新型干法窯的目標(biāo)產(chǎn)量推導(dǎo)及其工程實(shí)踐
新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)不是狹義上的窯外分解技術(shù),其技術(shù)的發(fā)展不僅與預(yù)熱分解系統(tǒng)不斷優(yōu)化密切相關(guān),還與回轉(zhuǎn)窯、燃燒器、冷卻機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、窯的密封裝置、燒成系統(tǒng)鎖風(fēng)閥等生產(chǎn)裝備的改進(jìn),與耐溫、隔熱、耐磨、耐腐等新型材料的不斷開發(fā)研制,與原料預(yù)均化技術(shù)、生料均化技術(shù)、高效破碎與粉磨技術(shù)、電子計(jì)量及控制技術(shù)、X熒光分析在線檢測(cè)技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制儀表等技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。因此隨著新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高,早期提出的那些經(jīng)典公式與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)生產(chǎn)水平相比,存在了較大的偏差。
當(dāng)代的科研機(jī)構(gòu)和學(xué)者,如南京工業(yè)大學(xué)李昌勇和武漢理工大學(xué)李建錫等,在提高新型干法窯產(chǎn)量方面作了重要研究工作。筆者在前人的研究工作基礎(chǔ)上,在挖掘回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力、大幅度提高新型干法回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量方面作了進(jìn)一步實(shí)踐工作,并已經(jīng)取得較好的實(shí)踐效果。根據(jù)實(shí)踐中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn),筆者深刻地感到新型干法技術(shù)是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程,無(wú)論在哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)“瓶頸”都會(huì)影響產(chǎn)量的提高,只有在同時(shí)發(fā)揮回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)和預(yù)熱分解系統(tǒng)功效時(shí)(相應(yīng)的其它配套技術(shù)發(fā)展也應(yīng)跟上),系統(tǒng)才可望達(dá)到更高的理想產(chǎn)量。
關(guān)于新型干法窯的產(chǎn)量,筆者提出的兩個(gè)目標(biāo)產(chǎn)量見表1,其設(shè)計(jì)思想、推導(dǎo)過(guò)程、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單介紹如下。
表1 新型干法回轉(zhuǎn)窯的目標(biāo)產(chǎn)量
窯直徑 (m) |
Di (m) |
截面熱負(fù)荷 qA(×107kJ/m2h) |
產(chǎn)量一 (t/d) |
產(chǎn)量二 (t/d) |
Φ2.5 |
2.14 |
1.485 6 |
824 |
1 164 |
Φ2.7 |
2.34 |
1.523 0 |
1 056 |
1 492 |
Φ2.8 |
2.44 |
1.585 2 |
1 222 |
1 727 |
Φ3.0 |
2.64 |
1.648 2 |
1 523 |
2 152 |
Φ3.2 |
2.84 |
1.708 8 |
1 871 |
2 644 |
Φ3.3 |
2.94 |
1.738 4 |
2 066 |
2 919 |
Φ3.5 |
3.10 |
1.784 5 |
2 415 |
3 412 |
Φ3.6 |
3.20 |
1.812 8 |
2 647 |
3 740 |
Φ4.0 |
3.60 |
1.921 6 |
3 792 |
5 358 |
Φ4.3 |
3.86 |
1.989 0 |
4 574 |
6 463 |
Φ4.6 |
4.16 |
2.064 1 |
5 590 |
7 899 |
Φ4.7 |
4.26 |
2.088 5 |
5 974 |
8 441 |
Φ4.8 |
4.36 |
2.112 6 |
6 374 |
9 006 |
Φ5.0 |
4.56 |
2.160 0 |
7 232 |
10 219 |
Φ5.2 |
4.76 |
2.206 4 |
8 107 |
11 455 |
Φ5.5 |
5.06 |
2.274 1 |
9 507 |
13 433 |
1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)量的設(shè)計(jì)思想
回轉(zhuǎn)窯目標(biāo)產(chǎn)量提出的理論依據(jù)是:提高熟料產(chǎn)量的前提是要提高燒成系統(tǒng)的總的燃料燃燒能力,即回轉(zhuǎn)窯和分解爐的燃料燃燒能力。
1.1 達(dá)到“產(chǎn)量一”的設(shè)計(jì)思想
回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際生產(chǎn)能力主要受截面熱負(fù)荷、截面風(fēng)速、工作溫度這幾個(gè)參數(shù)的影響。特定原料和特定率值下熟料的燒成溫度是一定的,而截面熱負(fù)荷與截面風(fēng)速又是相互關(guān)聯(lián)的一對(duì)參數(shù),所以在截面風(fēng)速不超標(biāo)時(shí),計(jì)算回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量時(shí)可采用截面熱負(fù)荷這一參數(shù)作為基本計(jì)算依據(jù)。事實(shí)上,目前正在生產(chǎn)的傳統(tǒng)預(yù)分解窯和部分經(jīng)改造后的預(yù)分解窯,其截面熱負(fù)荷與濕法窯、余熱發(fā)電窯、預(yù)熱器窯等燒成帶的截面熱負(fù)荷相比,反倒是偏小的,這也就為提高預(yù)分解窯的截面熱負(fù)荷,大幅度提高傳統(tǒng)預(yù)分解窯的產(chǎn)量帶來(lái)了空間和可能。改造后達(dá)到“產(chǎn)量一”的設(shè)計(jì)方案是以其它窯型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的燒成帶截面熱負(fù)荷為依據(jù),在原有基礎(chǔ)上提高窯頭的用煤量,挖掘回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力,并根據(jù)按常規(guī)設(shè)計(jì)的窯頭與窯尾用煤比例關(guān)系,通過(guò)對(duì)預(yù)熱器、分解爐的技術(shù)改造,使其結(jié)構(gòu)、爐容等能夠適應(yīng)窯尾用煤量的提高,滿足提產(chǎn)后的要求,大幅度提高熟料產(chǎn)量。在原燃材料條件較好,系統(tǒng)配套完善時(shí),能夠達(dá)到“產(chǎn)量一”的目標(biāo)值。目前該種技術(shù)改造方案已在某些規(guī)格的窯型上(如我們?cè)O(shè)計(jì)的吉林四平石嶺監(jiān)獄水泥廠)得以應(yīng)用,產(chǎn)量已經(jīng)實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)。
1.2 “產(chǎn)量二”的主要設(shè)計(jì)思想
該目標(biāo)產(chǎn)量的設(shè)計(jì)思想是在提高分解爐的燒煤量方面進(jìn)一步開拓思路,以充分發(fā)揮預(yù)熱分解系統(tǒng)的功效。目前分解爐的設(shè)計(jì),大都還局限于分解爐用煤量在50~60%左右的設(shè)計(jì)思路,生料入窯的溫度大都控制在870℃以下。由于生料在1 100℃之前是大量的吸熱過(guò)程,需要吸收大量的熱量,而在1 100℃以后大量的固相放熱反應(yīng)開始占主導(dǎo),總的吸熱量很少,所以雖然目前的新型干法窯的入窯表現(xiàn)分解率最高達(dá)到了95%以上,但由于入窯生料溫度低,回轉(zhuǎn)窯仍承擔(dān)1 100℃以下相當(dāng)一部分吸熱過(guò)程,回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷占燒成系統(tǒng)熱負(fù)荷的比例仍然較大,有減輕的余地。達(dá)到產(chǎn)量二的技改措施是,窯頭噴煤絕對(duì)數(shù)量在“產(chǎn)量一”的情況下不變(截面熱負(fù)荷在“產(chǎn)量一”的基礎(chǔ)上不再提高),繼續(xù)增大分解爐內(nèi)的噴煤量(例如達(dá)到總用煤量的75%左右甚至更高),提高生料的入窯溫度(例如達(dá)到1 000℃甚至更高),使原本在窯內(nèi)進(jìn)行的吸熱過(guò)程,再部分地移到分解爐內(nèi)進(jìn)行,大幅度地減輕窯內(nèi)的負(fù)擔(dān),從而大幅度地提高回轉(zhuǎn)窯的熟料產(chǎn)量?!斑_(dá)到產(chǎn)量二”的技術(shù)指標(biāo)筆者正在由理論研究轉(zhuǎn)入生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中。
在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中需要注意解決的幾個(gè)問(wèn)題是:分解爐結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì),爐容的確定,耐火、隔熱材料的配套,結(jié)皮堵塞問(wèn)題的處理,配套設(shè)備的選型及回轉(zhuǎn)窯的密封裝置、轉(zhuǎn)速、填充率、長(zhǎng)徑比等,此外由于入窯分解率達(dá)到100%后,生料的溫升速度加快,對(duì)原燃料的均化效果和生產(chǎn)自動(dòng)化水平及操作經(jīng)驗(yàn)也應(yīng)引起足夠的重視。 “產(chǎn)量二”是以某企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過(guò)在生料入窯溫度平均為1025℃時(shí)所作的熱量平衡計(jì)算,并近似地類推到其它規(guī)格回轉(zhuǎn)窯取得的結(jié)果。
2 目標(biāo)產(chǎn)量的計(jì)算推導(dǎo)
2.1 產(chǎn)量一的推導(dǎo)
是根據(jù)同規(guī)格的其它窯型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的燒成帶截面熱負(fù)荷數(shù)值作為新型干法窯的計(jì)算依據(jù),并根據(jù)熟料燒成熱耗和窯頭、尾燃料比等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái),計(jì)算公式如下:
熟料產(chǎn)量一(t/d)=24×(單位小時(shí)燒成帶截面熱負(fù)荷×燒成帶有效截面積)/(熟料熱耗×窯頭燃料比例)。
產(chǎn)量一對(duì)應(yīng)的生料入窯溫度是870℃。
2.2 產(chǎn)量二的推導(dǎo)
由于產(chǎn)量一是現(xiàn)階段最大限度地挖掘了窯頭的燒煤能力,所以產(chǎn)量二的計(jì)算是在產(chǎn)量一的基礎(chǔ)上不再增加窯頭的用煤絕對(duì)數(shù)量,而是繼續(xù)提高分解爐的用煤絕對(duì)數(shù)量(相當(dāng)于降低了窯頭用煤的比例),提高生料的入窯溫度,大幅度提高熟料產(chǎn)量。產(chǎn)量二的推導(dǎo)方法是:計(jì)算出在產(chǎn)量一(生料入窯溫度為870℃)時(shí)燒成窯頭的用煤比例,再計(jì)算出產(chǎn)量二(生料入窯溫度為1 025℃)時(shí)燒成窯頭的用煤比例,根據(jù)產(chǎn)量與全系統(tǒng)用煤量呈正比的關(guān)系,就可以算出產(chǎn)量二在產(chǎn)量一基礎(chǔ)上的提產(chǎn)倍數(shù)。考慮各種影響因素,我們?cè)诶碚撎岙a(chǎn)倍數(shù)的基礎(chǔ)上乘以90%,作為推導(dǎo)出的實(shí)際提產(chǎn)倍數(shù),計(jì)算公式如下:
熟料產(chǎn)量二(t/d)=(870℃生料入窯時(shí)窯頭用煤比例/1 025℃生料入窯時(shí)窯頭用煤比例)×產(chǎn)量一×90%
需說(shuō)明的是,各種規(guī)格的窯徑,熱平衡計(jì)算得到的提產(chǎn)倍數(shù)應(yīng)該是略有差異的,但因掌握的數(shù)據(jù)有限,不能將表中16種規(guī)格的窯徑都作詳細(xì)計(jì)算,況且即使對(duì)于同一規(guī)格的窯徑,不同工廠的原燃材料不同、預(yù)分解形式不同,計(jì)算結(jié)果也不同。表中計(jì)算結(jié)果是按某2 500t/d生產(chǎn)線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái),并近似地類推到其它規(guī)格窯型上,用于說(shuō)明未來(lái)窯產(chǎn)量的發(fā)展趨勢(shì)。推導(dǎo)過(guò)程如下:
2.2.1 計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
2.2.1.1 設(shè)窯頭用煤量占總用煤量的比例為:X
2.2.1.2 煤的低位熱值:23 019 kJ/kg煤
2.2.1.3 生料、熟料化學(xué)成分
表2 生、熟料化學(xué)成份
名稱 |
Loss |
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
MgO |
SO3 |
Cl¯ |
K2O |
Na2O |
生料 |
36.51 |
42.69 |
13.29 |
2.59 |
1.95 |
2.25 |
0.10 |
0.010 |
0.45 |
0.14 |
熟料 |
- |
64.90 |
22.02 |
5.17 |
3.17 |
3.45 |
0.19 |
0.014 |
0.73 |
0.23 |
表3 熟料率值及礦物組成 (扣除f-CaO)
礦物名稱 |
C3S |
C2S |
C |
C4AF |
礦物組成(%) |
53.57 |
22.72 |
8.32 |
9.63 |
2.2.1.5 產(chǎn)量一熟料熱耗:3093 kJ/kg熟料,產(chǎn)量二的熟料熱耗:3 080 kJ/kg熟料
2.2.1.6 入窯風(fēng)比例:一次風(fēng)/二次風(fēng)/漏風(fēng)(復(fù)合式密封)=10/88/2
2.2.1.7 一次空氣(含漏風(fēng))風(fēng)溫:30℃ 二次風(fēng)溫:1 050℃
2.2.1.8 煤粉溫度:60℃
2.2.1.9 窯內(nèi)過(guò)??諝庀禂?shù):1.10
2.2.1.10 熟料燒成溫度:1 450℃,出窯熟料溫度:1 360℃
2.2.1.11 窯尾廢氣溫度:“產(chǎn)量一”1 100℃,“產(chǎn)量二”1 150℃
2.2.1.12 生料入窯操作溫度:產(chǎn)量一840℃~900℃,平均870℃
產(chǎn)量二1 000℃~1 050℃,平均1 025℃
2.2.1.13 生料入窯分解率:產(chǎn)量一95%,產(chǎn)量二100%
2.2.1.14 回轉(zhuǎn)窯筒體散熱:產(chǎn)量一165kJ/kg熟料,產(chǎn)量二118 kJ/kg熟料
2.2.1.15 窯尾飛灰量與入窯量相比很小,且大多經(jīng)由分解爐、C5級(jí)預(yù)熱器回收入窯,故窯尾飛灰?guī)ё邿岷雎圆挥?jì)
2.2.1.16 窯頭操作應(yīng)為負(fù)壓,理論上無(wú)飛灰,實(shí)際上窯頭有時(shí)有飛灰,但量很小,飛灰?guī)ё邿岵挥?jì)
2.2.1.17 空氣濕度、高嶺土脫水對(duì)熱平衡和氣體量的影響忽略不計(jì)
2.2.2 產(chǎn)量一的熱平衡計(jì)算
2.2.2.1 各種物料量的計(jì)算
(1)燃料總消耗量:MR=0.134 4 kg煤/kg熟料
其中:窯頭燃煤量0.134 4X
(2)干生料理論消耗量:MGSL=1.517 kg/kg熟料
(3)入窯系統(tǒng)空氣量
a、燃料燃燒理論空氣量:VLK=6.059 Nm3/ kg煤
b、入窯實(shí)際干空氣量:VYK=0.895 8X Nm3/ kg熟料
c、入窯二次空氣量:VYK2=0.788 3X Nm3/ kg熟料
d、入窯一次空氣量(含漏風(fēng)):VYK1=0.107 5X Nm3/ kg熟料
2.2.2.2 回轉(zhuǎn)窯熱平衡計(jì)算
(1)收入項(xiàng)目
a、燃料燃燒生成熱:QRR=3 093X
b、生料帶入熱量:按入窯CaCO3分解率95%,計(jì)算在870℃時(shí)每公斤熟料中的入窯生料量和比熱(MgCO3已完全分解)
表4
項(xiàng) 目 |
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
MgO |
微量成分 |
CaCO3 |
組分重量(kg/kg熟料) |
0.615 |
0.202 |
0.039 |
0.030 |
0.034 |
0.010 |
0.058 |
比熱(kJ/kg℃) |
0.890 |
1.098 |
1.074 |
0.910 |
1.153 |
~1.000 |
1.110 |
計(jì)算得:總重量0.988 kg/kg熟料,加權(quán)平均比熱0.963 kJ/kg℃
QSL=827.76 kJ/kg熟料
c、二次空氣帶入熱量:QYK2=1 172.04X kJ/kg熟料
d、一次空氣(及漏風(fēng))帶入的顯熱:QYK1=4.19X kJ/kg熟料
e、燃料帶入顯熱:QR=9.31X kJ/kg熟料
(2)支出項(xiàng)目
a、窯內(nèi)熟料形成熱(生料由870℃入窯至燒成出窯)
①碳酸鹽分解吸熱:QFJ=95.90 kJ/kg熟料(煤灰?guī)胛⒘?,不?jì))
②生料燒成至熟料,料溫升高的吸熱:QSW=577.06 kJ/kg熟料
③生成液相吸熱:QYX=105 kJ/kg熟料
④C2S生成C3S吸熱:QC3S=4.61 kJ/kg熟料
⑤粘土質(zhì)原料中無(wú)定型物質(zhì)轉(zhuǎn)變成晶體放熱:QGT=26.98 kJ/kg熟料
⑥固相反應(yīng)生成礦物的放熱量:QKW=405.13 kJ/kg熟料
⑦熟料由1450℃降至1360℃放熱:QLQ=92.97 kJ/kg熟料
合計(jì)后,得到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料形成所需熱量:QYN=257.49 kJ/kg熟料
b、窯尾廢氣帶走熱
①理論煙氣量:VYQ=6.549 Nm3/ kg煤
②總廢氣量:VFQ=(0.961X+0.014)Nm3/ kg熟料
③廢氣帶走熱:QFQ=(1 676.56X+34.76)kJ/kg熟料
c、出窯熟料帶走熱:QSL=1 466.08kJ/kg熟料
d、窯筒體散熱量:QYT=165kJ/kg熟料
(3)平衡計(jì)算:收入熱量=支出熱量
建立平衡式:3 093X+827.76+1 172.04X+4.19X+9.31X=257.49+1 676.56X+34.76+1 466.08+165
解得:X=42.10%
即在產(chǎn)量一的情況下,窯頭用煤量占總用煤量的比例為42.10%。
2.2.3 產(chǎn)量二的熱平衡計(jì)算
2.2.3.1 各種物料量的計(jì)算
(1) 燃料總消耗量:MR=0.134 4 kg煤/kg熟料
其中:窯頭燃煤量0.134 4X
(2) 干生料理論消耗量:MGSL=1.517 kg/kg熟料
(3) 入窯系統(tǒng)空氣量
a、燃料燃燒理論空氣量:VLK=6.059 Nm3/ kg煤
b、入窯實(shí)際干空氣量:VYK=0.895 8X Nm3/ kg熟料
c、入窯二次空氣量:VYK2=0.788 3X Nm3/ kg熟料
d、入窯一次空氣量(含漏風(fēng)):VYK1=0.107 5X Nm3/ kg熟料
2.2.3.2 回轉(zhuǎn)窯熱平衡計(jì)算
(1)收入項(xiàng)目
a、燃料燃燒生成熱:QRR=3 080X
b、生料帶入熱量:按入窯CaCO3分解率100%,計(jì)算在1 025℃時(shí)每公斤熟料中的入窯生料量和比熱
表5
項(xiàng) 目 |
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
MgO |
微量成分 |
組分重量(kg/kg熟料) |
0.648 |
0.202 |
0.039 |
0.030 |
0.034 |
0.010 |
比熱(kJ/kg℃) |
0.896 |
1.109 |
1.096 |
0.933 |
1.171 |
~1.000 |
計(jì)算得:總重量0.963 kg/kg熟料,加權(quán)平均比熱0.961 kJ/kg℃
QSL=948.58 kJ/kg熟料
c、二次空氣帶入熱量:QYK2=1 172.04X kJ/kg熟料
d、一次空氣(及漏風(fēng))帶入的顯熱:QYK1=4.19X kJ/kg熟料
e、燃料帶入顯熱:QR=9.31X kJ/kg熟料
(2) 支出項(xiàng)目
a、窯內(nèi)熟料形成熱(生料由1 025℃入窯至燒成出窯)
①碳酸鹽分解吸熱:QFJ=0kJ/kg熟料(煤灰?guī)胛⒘?,不?jì))
②生料燒成至熟料,料溫升高的吸熱:QSW=422.84 kJ/kg熟料
③生成液相吸熱:QYX=105 kJ/kg熟料
④C2S生成C3S吸熱:QC3S=4.61 kJ/kg熟料
⑤粘土質(zhì)原料中無(wú)定型物質(zhì)轉(zhuǎn)變成晶體放熱:QGL=0 kJ/kg熟料(已在爐區(qū)及預(yù)熱器內(nèi)完成)
⑥固相反應(yīng)生成礦物的放熱量:QKW=405.13 kJ/kg熟料
⑦熟料由1 450℃降至1 360℃放熱:QLQ=92.97 kJ/kg熟料
合計(jì)后,得到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料形成所需熱量:QYN=34.35 kJ/kg熟料
b、窯尾廢氣帶走熱
①理論煙氣量:VYQ=6.549 Nm3/ kg煤
②總廢氣量:VFQ=0.961XNm3/ kg熟料
③廢氣帶走熱:QFQ=1 767.13XkJ/kg熟料
c、出窯熟料帶走熱:QSL=1 466.08kJ/kg熟料
d、窯筒體散熱量:QYT=118kJ/kg熟料
(3) 平衡計(jì)算:收入熱量=支出熱量
建立平衡式:3 080X+948.58+1 172.04X+4.19X+9.31X=34.35+1 767.13X+1 466.08+118
解得:X=26.81%
即在產(chǎn)量一的情況下,窯頭用煤量占總用煤量的比例為26.81%。
2.2.4 “產(chǎn)量二”在“產(chǎn)量一”基礎(chǔ)上的提產(chǎn)倍數(shù)
由于“產(chǎn)量二”窯頭噴入煤粉絕對(duì)數(shù)量與“產(chǎn)量一”窯頭噴入煤粉絕對(duì)數(shù)量相等,根據(jù)產(chǎn)量與全系統(tǒng)用煤量成正比的關(guān)系,產(chǎn)量二/產(chǎn)量一=42.10/26.81=1.570(倍)。
考慮各種可能的影響因素,取理論增產(chǎn)倍數(shù)的90%,作為產(chǎn)量二的目標(biāo)值,即可在產(chǎn)量一的基礎(chǔ)上再提高1.413倍。
3 設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐案例
應(yīng)用上述設(shè)計(jì)思想,我公司在吉林四平石嶺監(jiān)獄水泥廠的技術(shù)改造中,通過(guò)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì),并通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐中不斷的總結(jié)提高,在條件較完備時(shí),已經(jīng)能夠達(dá)到產(chǎn)量一的指標(biāo),Φ3m×48m回轉(zhuǎn)窯最高日產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到1 500t/d以上。
3.1 改造前存在的問(wèn)題
SL水泥有限責(zé)任公司700t/d生產(chǎn)線(2號(hào)線)始建于20世紀(jì)80年代,當(dāng)時(shí)是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的700t/d生產(chǎn)線。隨著現(xiàn)代新型干法生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,相比之下該廠原有的700t/d預(yù)分解系統(tǒng)在技術(shù)和工藝方面的落后和不足就全面暴露出來(lái),如:能耗較高、質(zhì)量較差、生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)率較低、預(yù)熱器系統(tǒng)壓損大、產(chǎn)量偏低等,使產(chǎn)品的成本較高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。
3.1.1 改造前存在的問(wèn)題
(1)產(chǎn)量低:窯的產(chǎn)量平均在29~31.5t/h左右,其設(shè)計(jì)能力和運(yùn)轉(zhuǎn)率不理想;
(2)分解爐運(yùn)行不穩(wěn)定且爐容偏?。河捎诜纸鉅t是MFC型分解爐,受當(dāng)時(shí)技術(shù)的局限,在生產(chǎn)運(yùn)行中經(jīng)常壓爐,而每次停爐處理都在兩小時(shí)左右,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響很大;
(3)三次風(fēng)管是V型布置,風(fēng)阻大,入爐三次風(fēng)溫<600℃,不能很好滿足分解爐的工藝要求;
(4)三次風(fēng)管沉降室鎖風(fēng)閥鎖風(fēng)不嚴(yán),漏風(fēng)積灰嚴(yán)重,影響工藝的穩(wěn)定操作;
(5)單冷機(jī)耐火磚壽命短,揚(yáng)料勺易變形脫落;
(6)窯頭罩正壓,窯內(nèi)通風(fēng)不暢,看火不清;漏灰漏風(fēng)嚴(yán)重,工人的勞動(dòng)環(huán)境差;
(7)預(yù)熱器系統(tǒng)風(fēng)壓損失大,通風(fēng)量小,電耗增加,影響通風(fēng)和預(yù)熱效果。
3.1.2 技改措施
針對(duì)上述問(wèn)題,我公司對(duì)改造方案進(jìn)行系統(tǒng)核算和論證,最后確定改造方案,并擬訂改造后設(shè)計(jì)產(chǎn)量為1 200t/d。具體措施是:
(1)擴(kuò)大窯頭罩,解決窯頭正壓及看火不清等問(wèn)題;
(2)將原帶沉降室的V型三次風(fēng)管取消,改為水平“一字型”的三次風(fēng)管;
(3)改造原MFC分解爐,只保留部分筒體,更換MFC爐的流化床,增大爐容,增加鵝頸管,重新配置流化床風(fēng)帽和風(fēng)機(jī);
(4)拆除壓力損失大的預(yù)熱器,利用原預(yù)熱器框架及各級(jí)旋風(fēng)筒原錐體,重新設(shè)計(jì)各級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒及上升管道,采用270°大包角、五邊形進(jìn)風(fēng)口,并合理設(shè)計(jì)各級(jí)內(nèi)筒的插入深度,確保收塵效率并大幅度降低阻力損失。對(duì)C1級(jí)筒進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì),降低C1級(jí)筒出口粉塵濃度,減輕廢氣處理時(shí)電收塵器的負(fù)荷;
(5)改造原套筒型的增濕塔,拆除原增濕塔里層,增高原外層筒體,并重新配置噴水系統(tǒng),確保增濕效果;
(6)高溫風(fēng)機(jī)由原風(fēng)機(jī)制造廠進(jìn)行改造,滿足所需風(fēng)量和風(fēng)壓的要求;
(7)雖然產(chǎn)量大幅度提高,由于預(yù)熱器采用低壓損和高分離效率設(shè)計(jì),原70m2電收塵系統(tǒng)及煙囪雖未做改動(dòng)仍能滿足系統(tǒng)廢氣處理要求;
(8)在滿足土建荷載變化要求的情況下,經(jīng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算并實(shí)施加固方案。窯尾主框架未做改動(dòng),去除了改造時(shí)干涉的小梁,同時(shí)增加部分鋼結(jié)構(gòu)梁支撐;
(9)采用我公司專利產(chǎn)品復(fù)合式冷卻技術(shù)改造單筒冷卻機(jī),具體方案是:
a、拆除原窯下料溜子,單冷機(jī)截去1m,在窯頭罩下安裝一段專利充氣梁篦床,即改造后的復(fù)合式冷卻機(jī)由篦冷機(jī)段和單冷機(jī)段兩部分組成。改造后實(shí)現(xiàn)了對(duì)熟料的急冷,改善了易磨性,提高了熟料的早期強(qiáng)度;
b、從窯頭罩上抽取三次風(fēng),提高了三次風(fēng)溫;
c、從篦冷機(jī)段側(cè)面抽取余風(fēng)并收塵,一部分進(jìn)煤磨,一部分余熱利用或排出;
d、篦冷機(jī)段與單冷機(jī)之間采用復(fù)合式密封技術(shù)進(jìn)行密封連接;
(10)采用我公司專利復(fù)合式密封技術(shù)更換原有的窯頭及窯尾密封;
(11)窯尾生料入窯為機(jī)械提升工藝,將電耗高的氣力提升泵改為省電可靠的椿本板鏈提升機(jī)。
3.1.3 改造前后燒成系統(tǒng)對(duì)比
表6 改造前后燒成系統(tǒng)對(duì)比
序 號(hào) |
名 稱 |
改造前規(guī)格參數(shù) |
改造后規(guī)格參數(shù) |
1 |
回轉(zhuǎn)窯 |
Φ |
沒(méi)變 |
2 |
冷卻機(jī) |
Φ |
截短 |
3 |
密封 |
漏風(fēng)、漏灰嚴(yán)重 |
窯頭、窯尾和復(fù)合式冷卻機(jī)密封均采用復(fù)合密封專利技術(shù) |
4 |
煤磨 |
Φ |
利用窯頭熱風(fēng),其它沒(méi)變 |
5 |
電收塵器 |
WY70-5400-3 |
窯尾系統(tǒng)高效率特殊設(shè)計(jì),沒(méi)變 |
6 |
生料提升機(jī) |
Φ1.4×5.5提升泵,50t/h,95kw,電耗大 |
改用NBH300椿本提升機(jī),55kw |
7 |
分解爐 |
MFC型,經(jīng)常壓爐 |
MFC型改造型,爐容增加 |
8 |
C1級(jí)筒 |
Φ |
Φ |
9 |
C2級(jí)筒 |
Φ |
Φ |
10 |
C3級(jí)筒 |
Φ |
Φ |
11 |
C4級(jí)筒 |
Φ |
Φ |
12 |
C5級(jí)筒 |
Φ |
Φ |
13 |
增濕塔 |
Φ |
去掉Φ |
14 |
高溫風(fēng)機(jī) |
W8-35-101,170 |
由風(fēng)機(jī)廠改轉(zhuǎn)子,電機(jī)功率仍然為850kw |
15 |
三次風(fēng)管 |
V型帶沉降室,風(fēng)溫< |
改為水平直管,風(fēng)溫提高到 |
16 |
噴煤管 |
四風(fēng)道噴煤管 |
沒(méi)變 |
17 |
窯產(chǎn)量 |
690~750t/d |
三天達(dá)標(biāo)產(chǎn)量1 300t/d,目前日平均產(chǎn)量 1 350~1 450 t/d,最高超過(guò)1 500t/d |
18 |
燒成熱耗 |
6 074kJ/熟料(1 453kcal/kg熟料) |
3 695kJ/kg熟料(884kcal/kg熟料) |
19 |
燒成電耗 |
56.3kwh/t |
34.0kwh/t |
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)理論研究推導(dǎo)得到的新型干法窯的目標(biāo)“產(chǎn)量一”,可以在傳統(tǒng)的預(yù)分解窯熟料產(chǎn)量基礎(chǔ)上增加50%~100%,已在某些規(guī)格的預(yù)分解窯上得到了實(shí)踐驗(yàn)證;目標(biāo)“產(chǎn)量二”在產(chǎn)量一的基礎(chǔ)上還可以再提高40%以上,并正在我們進(jìn)行的工程設(shè)計(jì)中逐步實(shí)踐。在實(shí)踐當(dāng)中,還會(huì)遇到各種需要解決的問(wèn)題,但我們認(rèn)為上述問(wèn)題的解決不用依賴于相關(guān)技術(shù)的突破性發(fā)展,相信通過(guò)參與水泥工廠建設(shè)和技術(shù)改造的各方同仁以及我們的共同努力,一定會(huì)克服可能遇到的困難,在不久的將來(lái)達(dá)到“產(chǎn)量二”的目標(biāo)。
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