近幾年，針對(duì)分解爐的技術(shù)改造如火如荼，各工廠八仙過(guò)海各顯神通，改造方式紛繁復(fù)雜，但是不管怎么改造都是要根據(jù)生產(chǎn)線具體的布置情況，最大化地優(yōu)化系統(tǒng)。某公司2 500 t/d生產(chǎn)線配置單系列五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器帶ZSD爐，工藝流程復(fù)雜，建成投產(chǎn)后，運(yùn)行一直不理想，產(chǎn)量偏低，煤耗偏高，急需進(jìn)行優(yōu)化技改。

該公司2 500 t/d生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)配ZSD爐，分解爐本體有效爐容456 m3，預(yù)燃室有效容積170 m3，鵝頸管有效容積290 m3，總?cè)莘e916 m3。到2020年實(shí)際窯產(chǎn)量3 100 t/d，標(biāo)煤耗≥111 kg/t熟料。該燒成系統(tǒng)相關(guān)生產(chǎn)及工藝數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

表1 改造前生產(chǎn)線主要參數(shù)及指標(biāo)（2020年）

表2 原有預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)

設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)，存在參數(shù)選取不當(dāng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理問(wèn)題，致使預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)局部阻力大，流場(chǎng)不暢；安裝中預(yù)熱器位置與設(shè)計(jì)位置存在很大差異，惡化了系統(tǒng)運(yùn)行效果。具體地講，燒成系統(tǒng)基本運(yùn)行狀況及存在的主要問(wèn)題如下：

（1）C1旋風(fēng)筒出口風(fēng)溫340～350 ℃，CO濃度高達(dá)1 000 ppm，廢氣溫度偏高，煤粉不完全燃燒現(xiàn)象嚴(yán)重。

（2）分解爐出口溫度880～890 ℃，C5旋風(fēng)筒出口溫度910～915 ℃。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旋風(fēng)筒后繼續(xù)燃燒，導(dǎo)致C5旋風(fēng)筒出口溫度和其它各級(jí)預(yù)熱器出口溫度偏高；分解爐出口與C5旋風(fēng)筒出口和下料管溫度存在倒掛現(xiàn)象。

（3）分解爐有效容積為456 m3，與同規(guī)模生產(chǎn)線相比，分解爐容積偏小。窯提產(chǎn)至3 100 t/d熟料后，由于分解爐爐容偏小，難以滿足生料分解所需的停留時(shí)間，也難以滿足煤粉完全燃燒的要求，這是造成C1旋風(fēng)筒出口溫度偏高（345 ℃±5 ℃）、熟料煤耗偏高（111 kg.ce/t熟料）、燒成系統(tǒng)工況不穩(wěn)定的主要原因。

（4）三次風(fēng)管為Z字形布置，由于取風(fēng)口位置靠近窯口，二三次風(fēng)存在較為明顯的搶風(fēng)現(xiàn)象。三次風(fēng)管水平段長(zhǎng)，布置到窯尾位置時(shí)，采用90°彎頭連接，為了防止彎頭處積灰而設(shè)計(jì)了一個(gè)卸灰口，這樣水平管道和卸灰口容易堆積熟料從而影響通風(fēng)。卸灰口在排灰時(shí)漏風(fēng)也較大，甚至?xí)?dǎo)致窯頭罩正壓。降低了入爐的三次風(fēng)風(fēng)量。

（5）預(yù)熱器系統(tǒng)整體阻力大，正常生產(chǎn)時(shí)C1筒出口負(fù)壓高達(dá)6 200 Pa，入余熱發(fā)電SP鍋爐負(fù)壓高達(dá)7 000 Pa，熟料工序電耗偏高（34.43 kWh/t）。

3.1  分解爐的技改

將分解爐（見(jiàn)圖1）按原直徑（Ф5.6 m）向上加高4 m，充分利用預(yù)熱器框架的空間擴(kuò)大分解爐容積。改造后，分解爐容積為589 m2，增加了29%。

3.2  鵝頸管的技改

受預(yù)熱器框架結(jié)構(gòu)限制（見(jiàn)圖1），傳統(tǒng)鵝頸管改造形式難以滿足優(yōu)化技改要求，所以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況將鵝頸管的改造形狀從圓形改成矩形。

圖1 分解爐的改造

圖2 三次風(fēng)管的擴(kuò)徑與布置方式的變化

鵝頸管與分解爐的接口，從分解爐側(cè)面改到分解爐頂部，將一段18 m長(zhǎng)的鵝頸管從窯尾框架外懸挑支撐，移到了窯尾框架內(nèi)布置，有利于窯尾鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和日常檢修。為了盡量利用空間，鵝頸管的截面設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的圓形改成矩形。在標(biāo)高61.55 m平面以上，鵝頸管從直徑Ф4.1 m技改為5.1 m （長(zhǎng)）×4.1m（寬），高度約22 m，鵝頸管容積增加140 m2。為了保證結(jié)構(gòu)安全，在窯尾預(yù)熱器框架標(biāo)高51.55 m平面上開(kāi)孔，并調(diào)整1根Ф400 mm鋼斜支撐柱的位置，對(duì)標(biāo)高61.55 m平面上的鵝頸管懸挑支架及框架梁進(jìn)行加固。

3.3   三次風(fēng)管的技改

改造前，三次風(fēng)管布置如圖2虛線部分，閥門(mén)改造前，三次風(fēng)管布置如圖2虛線部分，閥門(mén)完全開(kāi)完都不能滿足分解爐煤粉燃燒。技改時(shí)將三次風(fēng)管由Ф2 300 mm技改為Ф2 700 mm，并改為斜度20°布置。

原三次風(fēng)取風(fēng)口和窯口位于同一個(gè)斷面，入窯二次風(fēng)和入爐三次風(fēng)搶風(fēng)嚴(yán)重，篦冷機(jī)固定端的高溫風(fēng)不能完全入窯，技改時(shí)將三次風(fēng)取風(fēng)口位置由窯口斜上方優(yōu)化改造為窯門(mén)斜上方，并增設(shè)一個(gè)沉降室作為熟料粉沉降區(qū)（見(jiàn)圖2），既改善管道內(nèi)積料現(xiàn)象，又解決二三次風(fēng)搶風(fēng)問(wèn)題，有利于提高入窯二次風(fēng)溫度，加強(qiáng)窯頭煤的燃燒，提高燃盡率（類(lèi)似小窯頭罩原理）。

三次風(fēng)管內(nèi)襯耐火材料采用雙層硅酸鈣板和低導(dǎo)熱莫來(lái)石磚，異形部分采用納米隔熱材料和耐磨澆注料施工，有效降低三次風(fēng)管筒體表面散熱損失，從而降低了煤耗。

技改后，入爐三次風(fēng)量增大，煤粉在分解爐內(nèi)燃燒充分，溫度倒掛現(xiàn)象消失，分解爐內(nèi)物料停留時(shí)間延長(zhǎng)，大幅度提高了分解爐對(duì)生料的預(yù)分解能力，熟料產(chǎn)量、質(zhì)量提升和能耗下降效果明顯（見(jiàn)表3、表4）。

表3 技改前后分解爐、鵝頸管和三次風(fēng)管的相關(guān)參數(shù)

表4 技改前后主要工藝參數(shù)和指標(biāo)對(duì)比

技改前后分解爐、鵝頸管、三次風(fēng)管參數(shù)變化見(jiàn)表3。

窯產(chǎn)量由3 100 t/d提高至3 300 t/d，系統(tǒng)穩(wěn)定性得以提升，熟料fCaO合格率提升9%，C1旋風(fēng)筒出口溫度同比下降15 ℃。能耗指標(biāo)改善明顯，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較為突出，熟料燒成標(biāo)煤耗由111 kg/t.cl下降為104 kg/t.cl，熟料工序電耗下降0.79 kWh/t，按年生產(chǎn)熟料75萬(wàn)t計(jì)算，年可節(jié)約煤炭0.006× 7 000/5 300×750 000 =5 943 t。

該公司2 500 t/d生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)因設(shè)計(jì)問(wèn)題存在先天性不足，在對(duì)分解爐和鵝頸管容積進(jìn)行擴(kuò)容優(yōu)化，對(duì)三次風(fēng)管的取風(fēng)和結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行改造后，窯產(chǎn)量提高至3 300 t/d，熟料fCaO合格率提升，C1旋風(fēng)筒出口溫度下降15 ℃，熟料燒成標(biāo)煤耗下降7 kg/t，技改效果達(dá)到預(yù)期。

值得一提的是鵝頸管的擴(kuò)容改造，突破了傳統(tǒng)，將圓形改成矩形，充分利用了預(yù)熱器塔架空間實(shí)現(xiàn)了鵝頸管擴(kuò)容的最大化。

另外，采用小窯頭罩和三次風(fēng)偏離前窯口端取風(fēng)，促使二、三次風(fēng)分區(qū)取風(fēng)的設(shè)計(jì)及技術(shù)方案同傳統(tǒng)的近前窯口端取風(fēng)的設(shè)計(jì)及技術(shù)方案的利弊還存在諸多爭(zhēng)議。但技改實(shí)踐證明，二、三次風(fēng)分區(qū)取風(fēng)效果明顯。

作者：楊再成1，云小輝2，魏濤2，陳濤2，尹強(qiáng)2

來(lái)源：《1川渝西南水泥有限公司；2. 泰昌建材集團(tuán)有限公司》

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