安徽省池州海螺公司有2条5000T/D熟料生产线,是由天津水泥设计研究院设计的,于2002年投产.因为各方面原因,运行效果不很理想,尤其窑系统波动较大,我们利用检修机会多次对系统改造,取得了一定成绩,在此作一总结.
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安徽省池州海螺公司有2条5000T/D熟料生产线,是由天津水泥设计研究院设计的,于2002年投产.因为各方面原因,运行效果不很理想,尤其窑系统波动较大,我们利用检修机会多次对系统改造,取得了一定成绩,在此作一总结
一、系统存在的问题
1、窑尾烟室不时有正压喷灰现象,严重时烟室密封处漏红料。
２、预热器系统阻力高,负压波动较大。分解炉出口温度很不稳定。在产量达到5000Ｔ/Ｄ时,预热器出口压力达到-5800～-6000Pa, 压阻不定期出现400～6000Ｐa的波动,C3～C5锥部压力波动最为明显.
3、C5出口温度（一般在900～910℃）比分解炉出口温度（一般控制在880～890℃）要高10～15℃，表明煤粉存在后燃现象。 伴随系统压力波动,预热器出口不时出现CO（0.1％～2.0％），严重时造成窑尾电除尘器跳停。
4、窑头罩负压难以控制， 窑头废气温度长期在320℃左右,危害窑头排风机的安全运行。
5、熟料质量不稳定，黄心料难以消除，f-CaO极易超标。
通过综合分析，认为该分解炉设计有一定缺陷，炉内流场不合理,预热器系统塌料，造成上述现象。
二、问题分析
１、分解炉流场分析
TDF分解炉是在DD炉基础上改造的,带有双缩口, 锥部近壁区轴向风速的分布规律为纯喷腾流,表现为近壁区的回流区和涡流区(如图1所示)。回流会造成物料的大量返混,对物料的分散和均布产生不良影响,恶化燃烧与分解反应的环境。 两股三次风入炉后,炉内气流运动相当于水平方向流与垂直喷腾流的简单迭加,两者间相互干扰减弱,炉内不会出现旋流,所以炉壁区域风速极低。
C4物料入炉后,大部分物料会贴壁运动,存在明显的中稀边浓现象,物料在炉内均布性欠佳. 边壁区风速低,物料浓度高,容易塌料，而炉内中心区轴向风速很大,径向和切向风速很低,进入中心区的物料难
以向壁面迁移,很快被中心气流携出. 物料在炉内停留时间很短,返混基本只出现在底部锥体部分,在中部缩口上方基本没有物料返落现象.气体和物料停留时间过短,燃烧与反应环境不理想,容易产生不完全燃烧现象。
根据设计资料,该分解炉规格为Φ7.4m×27m,有效容积为848m3,生料在炉内停留时间仅2.35s,比其他类型分解炉低得多,难以满足生料分解和煤粉完全燃烧的要求.
炉双缩口的作用,尤其是中部缩口对改善物料分布效果不明显,锥部返混物料完全依赖于缩口处的喷腾风速带起.
根据理论计算, 窑尾缩口处风速应达到25～30m/s.实际上受分解炉物料返混和三次风的影响,抑制了窑内通风,缩口风速达不到25m/s.锥部的高浓度返混物料因无法被完全带起,会不定期的产生塌料现象.
2、 窑系统异常现象分析
炉内塌料导致大量未分解的生料进入窑内,在窑尾分解产生大量的ＣＯ２,,恶化窑的煅烧,所以烧出的熟料质量很差,窑产量很低,并且窑头容易窜生料.这种结粒不均的熟料进入篦冷机后, 冷却效果很差,导致二次风温很低,窑头废气温度反而很高,无疑增加了窑头排风机的负荷,即便风机满负荷运行,窑头罩还是经常有正压现象.
分解炉设计阻力为1200～1500Ｐa但在实际运行中,受锥部物料返混塌料和三次风的影响,对窑内通风阻滞作用较明显,系统阻力增高,炉出口负压一般达到2000～2400Pa据了解,这种窑系统阻力普遍偏高, 产量达到5000T/D时, 预热器出口压损会达到6000Pa,这是其分解炉的结构所决定的. 在塌料现象发生时,窑尾出现正压,甚至倒红料,烧坏窑尾密封石墨块. 我公司, 号窑曾发生一次严重塌料,2min内窑电流从正常的600～700Ａ下降到100Ａ左右, 生料粉将窑头电除尘器拉链机压死,被迫止料烘窑.
窑尾出现的大量ＣＯ２, 还导致窑内通风受抑制,造成入窑二次风的风量减少,窑头火焰外逼,导致黄心料的出现. 窑尾温度一般不高,在900℃左右,也是炉内塌料和窑尾物料发生分解反应大量吸热的反证.同时因为物料入炉后,边壁区大量物料返混易塌
料,中心区物料很快被气流携带走,所以发生碳酸盐分解反应的物料量变化大,需要的热量不稳定,分解炉出口温度波动很大,难以稳定. 进而导致未分解的物料入窑,窑工况紊乱.
窑尾密封采用石墨块式密封, 漏风现象极其严重.根据一)二线现场实际标定数据,窑尾烟室处氧含量高达5％～8％完全由窑尾大量漏风造成,必须进行彻底改造（如采用气缸压紧式密封）窑尾氧含量能达到正常的1％～2％。
有的公司在窑运行一段时间后,分解炉下部缩口浇注料磨损导致内径增大,风速更低,塌料现象日益严重,几乎无法维持正常生产.据了解,有的厂为保证出窑熟料质量, 将分解炉出口温度控制很高, 达到950℃甚至1000℃以上,熟料质量会有所好转. 但这样不能解决分解炉的物料返混塌料问题,反而造成系统严重结皮,旋风筒极容易堵料,得不偿失.
3、解决方法
将TDF炉和ＤＤ炉作个比较：ＤＤ炉上撒料箱位于三次风入口上方,而TDF炉上Ｃ４下料处设有2个撒料箱（见图1）其中低位撒料箱2位置不尽合理,高点撒料箱’ 也仅有部分处于三次风上方,物料入炉后在涡流作用下塌料.
笔者了解到部分厂为解决分解炉的塌料问题,主要采取缩小窑尾缩口直径和关小三次风挡板的方法.其目的是提高分解炉锥部喷腾风速,强行将返混物料带起,避免塌料. 缩小窑尾缩口直径或大幅关小三次风挡板后, 窑工况会有所好转, 产量一般维持在5000～5200Ｔ/Ｄ，系统压损达到6500～7000Ｐa熟料烧成工序电耗基本在33～36kWt/t。而采用其他形式分解炉的同规格窑,产量能达到5600～5800t/h烧成工序电耗较优,一般在27～29kWh/t.要根本上解决塌料问题,还是从分解炉结构上着手. 我们经过多次试验,将C4撒料箱移到三次风入口上方,两撒料箱上下布置或并作一个撒料箱,这样物料入炉后能很快分散并被三次风携带上升,不会到锥部返混进而塌料.
安徽池州公司2号窑将撒料箱移位后,彻底解决了塌料现象,系统运行稳定,熟料f-CaO 控制在1.0%以下,质量合格率保持在92%以上. 我们准备在1号窑检修时也进行分解炉改造,解决窑尾倒料问题.
但是,TDF分解炉固有的容积偏小, 物料停留时间短及煤粉不完全燃烧的问题,还需要进一步探索改造. 在分解炉出口拟增加鹅颈管,希望能够弥补该分解炉存在的缺陷,达到稳产)优质)高产和低消耗的目标.
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