预分解窑烧成系统的技改

摘要：烧成热耗是判断预分解系统是否先进的重要指标。但预分解系统是一个体系，其技改是一个创新的系统工程，需要从多方面科学地的综合考虑。方法对了，成效就显着，但不一定能有佳的效果。介绍了该厂5000t/d预分解窑熟料生产线烧成系统的技改，主要包括分解炉容积的扩大，三次风管的改造，物料下料点的改造等。改造以技改后，系统煤耗、热耗、产量等指标均有明显的改观。
0 引 言
笔者公司回转窑预分解系统为天津院设计的5000t/d在线预分解系统，采用双列5级旋风预热器+DD分解炉，配套Ф4.8×72m回转窑和119.3m²篦冷机，设计生产能力5000t/d，于2004年10月投产。经过8年的生产实践，产能已经远超过设计产量，实际产量5900t/d，标煤耗≥110kg/t-cl。现有预分解系统的生产及工艺数据见表1、表2。
但受当时烧成技术的制约，该系统的设计也存在一定的局限，回转窑的基本运行状况以及主要存在问题如下：
（1）C1出口风温350~360℃，明显偏高，其余各级旋风筒温度梯度基本正常。
（2）分解炉出口温度890~910℃，C5旋风筒出口温度910~920℃。
以上两组数据明显偏高，是导致C1出口风温高的主要原因。分析认为：煤粉在分解炉内燃烧不充分，随气、料进入C5后继续燃烧换热，导致C5出口温度和整个预分解系统出口温度偏高；分解炉出口、C5出口及下料管温度倒挂。
（3）三次风分两路进分解炉，风量靠高温闸阀控制，不能均衡量化，造成分配失衡，影响分解炉内流场的稳定性；
三次风管在框架内的水平长度为34.4m，并有4个90?弯头，造成管壁衬料磨损、管内积灰；
三次风进口在分解炉直筒部位，喂煤点在进风口上部，占用了3m左右的直筒高度，减少了分解炉的有效容积。原三次风管接口位置在分解炉的锥体部分之上，占用2.3m高度的直筒，没有充分利用分解炉的有效容积，缩短了三次风在分解炉内的停留时间。
（4）各级旋风筒间的连接风管上的撒料装置安装位置偏高，物料进入换热管道后的的运动距离较短、气、料换热时间不充足。
当产量达到5900t/d时，分解炉容积不足，温度倒挂比较严重，预热器的换热交换功能被削弱，熟料烧成热耗增加。
1 技改方案
1.1 分解炉改造
原分解炉直筒高度只有22m，而且被三次风管接口占用了3m左右，总容积偏小，必须扩大分解炉容积。
加高后的分解炉保留大部分壳体，比原分解炉增高12.5m，原分解炉直筒部分有效容积823m3，加高后增加了467m³，比原有效容积增加了57%，达到1290m³。
熟料产量5900t/d时，原分解炉内气体停留时间为2.2s，加高分解炉后，气体停留时间为3.6s。
1.2 增设分解炉-C5旋风筒管道
分解炉加高后出风口位置向上移动了13m左右由于框架梁的限制，鹅颈管若设计成圆柱体，其截面积较小将不能满足要求，只能根据框架梁的位置把鹅颈管设计成长方体，才能获得大的截面积。
鹅颈管主体截面是5.4×4.4m长方形，总高度18m，有效容积330m³。增设鹅颈管后，熟料产量5900t/d时，管内气体停留时间为1.0s。
技改后，分解炉+鹅颈管的有效容积达到1620m³，比之前增加了97%。对煤粉燃烧、气固换热、和CaCO₃分解率等均有明显改善作用，整个预热器的气体温度整体下降。表3
 
1.3 更换C5旋风筒蜗壳
原分解炉出风口与C5旋风筒通过平管道相联，增设鹅颈管后必须对C5蜗壳进风口方向进行改动。原C5旋风筒蜗壳是270?三心结构+等高锥体，偏心距450mm，这种结构形式在新建生产线上已不采用了。经推算，原C5旋风筒进风口有效截面积为8.1m²，熟料产量5900t/d时，截面风速为≥22m/s，明显偏大。新蜗壳采用三心结构+等角变高锥体，增大进风口截面积，使截面风速≤19m/s。配套的内筒也随之进行调整。
更换较大的蜗壳和内筒，降低了C5旋风筒的气体阻力，并使全系统的气体阻力降低。
1.4 改造分解炉与三次风管接口
将三次风管改为单路进分解炉，通过1台高温闸阀调节风量，将与分解炉接口位置移至分解炉锥体部分，偏心侧旋入炉。燃烧器的位置下移2m。原C4旋风筒分两路下料与分解炉接口，拟保留位置较低的下料点，弃用位置较高的接口。
技改后简化了工艺流程，三次风的风量容易控制。三次风管在框架内长度缩短为8.2m，且无急弯，减少了水平积灰段长度和气体阻力。减少了壳体表面散热和漏风点；
三次风管从分解炉锥体部位侧旋进入，与缩口分解炉底部上升窑气相遇，产生喷旋结合气流，有利于气、料、煤的混合；进风位置下移可增加气流在炉内的运动距离和气料煤混合换热时间；C4下料点和燃烧器的位置下移，增加了料煤在炉内的运动距离，等于又增加了2m的分解炉有效高度。
1.5 预热器部分改造
预分解系统的气体阻力主要是由预热器部分产生，经计算，改造后预热器直筒截面风速大值为5.9m/s，各级风管截面风速大值为16.6m/s，虽然相对于目前各设计院的设计值略大，但作为技改项目属于正常范围，不必对预热器部分做较大改动，仅在局部技改。
图4
（1）更换各级上升风管上撒料箱，降低撒料箱位置
原有的撒料装置底部距离旋风筒出风口2m位置，是出于防止物料撒入风管后“短路”落入旋风筒考虑而设计的。目前的产量为5900t/d，上升风管内风速大于设计值，对物料的悬浮能力增大，排除了物料“短路”的现象。技改仅更换为新型扩散式撒料装置，使物料分散更均匀，提高换热效率。
在保证内筒完整的情况下，物料撒入风管的位置尽量降低，这样可增加物料在换热管道里的停留时间。
（2）处理漏风点、检修各级锁风阀
由于经过长年生产，检修门、捅料孔、连接法兰等存在不同程度的漏风，在技改时统一进行了处理。对各级锁风阀进行检修，有损坏的阀板全部更换。
1.6 窑头窑尾燃烧器
根据改造要达到的技术指标及燃料特点，确定窑头采用性能先进的HP强涡流型多通道燃烧器替换现有燃烧器，分解炉采用两台三通道燃烧器，详细改造内容如下：
（1）HP强涡流型大推力多通道燃烧器利用现有移动行走装置，现有送煤风机；更换窑头净风机，更换柴油点火助燃系统。
（2）分解炉采用两台三通道燃烧器替换现用的燃烧器。新增两台窑尾燃烧器净风机，利用现有送煤风机。
2 技改后系统运行情况（见表5）
3 项目效益情况
经过半年多的生产比较，窑台时产量由原来的238.25t提高至现在的251.06t。五级筒出口和下料管温度比分解炉出口低10-20℃左右，一级筒出口温度比以前低了20到30℃。
改造后，窑平均熟料烧成标煤耗由≥112kg/t-cl降为108kg/t-cl，吨熟料实物煤耗从147.61kg下降至142.25kg，下降了5.36kg，吨熟料工序电耗下降2.18度，吨熟料发电量降低2.87度，合计熟料实物煤耗降低5.36+2.18-2.87=4.67kg，按年生产熟料170万吨熟料计算，年可节约170 *0.00467 =7752吨实物煤。
4 仍存在的问题
（1）一级筒出口温度目前基本在335度左右，温度偏高，与设计要求的310度，还有一定的改造空间。
（2）原设计图纸中三次风管与分解炉接口位置存在拐角，生产实际中磨损较大。停机时已将侧面进风口拉直，目前使用情况较好。
（3）生产大半年以来，实际标煤耗为108-111公斤，与设计要求的106公斤有较大差距。
（4）改造配套备件中更换的翻板阀存在漏风问题，密封效果不好，在以后变更解决。
5 结 论
通过合肥院对烧成系统的技改，系统产量、煤耗，热耗等有了明显的改观，达到了节能、降耗的目的。
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