5000t/d水泥熟料生产线节能减排改造介绍

熊汉南（江西于都南方万年青水泥有限公司，江西 赣州 360700）

0 前言

水泥是国民经济建设和人民生活必不可少的基础性原材料[1]，另一方面，水泥生产工艺决定了其高资源依赖性、高能耗、高排放的特性[2]；随着资源的愈发紧缺及环保形势的愈发严峻，节能、减排已经成为水泥工业最重要的任务之一。2020年，江西于都南方万年青水泥有限公司（以下简称于都公司）5 000t/d水泥熟料生产线采用“高固气比预热分解技术”[3-6]对其烧成系统进行技术改造。改造后，熟料烧成煤耗降低至100.1kg/t，熟料产量增加400t/d左右，上述指标在同规格生产线中均属先进水平。论文对其技改方案及改造前后生产线主要参数进行介绍，以期为同行提供参考。

1 生产线原情况介绍

于都公司5000t/d水泥熟料生产线采用五级双系列预热系统，回转窑规格为Φ4.8 m×72 m。2020年6月，技术人员对生产线进行热工标定，标定结果显示，当熟料产量为6200t/d时，C1出口温度310℃，预热器出口烟气的粉尘浓度（标况下）为109.7g/m3，烟气中CO含量为2165×10-6。详细参数见表1。

表1 于都5000t/d生产线改造前主要运行参数

据标定，分解炉出口CO的浓度为2435×10-6，由此判断分解炉中煤粉未能充分燃烧；且入窑物料分解率长期保持在90%～91%，低于95%的控制指标。以上表明原生产线分解炉性能较差，无法保证煤粉的充分燃烧及碳酸钙的充分分解。较低的入窑生料分解率，加大了回转窑内的热负荷，由此造成窑内煅烧困难，限制了产量的进一步提高。

结合分解炉尺寸及测量风速，当前分解炉主体有效内径为7.24m，有效高度46m；鹅颈管有效内径为5.34 m，有效高度48 m，分解炉总炉容达到2 982 m3。炉容基本满足高产量需求，但受鹅颈管有效内径限制，鹅颈管内风速高达18m/s，物料及煤粉在炉内总体停留时间仅为7.36s。较短的停留时间直接造成了物料分解不充分及煤粉的不完全燃烧。

另外，通过对汇总管风量进行测定，单位熟料配风量为1.312m3/kg，预热系统出口烟气的飞灰含量高达109.7g/m3，较设计指标（75g/m3）偏高；计算得当前系统分离效率仅为90.65%，未达到95%设计指标。出口飞灰携带的热量达到40.67kJ/kg。如通过改造，提高系统分离效率，可有效降低飞灰热量，从而降低熟料烧成热耗。

综合上述分析，原生产线存在的主要问题是尾煤燃烧效果较差、入窑生料分解率低；同时系统分离效率较差。造成以上问题的原因在于鹅颈管内风速较高，同时C1分离效率较低。

2 技改方案介绍

根据生产线存在问题，决定采用“XDL水泥熟料煅烧新工艺”[8]对生产线进行针对性改造，改造内容如下：

（1）分解炉改造为高固气比分解炉。将现有鹅颈管全部拆除、在原位置新建高固气比外循环装置[9]，将未反应完全的生料及煤粉收集后重新进入分解炉，由此增加大颗粒物料在分解炉内的停留时间。实践证明，这种方式可显著提高入窑生料分解率（可提高至98%以上）及煤粉的燃尽率。同时，外循环物料量的重新入炉，增大了分解炉内固气比，有效降低了炉内温度场波动，避免了系统的结皮、堵塞现象；同时有效地固硫和抑制NOx产生，表现出均衡、稳定、低温、对原燃料适应性强、有害气体排放低等优势。

（2）C1旋风筒更换。C1旋风筒整体更换为新型低阻高效型旋风筒，提高C1分离效率。

（3）其他适应性改造。为适应系统提产后的需求，同时实施以下改造内容：对部分旋风筒进风口及烟室进行改造，降低局部阻力；对性能较差、安装不合理的翻板阀进行更换，降低内漏风；优化撒料箱，提高气固之间的换热效率。

改造前后的预热系统外观示意如图1所示。

图1 改造前后效果示意图

3 技改后生产线运行效果

本次改造停窑工期40天，生产线于2021年4月25日重新点火生产。改造后预热系统出口烟气粉尘浓度降低至63.9 g/m3，入窑生料分解率提高至97%。系统运行稳定，产能、煤耗等指标较改造前均有所改善。经初步调试，熟料产量增加400t/d，烧成煤耗从101.2kg/t降低至100.1kg/t，改造效果较好。

4 结语

采用“XDL水泥熟料煅烧新工艺”对于都公司5 000t/d生产线烧成系统进行技改后，预热器系统出口烟气粉尘浓度从109.7 g/m3减少至63.9g/m3，入窑生料分解率大幅提高；熟料产量增加400t/d，烧成煤耗从101.2 kg/t降低至100.1kg/t；各指标均属领先水平，同时改造后系统操作更稳定，体现出“XDL水泥熟料煅烧新工艺”的热效率高，余热利用充分，适应性强的优势。