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帶余熱鍋爐的流態(tài)化預(yù)分解窯系統(tǒng)的問(wèn)題分析及改進(jìn)

引言  

  呼和浩特市水泥廠2號(hào)窯為帶余熱鍋爐的流態(tài)化預(yù)分解窯,回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ3.5m/3.0m×57m,汽輪機(jī)裝機(jī)容量6000kW。該系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái),流態(tài)化分解爐因喂料點(diǎn)偏低,供料能力差,分解率低,以及頻繁的后結(jié)圈一直困擾著回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn),給企業(yè)帶來(lái)了極大的影響。 

1 窯系統(tǒng)工藝流程 

系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。 
   




  圖1 窯系統(tǒng)工藝流程 

  生料首先入分解爐,分解爐類(lèi)似于MFC型,在爐內(nèi)生料隨880~900℃熱氣流上升進(jìn)入到C1筒內(nèi)。C1筒收集下的物料入窯,含塵氣流進(jìn)入到C2筒繼續(xù)進(jìn)行氣固分離,收集下的物料入窯,廢氣進(jìn)入到余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱交換,之后由2號(hào)高溫引風(fēng)機(jī)排到電除塵器,再由3號(hào)風(fēng)機(jī)抽出排空。 

2 后結(jié)圈的原因分析及改進(jìn) 

   
2.1 后結(jié)圈的危害 
  1)結(jié)圈后窯內(nèi)氣流倒返,窯頭看火孔處氣溫較高,經(jīng)常將看火鏡片烤裂,窯內(nèi)氣流渾濁不清,窯頭正壓較嚴(yán)重。 
  2)結(jié)圈后盡管窯全速運(yùn)轉(zhuǎn),但燒成帶料子粒??蓴?shù),圈后物料很難通過(guò)。 
  3)結(jié)圈后窯尾物料厚度增大,窯尾返料極其嚴(yán)重,如未能及時(shí)停料,窯尾密封裝置磨損加大,甚至磨壞。 
  4)結(jié)圈后入鍋爐溫度驟降,余熱鍋爐無(wú)法工作,鍋爐生產(chǎn)的蒸汽白白耗掉。 
  5)結(jié)圈后燒出的熟料質(zhì)地疏松,外觀呈黃褐色,C3S含量不足30%,其性能對(duì)比見(jiàn)表1。  

表在 熟料礦物組成及28d抗壓強(qiáng)度對(duì)經(jīng)(平均值)
6)結(jié)圈后如未能及時(shí)處理掉,圈后面的物料極易結(jié)成大球,其直徑可達(dá)到2m左右,被后圈卡住無(wú)法轉(zhuǎn)出,造成窯內(nèi)通風(fēng)受阻,煤粉從煤嘴剛噴出即著火。故噴煤嘴(耐熱鑄鋼)經(jīng)常被燒裂變形,更換頻繁。 

2.2 結(jié)圈原因分析 
  該廠1號(hào)窯為Φ3.0m/2.4m×60m干法中空帶余熱鍋爐窯。理論上講小窯易結(jié)圈而大窯不易結(jié)圈。但該廠在使用同種原燃材料的情況下卻出現(xiàn)相反情況,我們分析認(rèn)為: 
  1)2號(hào)窯尾高溫風(fēng)機(jī)抽力不足是該系統(tǒng)工藝上的先天不足。在正常生產(chǎn)時(shí)2號(hào)風(fēng)機(jī)總是全轉(zhuǎn)速運(yùn)行,而從窯頭觀察窯內(nèi)通風(fēng)仍是不足,窯頭總是返風(fēng),呈正壓狀態(tài)。 
  2)窯內(nèi)通風(fēng)不足必然加重還原氣氛,在還原氣氛下Fe2O3被還原成FeO,F(xiàn)eO和SiO2易形成低熔點(diǎn)礦物,從而造成結(jié)圈。2號(hào)窯熟料的燒失量總有負(fù)值出現(xiàn),從這一點(diǎn)也可以充分說(shuō)明該系統(tǒng)還原氣氛濃重。 
  3)窯內(nèi)通風(fēng)不足,使煤粉的燃燒速度變慢,燃燒時(shí)間延長(zhǎng),液相出現(xiàn)較早,也是造成結(jié)圈的重要因素。 
  4)在回轉(zhuǎn)窯操作上,不能很好地平衡二次風(fēng)與三次風(fēng)的比例,使原本通風(fēng)不足的問(wèn)題顯得更加突出。 
  5)在喂料問(wèn)題上,看火工為追求高產(chǎn),分解爐投料量偏大,物料入窯后窯內(nèi)填充率增大,在料子分解率較低的情況下,加重了窯的熱負(fù)荷。為滿(mǎn)足燒成溫度,被迫加大窯內(nèi)煤量,從而加劇了窯內(nèi)的還原氣氛,形成惡性循環(huán)。 

2.3 結(jié)圈的預(yù)防 
  

2號(hào)窯這種MFC分解爐加2級(jí)旋風(fēng)筒且?guī)в酂徨仩t的回轉(zhuǎn)窯,目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)同類(lèi)工藝,系統(tǒng)的參數(shù)特別是余熱鍋爐的參數(shù)計(jì)算無(wú)可靠依據(jù)[1],使我們?cè)谔幚碓摳G結(jié)圈問(wèn)題上顯得力不從心。在現(xiàn)有工況下如何避免或減少結(jié)圈,是擺在企業(yè)面前的一個(gè)重大問(wèn)題。通過(guò)上述原因分析,結(jié)合本廠實(shí)際情況,我們采取了如下一些措施: 
  1)還原氣氛是造成結(jié)圈的關(guān)鍵因素。在現(xiàn)有工況下,設(shè)法增加窯內(nèi)通風(fēng)是解決問(wèn)題的重要對(duì)策,故我們把窯尾的堵漏工作放在第一位,設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)監(jiān)督。 
  2)該系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)其它預(yù)分解系統(tǒng)相比物料分解率偏低,一般在70%~80%之間。鑒于這種狀況,在二次風(fēng)與三次風(fēng)的配合上應(yīng)有所調(diào)整,以前兩者比例總在(40%~45%)∶(55%~60%),在操作中我們認(rèn)為兩者比例互換一下更符合實(shí)際,因?yàn)樵摳G型無(wú)論從工藝布置還是從實(shí)際運(yùn)行參數(shù)來(lái)看,是介于預(yù)分解窯和預(yù)熱器窯之間的一種窯型。 
  3)加強(qiáng)余熱鍋爐內(nèi)部積灰的清吹工作,降低鍋爐阻力,也是增加系統(tǒng)風(fēng)量的重要步驟。 
  4)適當(dāng)降低窯內(nèi)物料填充率,提高回轉(zhuǎn)窯快車(chē)率,以此來(lái)破壞結(jié)圈產(chǎn)生的條件。 
  5)加強(qiáng)控制煤的灰分,當(dāng)灰分小于22%時(shí),對(duì)煅燒和預(yù)防結(jié)圈都有不可估量的作用。其次適當(dāng)降低煤粉細(xì)度和水分以強(qiáng)化燃燒,也是防止結(jié)圈的有效措施。 
  6)準(zhǔn)確判斷及時(shí)處理窯尾各煙道的結(jié)皮或堵塞問(wèn)題,降低系統(tǒng)阻力,增加窯內(nèi)通風(fēng)。 

2.4 效果 
  

該廠2號(hào)窯幾年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐表明,造成2號(hào)窯頻繁結(jié)圈、結(jié)大球的主要原因是通風(fēng)問(wèn)題。我們?cè)接戇^(guò)改變2號(hào)風(fēng)機(jī)參數(shù)以滿(mǎn)足窯的燃燒,但最終沒(méi)有實(shí)施,其原因一是資金問(wèn)題;二是更換風(fēng)機(jī)后,余熱鍋爐能否承受。所以我們還是在現(xiàn)有工藝上做文章。通過(guò)采取上述措施,從2001年9月份到2002年6月份沒(méi)有較大結(jié)圈形成,基本上兼顧了兩頭,為企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 

3 分解爐喂料點(diǎn)的改進(jìn) 

   
3.1 問(wèn)題 
  生產(chǎn)中,我們發(fā)現(xiàn)分解爐喂料點(diǎn)偏低(見(jiàn)圖2)。生料進(jìn)入分解爐后,在流化床床層分布不均勻。容易造成分解爐死床、短路;熱交換不充分;預(yù)熱及分解效率低;分解爐出口煙氣溫度太高(1100~1200℃)使C1筒內(nèi)煙溫過(guò)高,旋風(fēng)筒內(nèi)筒常常燒損,分離效率下降,熟料產(chǎn)質(zhì)量及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率無(wú)法保證。 
   




  圖2 分解爐喂料點(diǎn) 

3.2 改進(jìn)方法 
  

經(jīng)過(guò)反復(fù)論證,我們決定提高分解爐的生料喂料點(diǎn),料位提高后,流化床層均勻穩(wěn)定,熱交換充分,生料預(yù)熱及分解率提高,出分解爐煙溫適宜穩(wěn)定(850~900℃),C1內(nèi)筒燒損現(xiàn)象消除,分離效率提高,熟料產(chǎn)質(zhì)量提高,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率得以保證,達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 

3.3 效果 
  5個(gè)多月的運(yùn)行情況表明,這一技改取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。改進(jìn)前后部分指標(biāo)見(jiàn)表2。  

由表2可見(jiàn),熟料產(chǎn)質(zhì)量均有大幅度提高,設(shè)備運(yùn)行趨于正常,由于煙溫均衡適宜,發(fā)電系統(tǒng)也易于操作控制,發(fā)電量有所增加,經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。

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