1 分解爐的技術改造

  1.1 改造前存在的問題

  我公司2000t/d熟料生產(chǎn)線的回轉窯規(guī)格為Φ3.95m×56m，離線式噴騰SLC分解爐的規(guī)格為Φ5 012mm×1900mm。從投產(chǎn)以來，分解爐就一直有塌料現(xiàn)象。到了2007年，分解爐開始出現(xiàn)頻繁的塌料和漏粉料現(xiàn)象，分解爐的出口及其C5筒錐部經(jīng)常出現(xiàn)950 ℃以上的高溫現(xiàn)象，窯況不穩(wěn)定，系統(tǒng)工況惡化，臺時產(chǎn)量也顯著下降。

  1.2  原因分析

  該生產(chǎn)線的煤磨系統(tǒng)布置在窯尾，其利用經(jīng)過高溫風機后320 ℃的窯尾廢氣作為烘干熱源。2007年6月，公司利用兩條生產(chǎn)線的窯頭和窯尾的廢氣余熱建成了8 MW的發(fā)電站投產(chǎn)，這樣窯尾廢氣經(jīng)過余熱SP爐后，溫度降到了210 ℃左右，從而導致入煤磨的熱風溫度較以前降低了100 ℃。從2007年以來，進廠原煤質(zhì)量（表1）整體下降，原煤水分增加，最高時內(nèi)外水分相加達到17%，熱值降低，原煤的易磨性也變差。以上因素嚴重影響了煤的烘干和粉磨，使得出磨煤粉的細度由以前的4%上升到9%（80 μm篩篩余），煤粉水分也相應增加了3%，這樣的煤粉很難滿足窯和分解爐的要求。

  從表1可以看出來，入窯煤粉熱值下降了近580×4.18 kJ/kg。我們知道當煤發(fā)熱量降低、揮發(fā)分變低、灰分增高、水分增大、煤粉變粗時，在相同的窯爐內(nèi)會造成煤粉燃燒速度慢，燃燒熱力不集中，火焰拉長無力，窯容易跑生料，煤粉容易沉積在窯后部造成結后圈等現(xiàn)象。并且煤粉在分解爐內(nèi)燃燒時，燃燒速度必然下降，因煤粉燃燒發(fā)熱速率決定了生料CaCO3的分解速率，那么必然導致出爐CaCO3分解率大幅度下降。另外，煤粉燃燒速度決定了煤粉燃燒完全（燃盡）需要的時間，如果煤粉不能在分解爐中燃盡，那么會導致煤粉在出分解爐管道及其C5筒繼續(xù)燃燒。該生產(chǎn)線的分解爐出口是一個較平且長的“鵝頸”管，因此在“鵝頸”管頂部平段地方容易積料，部分未燃盡煤粉被帶到該處繼續(xù)燃燒發(fā)熱造成局部高溫，部分生料粉夾帶著部分未完全燃燒的煤粉沉積于此，形成一層層結皮，從而導致 “鵝頸”平段部位經(jīng)常積料，會超過整個管徑的一半，嚴重影響了分解爐內(nèi)通風。煤粉不能在分解爐內(nèi)完全燃燒導致分解爐溫度場分布不均勻，容易出現(xiàn)局部高溫現(xiàn)象，分解爐內(nèi)壁容易產(chǎn)生結皮，當分解爐塌料時，結皮就會波動掉落，導致分解爐錐部和三次風管連接處管道下料口堵料，從而被迫停窯處理。部分未完全燃燒的煤粉會被帶到C5筒內(nèi)繼續(xù)燃燒，造成C5筒錐部高溫，嚴重時造成C5筒堵料。

  1.2 技改方案和運行情況

  技改方案：將現(xiàn)有的SLC分解爐改為N-MFC流化床爐。具體做法如圖1所示。

  我們將原有分解爐錐部完全去掉，利用爐與地面的有效空間，將整個爐體往下延伸1/3長度（即6 m的長度），擴大分解爐爐容，在爐底加上流化床，配上流化風機。取消原有的三次風管下料口，三次風管從原有的一路進爐，改為二路，三次風從新爐兩側進爐。C4筒下料管也下移，下料口緊靠流化床上方，運行時料直接下到床上，被流化風機流化，然后被三次風帶走，進入分解爐內(nèi)分解。

  1.3 改造效果

  改造后，經(jīng)過2天的調(diào)試，窯產(chǎn)量大幅度提升，喂料量從之前的145 t/d提高到160 t/h左右。從觀察孔觀看分解爐內(nèi)煤粉燃燒狀況，爐內(nèi)呈輝焰狀態(tài)，沒有爆燃現(xiàn)象，煤粉在爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定。經(jīng)取樣化驗出爐分解率從改造前的63.98%提升到75%以上。分解爐出口溫度穩(wěn)定在860 ℃左右。分解爐內(nèi)煤粉的穩(wěn)定燃燒，避免了爐內(nèi)局部高溫現(xiàn)象，爐內(nèi)壁結皮現(xiàn)明顯減少。出分解爐“鵝頸”管平段積料也明顯減少，基本上消除了此處結皮現(xiàn)象。雖有少許積料，但是都是粉料，很容易吹掃掉，分解爐通風明顯好轉，爐內(nèi)塌料現(xiàn)象明顯減少。偶然有塌料時，把C4筒下料三通閥打到入窯狀態(tài)，或喂料系統(tǒng)直接導入生料庫，避免壓床現(xiàn)象，分解爐在2 min左右就能恢復正常運行。分解爐的穩(wěn)定運行，為整個系統(tǒng)的穩(wěn)定打下了基礎。雖然煤粉質(zhì)量沒有好轉，但是整個窯況比技改前要穩(wěn)定，沖生料現(xiàn)象極少發(fā)生，熟料強度和合格率也有一定的提高。

  2 窯頭余熱風管的技術改造

  2.1 改造前存在的問題

  公司于2007年6月在兩條生產(chǎn)線的窯頭和窯尾都安裝了余熱鍋爐，利用窯頭和窯尾排除的350 ℃左右高溫廢氣來發(fā)電，設計能力8 MW。從余熱帶電站投產(chǎn)以來，2 000 t/d生產(chǎn)線窯頭AQC爐的進風管由于受到篦冷機和窯頭空間結構的影響，設計不夠合理，導致進AQC爐的熱風受到嚴重的影響，AQC爐的蒸汽量也一直很難達到設計值，發(fā)電量受到很大影響。為了更加有效地利用篦冷機余風，決定對篦冷機AQC爐的進風管進行技改。

  2.2 技改過程和方案

  改造前后入AQC鍋爐風管如圖2所示。

  由于受到篦冷機和窯頭空間結構的影響，設計院最初設計時考慮盡量不動窯頭平臺的框架結構，從篦冷機二段中部側面取風。由于受到窯頭二樓平臺大梁的限制，只能從大梁下面引出一長6 m的長方形風管，導致風管的角度只有30°。經(jīng)過測算飛沙料的休止角大于45°。小于45°的角度時，會引起風管積料。此處風管長達6 m，導致風管大面積積料。雖然風管下面有鋼梁支撐，但是由于積料過多，導致風管下沉，使得風管傾斜角度更小，積料也就更多。根據(jù)現(xiàn)場測算，此時的風管通風截面積已經(jīng)不到設計的一半，嚴重影響了AQC爐的取風。更嚴重的是由于風管下沉，導致風管變形，擠壞風管保溫內(nèi)襯，使風管內(nèi)澆注料大部分脫落。澆注料脫落后，風管殼體在高溫氧化和飛沙料的磨損下，很快就出現(xiàn)大面積的穿孔，大量的冷空氣被吸入風管，導致AQC爐的熱風進一步受到影響，原本設計的蒸汽量為15 t/h，實際才5 t/h左右，影響了余熱電站的發(fā)電量。大量的冷空氣的進入，也損失了大量的熱量，使系統(tǒng)熱耗增加。風管破損后，飛沙料到處跑冒，嚴重污染了窯頭生產(chǎn)環(huán)境，危害到篦冷機設備的正常運行。

  基于以上情況，公司決定于2009年2月對風管進行技術改造，更改原風管的角度，具體布局如圖2所示。去掉原30°的6 m長出風管，風管改為從大梁上面穿過。經(jīng)過對現(xiàn)場空間的詳細勘察，和窯頭框架結構的計算后，在不影響窯頭主體框架結構的情況下，我們將窯頭二樓平臺的2條次梁和窯頭天臺的1條主梁及2條次梁拿掉，然后在窯頭天臺重新澆注一條反梁，以保證整體結構的穩(wěn)定性，從而給新風管預留出足夠的空間。新風管穿過窯頭2樓平臺和天臺后，再與原風管對接?？紤]到篦冷機此處的飛沙料較大，為了減少對接口處風管的磨損，特別將風管和篦冷機接口處從3 m擴展到4.2 m，從而降低入管風速，減少飛沙料對風管接口內(nèi)襯的磨損。同時風管接口處內(nèi)襯選擇超高強耐磨澆注料，進一步提高澆注料的使用壽命。

  2.3 技改效果

  風管改造至今4個多月，利用停窯檢修時間查看風管情況，基本上完好無損。風管技術改造的成功，充分利用了窯頭篦冷機廢氣熱量，避免了漏風，減少了熱損失，也減少飛沙料對環(huán)境的污染和對設備的損害。同時漏風量的減少，使得熟料的冷卻效果更好，有利于提高熟料質(zhì)量，增加熟料強度。從余熱電站控制室顯示，窯頭AQC鍋爐蒸汽量一直都維持在15 t/h左右，整個余熱電站發(fā)電量已經(jīng)超過8.5 MW，噸熟料發(fā)電量達到36 kWh。整個技改費用花費不到15萬元，按照技改后1 h多發(fā)電500 kWh，電價0.5元計算，一年為公司創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益近200萬元。

  3 結束語

  （1）通過分解爐的技術改造，擴大爐容 ，延長煤粉在爐內(nèi)停留時間，提高煤粉燃燒效率和生料分解率，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了窯產(chǎn)量。

  （2）分解爐出口“鵝頸”管由于先天設計不足，“鵝頸”管平段較長，雖然爐內(nèi)煤粉燃燒效率大大提高，但是此處依然會有些許積料，影響爐內(nèi)通風。要徹底解決此處積料問題，只有改造“鵝頸”管結構，減少此處平段長度，減少積料的空間，才可以從本質(zhì)上解決彎管積料的問題。

  （3）分解爐改造為流化床式結構，可以通過控制避免壓床現(xiàn)象。首先設計上我們將流化噴嘴的直徑從由6mm擴大到8mm，其次在發(fā)現(xiàn)有壓床兆頭時（通過流化床上壓力測點和整個系統(tǒng)壓力可以判斷出來），早做分料處理，就不會出現(xiàn)壓床。

  （4）現(xiàn)在很多余熱電站都是在已經(jīng)建成的生產(chǎn)線的基礎上建設的，由于當初生產(chǎn)線的整個布局空間沒有考慮到余熱鍋爐的問題，就使得新建余熱鍋爐的風管布局受到現(xiàn)有空間結構的約束。風管的整個結構走向，應該以工藝要求為主導原則，保證工藝的流暢性，進而考慮如何進行結構的改動或者施工。若不以風管的工藝要求為主導設計原則，克服框架結構問題，那么勢必出現(xiàn)風管走向不合理，出現(xiàn)積料、漏風等問題，嚴重影響余熱鍋爐的正常運行。這是設計者應該注意的一個問題。

  通過對生產(chǎn)線現(xiàn)有不合理的工藝流程的技改，可以大大提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和能源的利用效率，往往能做到小投入大回報，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。