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水泥熟料烧成系统操作新技术

2015/10/15 淄博科邦热工科技有限公司 郭红军 杨厚民 李文海 陈之专

新型干法水泥生产技术是以悬浮预热和窑外分解技术为核心的水泥熟料生产技术。但是多年来新型干法生产线的操作方法一直沿续了原来中空窑的操作方法。这种操作方法制约了新型干法生产技术特点的充分发挥。本文中介绍的这套新的操作技术,是建立在近100条生产线热工标定结果基础上的。......

  新型干法水泥生产技术是以悬浮预热和窑外分解技术为核心的水泥熟料生产技术。但是多年来新型干法生产线的操作方法一直沿续了原来中空窑的操作方法。这种操作方法制约了新型干法生产技术特点的充分发挥。本文中介绍的这套新的操作技术,是建立在近100条生产线热工标定结果基础上的。这些标定结果真实的反映出正在运行的烧成系统,三次风的实际风量要比工况状态下的理论值和实际用煤量所需空气量要少20—30%。而这也正是预热预分解系统的分解炉越做越大的根本原因。本文中介绍的这套操作技术,充分发挥新型干法生产技术原理,最大限度的提高了分解炉的能力和技术性能,同时又充分发挥了水泥工艺学中“正常火焰煅烧”操作制度的优点。这套操作技术的完善,是建立在对系统进行了精准平衡的计算的基础上的,因此又叫精准平衡操作技术。

  前言

  窑外分解技术在中国出现已经四十多年了。技术已经很成熟。以至于如果有人说这个系统还可以进行优化时都很少有人相信。

  然而自从窑外分解技术进入到中国以来,至今没有提出一套完整的标准的能够充分发挥分解炉性能的烧成系统操作的方法。按照任何技术都是在发展的观点,这显然是不正常的。窑外分解的基本理论是成熟的,大家也都在按照一些原则进行着操作。但是随着国家对环保节能要求的提高,原有的操作技术已经难以适应。例如控制窑内的过剩空气系数在1.05的情况下进行正常煅烧就基本是不可能的(虽然有些标定数据达到了这个结果)。淄博科邦公司在这些年的生产实践中,在不断为水泥厂解决生产难题的过程中,探讨出了一些新的操作方法。并组合起来系统的使用,取得了不同于原来操作方法的效果。在知识产权专家的建议下,这项技术申请了发明专利:《水泥熟料烧成系统控制方法》。

  这项操作技术的产生应该追溯到1995年。那时候生产线的能力都不大,700t/d的就是大生产线了。当时很多生产线的熟料冷却都是采用的单筒冷却机。在生产时,窑头罩都是正压或是微正压。完全负压的很少。有些工厂窑头正压到看火都需要拿着像盾牌一样大的看火镜。当时大家都不明白产生正压的原因,有些工厂甚至将高温风机的风量加大了一倍,祈望将窑头拉成负压,但是没有作用,反而使生产更不稳定了。当时就有一些文章探讨单筒冷却机的规格和回转窑规格的匹配问题,希望通过匹配来解决窑头正压问题。也有一些工厂,对窑头罩进行了改造,特别是窑头冷烟室的尺寸。改造后确实有些效果,但随之带来的是产量降低和热耗增加等一些其他方面的影响。

  淄博科邦在研究了这种现象,并在一些在水泥厂工作的专家的启发下,利用组合技术实现了窑头罩的负压工况。同时使旋窑的产量大幅度提高。实现了多种悬浮预热器窑的达标达产。在这种情况下逐渐认识了系统空气平衡的重要性以及其中的一些特殊关系。真正达到高峰的是利用这方面的技术解决了当时被称为水泥行业老大难问题的河北宣化水泥厂(今张家口金隅)700t/d生产线的达标问题。在以系统空气平衡为主要指导思想的基础上,没有对系统进行大的改动,只改了一些在他人看来无足轻重的若干细节部位,就使这个建厂10年没有达标的生产线,远远得超过了设计产量而达到了800t/d。

  时至今日,科邦公司已经完成了关于分解炉和篦冷机的优化操作的研究,完成了烧煤燃烧器的合理使用的研究,同时完成了在10000t/d以下规模多条生产线应用这项操作技术的原理进行操作的工作。并取得了显着效果。

  俗话说,三分技术七分操作(这个说法不一定准确)。一个技术设计好的烧成系统,设计者如果不能同时设计出相对应的合理的操作方法,那它就不会充分发挥出设计者期望的性能。所以科邦公司在推出烧成系统优化技术的同时也推出了这项操作技术(专利)。希望它与淄博科邦公司推出的其他技术一起,为水泥熟料生产线再次降低热耗,减少有害气体的排放的技术进步做出一些贡献。

  一 技术的起源

  水泥熟料烧成系统的操作,是直接关系到水泥质量和成本的重要工作。同时还直接影响着系统NOx的产生量、SNCR脱硝系统的氨水用量。影响着熟料制造成本。因此,掌握先进的、正确合理的、精准的、高水平的操作技术是水泥厂中控工作的最重要的任务。

  新型干法水泥生产技术的核心是悬浮预热和窑外分解技术。因此,采用窑外分解技术的烧成系统,首先需要保证窑尾预热器系统特别是分解炉的正常、稳定、高效的工作。并使其最大限度的发挥预热预分解作用。而目前正在运行的新型干法熟料烧成生产线,多年以来一直都延续一种基本相同得原则和方法来操作。这种方法在运行中的表现特点为:

  三次风管的阀门开度控制在30---50%,以加强窑内通风;喷煤管的火焰调整为活泼有力,把喷煤管定位在第四象限,加强火焰对熟料的直接热交换作用;把窑头罩压力控制在-50----0pa;窑转速达到最高转,实现薄料快烧。

  随着新型干法生产技术的进步和社会环境对节能减排和减少氮氧化物等有害气体排放要求的不断提高。这种旧有的操作方法已经逐渐感到难以适应这些要求。例如:分级燃烧技术,需要控制窑内的工况在低过剩空气系数的况态下(α≦1.05)。这样可以减少氮氧化物的生成量,提高并稳定分解炉分级的效果,就是一个很典型的例子;不少分级燃烧技术就是因为无法使窑内的过剩空气系数实际达到要求数值,而达不到减少NOx的效果。很多窑如果这样操作,就会出现熟料呈现还原气氛的现象,严重影响熟料质量。还有,将喷煤管定位在第四象限的位置,很容易使煤粉落入熟料中去,形成熟料的还原气氛。

  这项新的操作技术是建立在淄博科邦公司对烧成系统优化理论的基础上。其中科邦公司创始人郭红军先生《关于分解炉的优化和操作》;《篦冷机的优化和操作》;《烧煤燃烧器的合理使用》等系列讲座中的理论解释和对烧成系统的全面认识和分析,为这种操作方法奠定了基础。同时指导着这种种操作技术的合理应用。

  2 新的操作技术建立的基础

  以理论计算、数据分析为依据;以系统空气平衡为操作前提;

  以保证分解炉用风(三次风)和采用“正常火焰煅烧制度”操作为重点;

  以窑头罩的温度、压力两个数据为主要控制参数;

  通过合理调整窑头喷煤管的四个风速和风量的匹配、合理篦冷机的操作,最终实现熟料烧成的高质、高产、低消耗、低排放的目标。

  这项操作技术在系统运行参数中的表现特点为:

  1 三次风管的阀门开度在85--100%;

  2 喷煤管定位在窑口中心线以上(0,10--50);

  3 采用“正常火焰煅烧制度”。

  2.1 以理论计算、数据分析为依据,以系统空气平衡为前提

  采用这项技术进行操作之前,首先要进行系统分析计算。弄清楚系统中各部位的空气来源和数量。弄清楚排出多余空气的数量和能力以及排出烟气的能力。清楚篦冷机内零压点的位置和对应的风机数量。制作简单的平衡图(见上),然后进行分析。

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  2.1.1 悬浮预热预分解系统的分解炉有三十几种。这些分解炉由于结构不同、规格不同或是结构相同参数不同,以及配套的喷煤管不同,其性能是不一样的。而且运行中需要的空气量也不一样。以5000t/d的D-D炉窑尾系统为例:这种炉型其过剩空气系数需要1.15(亦有过剩空气系数只需要0.95的分解炉)。在产量达到5700吨时,分解炉的用风量为132941m3/h。进入分解炉时的工况风量为603576m3/h。按照此平衡数据计算,窑内的烟气量为526683m3/h(工况),窑尾烟室缩口的实际风速为32--33m/s;如果在操作中将三次风管的阀门关到很小,窑内的实际通风就更大了,所以缩口的风速就会更高。这时如果窑尾烟室缩口的直径不变的话,分解炉内的气体流场就会因为三次风风速和风量脱离设计时的数值,使分解炉不能按照设计参数来发挥作用,使系统的能力受到了限制。

  2.1.2 系统中采用的篦冷机在冷却风机的配套风量上也不一样;一般第三代篦冷机的冷却风量大约是2.3nm3/kgcl。而第四代篦冷机的冷却风量仅有1.5-1.8nm3/kgcl。这样余风抽取口和煤磨抽风口的位置设置就应该不一样。烧成系统用风量和余风排风量的分界线(也即人们常说的篦冷机的“零压点”)就不一样了。如果“零压点”内设置了取风口,那么在操作时就很难保证系统运行时的燃烧空气量。即使“零压点”在抽取口之内,如果冷却风机的实际供风量(阀门开度或者转速)不能达到设计要求,则“零压点”就会向后移动到取风口的位置。而这时仍然不容易保证系统用风。或者是以高的用煤量来保证系统运行。仍以5000t/d的烧成系统为例:在产量达到5700吨时,热耗105kgce/tcl时,需要用的空气量为219888m3/h。一般情况下,篦冷机的一段篦床配套风机有六台,其总风量基本正好满足。但是在实际运行中,很多风机的进风口阀门开度只有70-90%,或者是变频器的频率调整在45Hz以下,这样一来,一段的供风量就不能满足燃烧用空气的要求了。在这种情况下,如果再继续提高产量,将会造成用煤量大幅增加的现象(有很多工厂的实际情况已经验证了这一点),使熟料的热耗急剧增加。形成产量越高,热耗越高的现象。而且还会因为煤粉不能充分燃烧,容易造成质量不稳定的状况。所以,操作时就需要考虑如何用二段的风机来提供风量的问题;或者是提高喷煤管的供风量来保证空气量。但这样做在实际操作时一般的操作人员很难做到。

  2.1.3 对于小窑头罩结构的系统来说,由于其窑内用风和分解炉用风是分别从篦冷机的不同位置引风的。这样就需要多考虑一种因素:如果窑头罩的尺寸范围内的冷却风机供风量不能满足窑内煤粉燃烧的需要,就需要调整三次风管的取风口的位置,或是调整三次风取风口的尺寸。再或是关小三次风管阀门,控制三次风管在此范围内的抽风量。这样一来,系统地整体阻力就会增加,高温风机的实际风量就会减少,电机的电流就会增大了;

  所以,一个设计合理的烧成系统除了预热器、分解炉设计合理之外,还需要窑头罩结构、篦冷机的冷却风机、余风排放口的位置、三次风管直径、送煤管道规格及布置等等细节设计合理。才能保证系统中各部件的能力充分匹配,才能使操作人员在采用合理的操作方法时,使系统发挥出全部能力。以理论计算、数据分析为依据,以系统空气平衡为前提(包括窑的烟气平衡)来进行操作,就是让操作者在进行操作之前,就做到心中有数。可以使系统快速准确的进入到最佳状态。

  2.2以保证分解炉用风和窑内“正常火焰煅烧制度”为重点

  新型干法水泥生产技术的核心是悬浮预热和窑外分解技术。因此,采用窑外分解技术的烧成系统,首先需要保证窑尾预热器系统特别是分解炉的正常稳定工作。并使其最大限度的发挥作用。

  任何一个分解炉都是通过模拟试验和工业试验得出其性能地。同时在实际应用到生产线中去的时候,都利用放大系数进行了修正。即使这样,实际应用中也会因为种种原因而与试验数据有些差别。

  三次风大多数都是由窑头罩的上方抽取(也有从篦冷机的壳体上抽取的)。当高温的二次风经过窑头罩下部的烟室去往窑内和分解炉的时候,回转窑内的气体流速因为喷煤管的高速射流的作用,其阻力要小于三次风管(窑皮过厚和结构不合理除外)。因此窑内的通风比较容易保证。而分解炉就要难一些。所以为了保证预分解系统的作用,首先要保证分解炉的用风,这样,三次风管的阀门就应该尽可能的打开。但是,一般的烧成系统,如果打开的幅度超过50--60%,都会出现感觉窑内通风不足的现象。所以,在操作中就需要有另外的操作来进行相应的配合。以实现这种首先保证分解炉性能的操作方法。

  这样操作的结果与以往相比,增加了分解炉的用风量,保证了分解炉内实际流场更加接近设计的流场,保证并提高了分解炉的性能。

  三次风管阀门开大,有五点明显的好处:

  1、保证了分解炉的用风量;(以前由于检测仪器的原因,三次风的用量一直检测不准,现在有条件了,发现大多数工厂三次风确实不足,一般少20-30%)

  2、三次风管的阻力小了,降低了从窑头罩到分解炉出口处窑、炉两个系列的平衡压力;

  3、 三次风从窑头罩到分解炉的输送过程中,温度降会减少,也就是进入分解炉时的温度会提高;

  4、 三次风管阀门的磨损会减少;

  5、 三次风管内的积灰减少,甚至没有积灰。

  这些效果,都是生产管理者希望而以前无法做到的。

  从燃烧学中的煤粉燃烧原理和已经有的实验结果证明:分解炉的用风量和温度增加后,可以加快煤粉的燃烧。提高煤粉的燃尽率。而加快煤粉燃烧和燃尽率,就可以提高分解炉的性能。

  最近几年,国内有一些积极追求烧成技术进步的知名企业,开始采用更先进的仪器来检测三次风的真实情况。已经完成的近100条生产线的一些检测发现,三次风量少于理论风量。因此更为这种操作方法的推广提供了依据。

  另外,当减少了窑内的用风量后,怎样可以不用采用拉大窑内通风来拉长喷煤管火焰的做法,使火焰的形状受外界(窑内通风)的影响小。可以容易的调整火焰形状,形成“正常火焰煅烧制度”的操作。也是需要解决的问题。不解决这个问题,分解炉用风量就不能增大。

  研究水泥煅烧工艺的专家们发现,水泥熟料的煅烧过程中,在烧成带形成恒定温度煅烧时(在烧成带的每一个横街面上,火焰的温度差很小),熟料的各项指标是最好的。

  “正常火焰煅烧制度”的操作,可以使火焰的形状更加规整,使火焰在长度方向上的温度差变小,可以接近恒温度的工况,最终形成了接近恒温煅烧的工艺状况。而这种煅烧状况,正是优质水泥熟料烧成所需要的。采用这种煅烧制度烧制出来的熟料,质量稳定,不容易出现游离钙忽高忽低的大波动。同时由于烧成带温度稳定,熟料结粒好于其他几种烧成制度下生成的熟料。我们在生产实践中发现,这种火焰和煅烧制度,可以做到不需要利用控制窑内通风大小(三次风阀门开度)来控制火焰的形状。

  2.3以窑头罩的温度、压力两个数据为主要控制参数;

  烧成系统在运行中,大约有100个左右的温度和压力数据(单双系列不同,不同类型篦冷机时亦不同)。这些运行参数可以分为两类:控制参数、状态参数。

  所有的控制参数都是需要在运行中进行控制的,并且有直接对应的控制方法。象窑尾烟室的温度,就是用窑头喷煤管的加减煤量和风速、位置的调节来直接控制的(当然入窑生料的温度高低,高温风机拉风也会影响这个温度的变化)。

  分解炉出口的温度,就是用分解炉的用煤量来控制的。一般情况下,加煤就可以提高温度。但是,当选用不同类型的喷煤管之后,通过调整喷煤管的位置,减煤也会使温度升高。

  而状态参数则不需要控制。它只是显示了某一部位的工作状态。比如旋风筒锥体的压力就是为了显示这个部位是否发生了堵塞;而通过对比旋风筒出口压力和锥体压力,则可以发现系统内漏风的情况。这些参数的变化,虽然没有直接的对应措施来控制,但是可以通过其他的措施来解决。比如,锥体压力从负值变为零压力的时候,就可以用空气炮吹堵,使其恢复到负压值。

  窑尾烟室的压力参数就是一个状态参数,其主要是用来判断窑内的通风状态和窑内的某些工况。如果压力的负压值增大,就说明窑内通风阻力增大了,实际情况就有窑内结圈,结蛋等工艺故障、

  也有比较特殊的参数,即属于控制又属于状态的参数,象C1出口温度。有经验的人员都会知道,这个温度的变化与几个因素有关:

  一是与预热器的设计有关。当预热器的(五个旋风筒及联接管道)结构确定之后,这个温度也基本就确定了;

  二是与喂料量有关;

  三是与分解炉用煤量有关;

  四是与窑头喷煤管的使用和控制有关;

  五是于原材料的特性有关。不同产地和不同矿层的石灰石或是不同类型的硅质原料,都会使这个温度发生变化。

  实际生产中,这个温度经常会因为窑头喷煤管的使用和调整发生变化。很多情况下(与分解炉结构有关),当头煤加多了的时候,C1的温度也会很快升高的;而有时候当喷煤管的位置调整后,这个温度又会下降。所以,其具有部分可控制成分。

  对于在生产中,要控制好窑尾和分解炉的温度的作法。是众所周知的。这两个温度,不管是多大规模的生产线,均须控制在1050±50℃和880±10℃的范围内。

  而对于窑头罩的压力和温度(二次风温)的控制,则被大多数工厂放在了次要一些的位置上。特别是当篦冷机的性能不是很好,或者是生料喂料量不稳定,化学成分波动大的情况下,这两个参数就更不被重视了。

  但是,不管从理论上还是实际生产中,重视在窑头罩上显示出来的这两个数据并进行有效控制,都具有非同一般的重要意义。

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  前面讲过,采用单筒冷却机系统的新型干法生产线,大多数都比较难实现达标达产。而且大多数无法消除窑头罩的正压现象。水泥行业的专家一直没有对这种现象形成共同的认识。科邦公司在97年时解释并解决了这个问题。并以此理论为基础,解决了多个工厂的达标超产问题。

  我们首先把这个点(窑头罩)设为整个烧成运行时煤粉燃烧用空气的平衡点。因为烧成系统煤粉燃烧所需要的空气,大约93%都要通过窑头罩(其余的通过喷煤管风机供给)。当窑头罩压力数据稳定在0-----30pa时(要真实数据。并与窑头罩大小有关),就说明通过的空气量是稳定的。这样煤粉燃烧的条件(过剩空气系数)就能够保证。

  其次,当这个位置的温度数据高(最好的是大窑头罩的时候≧1150℃,小窑头罩的结构时≧1200℃)并稳定时,系统的用煤量就具备了减少的条件。

  还有重要的一点是,这个温度数据是篦冷机性能和熟料急冷效果的一个观测点。当二次风温≧1150℃(大窑头罩)说明熟料的急冷效果可能是好的(合理检测位置和合理的料层厚度)。反之则不够好。

  所以,只有这两个数据稳定,煤粉的燃烧条件和燃烧状况才能够稳定(其它条件不变时)。系统的稳定运行才会有保障。反之则很难稳定系统的其他运行参数。并容易使系统出现窑内结圈、预热器结皮堵塞等工艺故障。

  中空操作人员稳定这两个参数的能力和水平,也是评判其操作篦冷机水平的一个重要依据。而篦冷机的篦速、篦床压力,都应该依此参数的稳定、提高来进行调整。

  稳定这个参数的操作,也将篦冷机供风风机的开度和头排风机的操作关联起来。将煤磨的开停机关联起来。使窑头部分的所有风机全部纳入了一个完整的系统,来保证系统空气用量的精准稳定。改变了人们原来为了发电而随意调整头排风机的错误做法。也使人们在开停煤磨时要注意增加供风量。

  在评价一个中空操作人员的水平时,能否稳定这两个数据,并提高二次风温也是一个重要依据。

  2.4关于喷煤管的调整

  喷煤管的调整使用,是操作技术中必不可少的内容。

  我们经过对一百八十多种不同类型、不同结构、不同规格喷煤管的使用情况的分析和验算,总结出了采用数据分析方法判断喷煤管性能方法,以及进行调节的经验。同时也提出了很多有重要意义的理念。

  2.4.1喷煤管的性能是由喷煤管的四个风速和风量的合理匹配来实现的。单一的高风速,并不能实现火焰在实际使用中的大推力、不能使火焰刚性增强;

  2.4.2不同结构的喷煤管调节使用和定位的方法不同;

  2.4.3高性能的喷煤管,一定要配置长径比合理的拢焰罩;

  2.4.4喷煤管的内、外净风和煤风的截面积,一定要能够在使用中进行调节。而不能通过调节供风量来调节风速;净风机变频,通过改变风量来调节风速是不断变化过剩空气系数的不合理方法;

  2.4.5名义上的低氮燃烧器(仅一次风量≦6%),在净风压力很>36kpa时,非常容易产生高的氮氧化物(短焰急烧、窑前亮度高);

  2.4.6长而均匀的火焰形状,符合“正常火焰煅烧制度”的原理,可以实现恒温度煅烧。降低NOx的生成量。并可以形成厚薄均匀,坚固结实的窑皮。可以大幅度延长耐火砖的寿命;

  2.4.7调整好并定位合理的喷煤管,可以在生料成分波动比较大,合格率比较低时,控制熟料的合格率达到比较高的水平。

  2.4.8低氮燃烧器不能仅仅是一次风量低,最主要风道布置合理;    

      2.4.9任何一种喷煤管在用煤量多时,都会减少NOx。而减少用煤量时,都会增加NOx

  所以,在使用喷煤管之前详细了解喷煤管的结构,并进行测量、计算;弄清楚净风机和煤风机的参数和管道直径并经行计算。进行喷煤管性能的分析,才能合理的调整喷煤管个风速的匹配。使喷煤管的性能发挥到更好。

  3 喷煤管定位在窑口中心线以上的理论依据

  这是采用了两种理论来论证后确定的:

  3.1 回转窑内传热有三种热交换方式------传导、对流、辐射的原理;

  3.2 回转窑的长度直径比在10--12(短窑)时,熟料质量比较好的原理。

  回转窑内,窑皮是起着储存热量和保护窑内耐火砖两种作用的物质。窑皮温度要比熟料的温度高。在熟料和其接触后,窑皮会把热量传递给熟料,使熟料升温。在旋窑转动的过程中,呈堆积状的熟料的上表面的那部分,一直是在滑动的,所以被辐射和对流热交换的过程是一直在变化的。特别是当被压倒熟料里面去后,基本就无法吸收热量了(熟料温度基本相同)。而堆积在料层最底面与窑皮接触的部分,一是一直不动的;二是一直被窑皮释放的热量进行着加热,因而长时间进行着换热效率比较高的热传导。

  将喷煤管定位在窑口中心线以上后,一是可以最大限度的利用火焰燃烧的热气流,对窑皮进行加热。在高温窑皮转到下方,熟料堆积在上面与窑皮接触没有相对移动的过程中时,充分进行热交换,提高热交换效率;二是避免了火焰离熟料太近,煤灰容易落入熟料中形成还原气氛的工况;三是火焰的前部热气流吹向了入窑生料的上方,而不是正对着向前移动得物料,这样入窑后的物料向前移动得速度提高了。

  根据国内外近些年对窑内煅烧技术的研究:对于碳酸钙已经分解了95%的生料来说,在窑内分解带停留2min就可安全分解;而在主要矿物C3S稳定形成之前,从窑尾到烧成带的速度快了,升温速度也就会快。升温速度快CaO 的吸收速度也越快,越有利于C3S的形成。CaO等新生态氧化物的活化能和反应活性得到充分而及时的利用,在这种情况下所形成的熟料矿物结粒好,多呈微晶和微孔结构。不仅可以稳定提高熟料质量和28d强度,而且易磨性获得改善。反之,如果物料在过渡带停留时间过久,会过早形成大晶柱C2S,容易起飞沙、结圈、起大块等现象。而且C2S在高温下停留时间过长,结构致密,不利于到烧成带再吸收CaO形成C3S矿物,熟料的易磨性也会降低。

  在我们不可能将现在以有的长径比在15的回转窑改造成长径比11的短窑的时候,采用这种定位方法,可以减少喷煤管的高速热气流对物料移动的阻挡作用,加快生料在过渡带的移动速度,因此从工艺上来说,相当于部分起到了短窑的作用。改善了熟料质量,并降低了热耗。

  经过大量的研究和实践工作,我们还得到了两个重要证明:

  1 不是所有的喷煤管都能够定位在中心线以上使用,只有能够形成水泥工艺学中定义的“正常火焰煅烧制度”的火焰的喷煤管,才能够在这样的工况下稳定使用而不出现扫窑皮的现象,从而实现熟料质量的提高;

  2 三次风管的阀门能否全部打开,还与分解炉结构有关。分解炉内的气体流场越合理、稳定,三次风管的阀门越可以全部打开(在现有三次风管尺寸的情况下)。原来不能打开操作的分解炉,在对三次风管的入炉结构进行改造后,完全可以打开操作。

  通过在一些水泥厂的应用中不断完善,这项操作技术已在不同类型分解炉系统和不同规格的生产线中应用,同时在白水泥、油井水泥、膨胀水泥等特种水泥生产线中成功应用。均取得了提高和稳定熟料质量(游离钙合格率和强度)、降低热耗、提高分解炉能力和运行稳定性、降低系统阻力、提高三次风温、消除三次风管积灰,提高三次风管阀门寿命,稳定系统运行工况,减少NOx排放的预期效果。

  采用精准平衡操作技术的案例之一

  公司名称:南方水泥集团 HS南方水泥

  生产规模:2500t/d

  生产条件:4*60m回转窑;双系列预热器;分解炉双进风,第三代篦冷机;采用一次风量<6%的低氮燃烧器;带余热发电。无自有矿山。有圆形石灰石预均化堆场。无原煤均化。

  由于工厂没有矿山,并且进场原材料的状况没法自己控制(集团统一采购),因此导致入窑生料的产地以及质量波动很大,从而导致熟料也不停的波动。最明显的是当游离钙超标的时候,会一连几个都高,只能减料才能控制。熟料的3d强度28--29Mpa; 28d强度57--58Mpa。三次风管的阀门采用预烧型结构,每平均1---2年换一次。三次风管的直径1900mm。正常情况下,三次风管内的积灰厚度600--700mm。靠近窑头罩处有1000---1200mm。

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  采用新的操作方法后改变的情况:

  1游离钙的变化幅度小了,合格率提高。平均值降低了0.5,在1.3以下。

  2产量提高了200t/d左右,在达到3300t/h时,窑头的用煤量减少了0.4t/h;

  3熟料强度提高到:3d 强度31--32Mpa; 28d强度60--62Mpa;

  4氮氧化物降低80--100mg/m3;

  5分解炉出口压力降低400pa;

  6 三次风温提高了80--100℃;

  7窑皮坚固、光滑、平整。提高了耐火砖寿命。烧成带筒体经常可以不用风机冷却;

  8 系统运行稳定,可以几天不用进行大的操作。

  9 三次风管阀门基本无磨损;

  10 三次风管的直径加大到2400mm后,管内基本无积灰;

  其他技术状况:见照片

  窑皮情况

  

  双进风方形水平段 三次风管

  采用精准平衡操作技术的案例之二

  公司名称: 中材ZCGS水泥

  生产规模:5000t/d

  生产条件:4.8*72m回转窑;双系列预热器;分解炉双进风,第三代篦冷机;采用设计院推荐的低氮燃烧器;无余热发电。无自有矿山。有圆形石灰石预均化堆场。无原煤均化。

  由于工厂没有矿山,进场原材料的状况可以部分控制,因此导致入窑生料的质量波动很大,从而导致熟料也不停的波动。投产三年以来最明显的是基本没有连续两个班游离钙全部合格的记录。游离钙在1.5—2%之间。系统运行中预热器经常堵塞,窑内窑皮一直不好,烧成带前面约8米长一段,经常没有窑皮,耐火砖的寿命5个月左右;系统运转率常年在55%左右。分解炉控制难度较大,只要温度波动,则需要加减03—1t/h煤的用量才能控制住。操作人员的劳动强度非常大;

  熟料的3d强度29-30Mpa; 28d强度48--51Mpa。三次风管的开度在30%,由于采用了小窑头罩结构,三次风管圆柱型部分没有积灰,但是分支风管的水平段积灰。三次风管阀门在5个月时间能磨损去约500mm。

  系统优化并采用新的操作方法后改变的情况:

  1游离钙合格率提高到80%以上。游离钙降低到1.5%以下;

  2产量提高了100t/d左右,在二次风温下降的情况下,分解炉用煤量降低3t/h多;

  3熟料的3d强度30--31Mpa; 28d强度51--52Mpa;

  4分解炉出口压力降低400pa;

  5三次风温提高了50-80℃

  6窑皮光滑、平整。8m长内窑皮厚度增加;

  7系统运行稳定,可以几天不用进行大的操作。

  8三次风管阀门基本无磨损;

  9三次风管的阀门开度短侧85%,长侧100%。水平管内无积灰;

  10 分解炉温度控制灵敏,加减0.1t/h的用量,就可以稳定稳定控制。

  采用精准平衡操作技术的案例之三

  这个工厂部分采用了精准平衡操作技术来解决生产问题。

  公司名称: 江苏PG水泥

  生产规模:5000t/d  实际产量5800t/h

  生产条件:4.8*72m回转窑;双系列预热器;分解炉双进风,第三代篦冷机;采用国外进口喷煤管;有余热发电。有自有矿山。有石灰石预均化堆场。无原煤均化。石灰石中氧化镁含量偏高,配料后熟料中的氧化镁≥2%

  采用大窑头罩结构。

  投产八年以来一直出现窑内工况波动大,熟料的质况不稳定、强度低的现象。窑尾烟室的温度必须控制在1150℃以上才能保证窑内煅烧;二次风温只能达到1050℃以下;熟料中的大块很多,出料温度在200℃左右。窑内窑皮一直不好,烧成带只有19米长,在21m处经常结圈,并长期处理不掉。

  目前不敢再加料增产,提产后熟料游离钙大幅度增加,升重下降。

  熟料的3d 强度30Mpa; 28d强度50--52Mpa。三次风管的阀门开度为短侧38%,长侧80%。

  篦冷机采用厚料层操作。经常出现设备故障。

  采用精准平衡操作方法中的部分基本原则后改变的情况:

  1、熟料结粒均匀,外表面光滑,色泽合理,没有了大块和包层现象;

  2、出料温度大幅度降低了70℃左右,达到了100℃~110℃;

  3、窑尾烟室的温度可以控制在1050℃左右运行。原来一增加投料量,烟室温度就增加的现象没有了;

  4、窑内21米处有一段比较顽固的结圈,已经很长时间处理不掉。在调整后,两天就开始消除。

  5、窑皮从原来的19m增加到24m;

  6、从通体扫描仪中观察,烧成带的窑皮平整、均匀了;

  7、三次风管阀门开大到85%和100%之后,窑内经常出现还原气氛的现象没有了;

  8、生料投料量由原来的380t/h增加到390t/h,头、尾煤的用量没有增加。质量稳定提高;

  9、熟料的3d、28d强度分别增加了1.5~3Mpa。

  10、二次风温提高到1150℃以上;

  11、余热发电量增加了300---400kw;

  12、按照科邦公司提出的调整原则,对喷煤管的内外净风面积重新进行了匹陪调整后,火焰刚性提高,黑火头变短。操作人员感觉控制窑内的工况稳定,控制容易了。

  命名为“精准平衡操作技术”的烧成系统操作新技术,是科邦公司进行旋窑改造技术的主要内容之一。在科邦公司经历过的10000t/d以下的生产线中,部分采用和全部采用的的案例有50多条。基本产生了相同的效果。这足以证明,这项新的操作技术是可以实现提高熟料产量,降低用煤量,减少NOx产生量,稳定系统运行工况,提高烧成带耐火砖寿命得多项进步作用的。

(责任编辑:陈宗勤)

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