采用先进优化技术提高5 000 t/d烧成系统技术性能

金加胜梅金珂王志远李文海陈之专

1. 微山山水水泥有限公司，山东 济宁 277000；2. 淄博科邦热工科技有限公司，山东 淄博 255086

采用先进优化技术提高5 000 t/d烧成系统技术性能

金加胜1梅金珂1王志远1李文海2陈之专2

1. 微山山水水泥有限公司，山东 济宁 277000；2. 淄博科邦热工科技有限公司，山东 淄博 255086

5 000 t/d熟料生产线，预热器堵塞现象频发，投料过程非常不稳定。采取的措施是：采用“微动性锁风阀”替代预热器下料管普通翻板阀；改动三次风管进入分解炉的结构；重新调整分解炉撒料箱的位置以及撒料板的几何形状和尺寸。改造后点火过程顺利，彻底解决了以前点火过程长、系统运行不稳定、预热器容易堵塞、产量低、质量差的工况；点火后系统很快进入稳定状态、包括投料过程、产量和质量。

预热器堵塞 稳定 微动性锁风阀 三次风管 撒料箱

0 引言

我公司拥有一条设计能力5 000 t/d的熟料生产线，预热器为双系列低阻力五级旋风预热器加在线式管道分解炉，Φ 4.8 m×74 m回转窑，设计转速4.0 r/min、斜度4%；冷却机为第三代充气梁式篦冷机，篦床面积119.3 m2，窑头配置四通道燃烧器。

烧成系统在正常运行的情况下，产量可以达到5 600～6 100 t/d，与一般的生产线差不多；系统熟料热耗3 135 kJ/t；熟料电耗49 kWh/t。

石灰石中的氧化镁含量2.52%，熟料中的氧化镁含量达3.69%，生产过程中经常在窑30 m、56 m处出现结圈现象。虽然配料设计时将液相量控制到26.6%，但在煅烧过程中，熟料发散，窑前飞砂仍较大。

近两年来，正常情况下，预热器曾因堵塞停窑多次，严重影响了生产的连续稳定运行。每次停窑再点火开窑的时候，投料过程非常不稳定，产量不能快速加上去，熟料质量也不稳定。

本文对此状态进行分析，并就采取的措施及收到的效果进行总结。

1 原因分析

我们分析后认为造成这些工艺现象的原因有几方面：

（1）下料管锁风阀漏风严重导致预热器堵塞。

（2）原料中氧化镁含量高，窑内通风偏大，导致窑内在烧成带之后容易结圈。

（3）三次风管在分解炉锥体部位斜向下进入（见图1），高速旋转的气流阻挡了窑内烟气的顺利、稳定排出，影响了窑内煅烧工况的稳定性。

图1 三次风管入炉结构

（4）操作存在一定的问题。烧成系统的大多数问题是由多方面原因引起的，任何一项改动，都会因为众多的影响因素而使改动的效果参差不齐。本次的优化改动措施，是在考虑了分解炉撒料装置的位置和结构以及对应的操作方法后实施的。

2 解决措施

2.1 预热器下料管采用“微动性锁风阀”

我公司测量过C1预热器出口气体含尘浓度，相对于其他工厂回灰量偏大（大约在35 t左右）。公司生料制备系统配置两台辊压机，经常一台生产一台停用，而由于回灰量大，生料质量波动较大，给熟料煅烧带来困难。更换“微动性锁风阀”（专利号 ZL201020652408.4）后减少了含尘浓度和窑回灰量，稳定生料配料，提高生料配料合格率，同时解决了预热器堵塞和下料不稳的问题。

2.2 改动三次风管进入分解炉的结构

采用“分解炉三次风管的结构”专利技术（专利号 201620412656.9）中的一种三次风管的入炉结构，把三次风管由原来的斜向下入炉改为水平入炉，同时调整了截面尺寸、几何形状以及相对位置四个方面的参数。

2.3 改进撒料装置

根据三次风管的位置，重新调整了分解炉撒料箱的位置以及撒料板的几何形状和尺寸；采用了新型撒料板：原撒料板的角度为15°，对物料的分散能力较弱，改为新型撒料板后角度增大到30°并加长了伸出分解炉的柱体。同时在撒料板的表面增设了打撒筋板。

以上改动工作量不大，但形成了新的运行参数和状态。三次风管抬平后，可使三次风水平进入炉内，三次风的这种进入方式使其减少了对窑内出来的通过缩口上来的烟气的干扰，从而形成了状态更好的“旋流+喷腾”的气体流场；使分解炉柱体中的气体流场更加合理、稳定、均匀。同时配套改造的分解炉撒料箱（C4预热器撒料箱）可使入炉的生料不但能够冲入炉内较远位置，在缩口喷腾效应的区域和三次风旋转效应的区域都能很好地分散，使物料不会在炉内产生趋壁效应，使分解炉内风、煤、料充分混合，既避免了炉壁结皮，又延长了物料在炉内的停留时间。

改造完成后，在操作技术方面，我们根据“精准平衡操作技术”的原理[1]，重新定位了窑头燃烧器的位置，将燃烧器定位在窑口中心线以上（0，30）处，确保窑皮平整坚实、长度控制在5D左右。

3 改造效果

改造后点火过程顺利，彻底解决了以前点火过程长、系统运行不稳定、预热器容易堵塞、产量低、质量差的工况；点火后系统很快进入稳定状态，包括投料过程、产量（第二天就投到了正常运行时的产量）、质量。现就运行三个月后系统综合技术性能的表现分析如下：

（1）三次风管改造后，三次风闸板开度由之前的只能打开36%，调整至80%，增加了分解炉的用风，提高了分解炉煤粉燃烧的速度和燃尽率。在减少用煤量的情况下，保持分解炉温度不变，而且入窑分解率由92%提升至96%左右。

由于减少了窑内通风量，同时增大了分解炉的用风量，这两项调整后的现象，完全符合燃烧学的原理，既减少了头煤的用量，又保证了分解炉煤粉的燃烧状态，整体来看头尾煤都有所降低。

（2）调整窑头喷煤管火焰形状和位置后，窑皮平整，长度合理可控，基本保持在24 m。烧成带筒体表面温度稳定控制在300°左右，窑内30 m、56 m处经常结圈现象完全消除。

（3）由于三次风管的阀门开到80%，预热器系统的阻力降低。由于窑内通风量减少，烟室负压由之前的-400 Pa左右降至-200 Pa左右。分解炉出口负压由之前-900～-1 000 kPa降至-500～-700 kPa，系统无塌料飞灰现象，高温风机在转速不变的情况下，电流下降2~3 A。改造前后运行界面见图2。

（4）采用“微动型锁风阀”，C1旋风筒的收尘效率得到提高，出口烟气中含尘浓度降低到了8～12 mg/m3。同时由于翻板阀灵活可调且活动幅度很小，又解决了系统内漏风现象和下料管的堵塞现象。

（5）由于采用了新的烧成操作制度，熟料质量提高，熟料结粒均齐、致密，色泽发亮，窑前飞砂明显减少，有利于降低水泥磨熟料料耗，降低水泥生产成本。

（6）由于烧成制度的改变使熟料结粒均匀，篦冷机的冷却效果提高，对余热发电产生了好的影响，余热发电中高温取风温度明显提升，发电功率明显提高。

（7）改造前后各项指标对比见表1，改造前后熟料、原煤各项指标对比见表2。

（8）经济效益统计：改造后吨熟料发电量提高1 kWh，按年产130万t、每度电价0.65元计算，年创效益为：0.65×1.00×130=84.5万元；改造后标准煤耗降低5.84 kg，折合2016年指标，可节约实物煤耗6.5 kg/t，原煤价格每吨360元（不含税），年创效益为：6.5/1 000×130万t×360元=304.2万元；改造后吨熟料电耗降低3.11 kWh，每度电价0.65元，年产量为130万t，年创效益为：3.11×130万×0.65元=262.79万元；因熟料强度提高，可降低熟料料耗，降低水泥生产成本，年可节约成本约60万元。

本次改造投资不到100万元，创造直接经济效益约711.5万元/年，是一次投资回报率很高的优化改造措施。

图2 改造前（左）后（右）运行界面

表1 改造前后烧成系统各项指标对比

表2 改造前后熟料、原煤各项指标

4 结束语

烧成系统是水泥生产的核心，影响因素多，每一工艺部位的改动都要综合考虑。单一的改动往往会因为其他部位工艺参数不能匹配而使效果大打折扣。我们这次改动，就是在咨询了淄博科邦公司后，按照所提出的系统方案，不但改动了主要工艺结构，同时还改动了与之相关的其他辅助的工艺部位；在改动后的生产运行中，还改变了操作方法和烧成制度，使系统的综合技术性能和技术指标得到了大的提升。

从这次技改采用的技术措施和效果来看，该系统仍然有再次进行技术改造的空间和大幅度降低热耗、降低NOx产生量、提高熟料产质量的空间。

[1] 郭红军, 金加胜, 沈卫泉, 等.论熟料烧成系统精准平衡操作技术[J].新世纪水泥导报, 2016(3):22-28.

2016-06-20）

TQ172.625

B

1008-0473(2016)05-0034-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.05.007