却机废气量是由冷风鼓入量加漏风量，减去入窑二次风量、入炉三次风量以及烘干有关原燃料的风量，按一般废气量为1.1m3（标）/kg（此废气可供余热发电），产量为9500t/d计算，则废气量为935.416m3（标）/h。

由于产量从7000t/d增至9500t/ d，必须增大风量，增大风量的方法有：

·若产量增加量较小，通过优化现有生产风机，可增大5%～8%的风量。·按设计需求，更换新的风机。风机所需风压可按下式估算：P2/P1=生产线2产量/生产线1产量

风机改变则所需风量及风压均改变，与此相匹配的电机功率转速均需计算后确定。此外，计算时需考虑预热器烟气温度和篦冷机废气温度等，必要时应考虑烟气内含尘浓度对烟气容量的影响。