玉山南方对2500d/t熟料生产线进行节能降耗改造

  摘要：某2500t/d熟料生产线预热器出口温度偏高，熟料热耗居高不下，因此对该线预热器系统采取分解炉扩容,取消离线炉等措施进行改造，改造后可以使用100%无烟煤进行煅烧。

  0  前 言

  江西玉山南方现有两条日产2500吨的熟料生产线，位于上饶市玉山县岩瑞镇，分岩鹰分厂和鸡山分厂，两厂相距2.5km，岩鹰熟料生产线于2005年10月建成投产，由合肥水泥研究设计院设计（以下简称合肥院），拥有窑外分解、第三代充气梁式篦冷机、生料立磨等大型先进技术装备；经过几年的运行，从烧成系统的情况看，预热器1#筒出口温度基本维持在340～360℃；2011年5月经江西省建筑材料工业科学研究设计院热平衡测试，熟料烧成的实物煤耗为805kcal/kg.cl，熟料综合电耗60kWh/t，同国内其他同类产能生产线相比还存在烧成热耗偏高、熟料综合电耗和国内先进的生产线相比还有一定差距以及系统尚有不完善之处，而且为保证出窑熟料质量的稳定只可以使用优质烟煤进行煅烧。随着市场竞争的日益激烈，吨熟料实现的利润越来越低，去年由于各个地区限电拉闸的影响熟料价格有较大提高，公司经济效益有较大增长，但是预热器出口温度偏高，熟料热耗居高不下，这就大大增加了公司水泥产品的生产成本，因此对烧成系统进行全面的技术改造，是企业增强市场竞争能力，提高效益，再上新台阶的必由之路；为此我公司在2012年2月对岩鹰线预热器系统进行改造，改造后可以使用100%无烟煤进行煅烧。

  1  改造实施方案

  1.1 对分解炉进行改造

  扩大分解炉容积。分解炉炉体部分整体拔高，鹅颈管也相应的变长，鹅颈管为配合预热器框架及原设备的布置做了外形上的调整，一部分布置在框架外部，转弯处改为扁管型式，转弯部分下面的部分直筒段的管径有所增大，改造后的分解炉和鹅颈管的总容积由原炉型的814m3扩大到1509m3，物料在炉内的停留时间由原来的4.05s增加到7.71s，提高了生料的分解率和煤粉的燃烬率。具体改造见图1。

  1.2 对预热器各级撒料箱进行改造

  将预热器系统所有的原撒料箱改为合肥水泥研究设计院获得的实用新型专利授权的扩散式撒料箱并改变现有撒料箱的位置，这样会使物料的分散效果更均匀，提高换热效率和分解率。

  1.3  取消离线炉

  取消SFC炉，C4下料全部进入分解炉，三次风管改为单管偏心进入分解炉下锥体部分的型式（偏心800mm，以30°夹角切向入分解炉）。这样，三次和底部缩口可形成强烈的喷旋结合作用，使生料和煤粉分散的更均匀，提高了系统的生料换热效率、生料分解率和煤粉的燃烬率（见图2）。

  1.4 更换分解炉煤管

  将分解炉喷煤管更换成合肥院自行研制的新型喷煤管，该喷煤管可比传统的四通道喷煤管使用更多的高温三次风，适用于纯无烟煤的燃烧，另外分解炉喷煤管的位置做相应的改动，这样能改善锥部三次风、窑气、煤粉的混合流场，从而改善分解炉内温度场，减少结皮状况，提高分解炉热效率。

  1.5  处理系统的漏风及保温

  利用改造及春节大修的机会，对系统所有更换浇注料的地方全部先贴硅酸钙板再进行浇注料的施工，尽量减少系统的热损失，同时对分解炉改造部分的保温层进行了加厚；同时对预热器系统所有的漏风点进行处理，杜绝系统的漏风；改造前后经过热工标定熟料烧成实物煤热耗下降446.78kJ/kg-cl。

  1.6  篦冷机头部固定篦板更换

  篦冷机头部改造成合肥院设计的KID系统（将原先头部的5排固定篦板拆除，安装KID系统，该系统固定篦板长度约为2200mm，斜度为14°），同时将原先的一风室分割成两个风室，KID系统单独为一个风室，将原先7M风机及备用7M风机单独供风，KID系统主要由篦冷机头部五排固定充气梁构成，采用KID篦板，分左、中、右三个冷却单元，使出窑高温熟料快速冷却，阻止了熟料的粘结，提高了二次风温，改善熟料的强度和易磨性。

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  2  改造后的使用效果

  2.1  试生产情况

  系统改造于3月20日结束并于当日22:38分点火烘窑，23日19:48分一次性投料，24日上午6:00实现50%无烟煤煅烧，4月2日14:00实现100%无烟煤煅烧。改造后至今系统运行正常，出窑熟料强度上升1MPa左右，C1出口温度和吨熟料标煤耗有明显的下降。由于系统热耗的下降造成吨熟料余热发电下降8.28 KWh/t.c。

  2.2  产生的年效益

  （1）技改后国家建材工业水泥能效环保评价检验测试中心和南方水泥总部分别派专家进行效果验证，为保证效果具有代表性，此次以南方水泥的验证数据为准。

  （2）根据表三得出改造后熟料综合电耗降低61.56-58.15=3.41kWh/t.c；

  则吨熟料电耗成本降低生产的效益为（61.56-58.15）*0.68=2.32元/t.c；

  年产量熟料以76.5万吨计，则年节约电费2.32×76.5= 177.48万元。

  （3）根据表三得出改造后熟料标煤耗下降了116.29-106.39=9.9kg/t.c；

  改造前的2011年全年用烟煤78624.32吨，用无烟煤50006.14吨，生产熟料为756827.8吨，无烟煤使用比例为38.88%，实物煤耗为169.96kg/t.c；

  按2012年的价格计算，改造前吨熟料煤成本为：   169.96÷1000×(0.3888×547.8＋ (1-0.3888)×685.2)=107.38元/吨。

  改造后原煤使用有三种方法：全烟煤、掺50%无烟煤、100%无烟煤

  ①改造后当使用全烟煤煅烧时

  改造后标煤耗为106.39 kg/t.c,则实物煤耗为106.39×7000÷5263=141.5 kg/t.c

  则吨熟料煤成本为141.5×685.2÷1000=96.96（元/吨）

  吨熟料煤成本下降低107.38-96.96=10.42(元/吨)

  按年产熟料76.5万吨计，可以节约煤成本10.42×76.5万吨=797.13(万元)。

  ②改造后当使用50%无烟煤时

  混合煤的热值为：5263×0.5＋4958×0.5=5110.5kcal/kg

  则实物煤耗为：106.39×7000÷5110.5=145.73 kg/t.c

  则改造后的吨熟料煤成本为：

  145.73÷2÷1000×685.2＋145.73÷2÷1000×547.8=89.84(元/吨)

  吨熟料煤成本下降107.38-89.84=17.54(元/吨)

  按年产熟料76.5万吨计，可以节煤成本17.54×76.5万吨=1341.81(万元)

  ③改造后使用全无烟煤时

  南方水泥验证实测实物煤耗为150.21 kg/t.c

  则改造后的吨熟料煤成本为：150.21÷1000×547.8=82.29(元/吨)

  吨熟料煤成本下降107.38-82.29=25.09(元/吨)

  按年产熟料76.5万吨计，可以节约煤成本25.09×76.5万吨=1919.39(万元)（4）改造后吨熟料发电量下降

  吨熟料发电量下降了35.38-27.1=8.28 KWh/t.c

  吨熟料成本增加（0.73-0.19）×35.38-（0.73-0.19）×27.1=4.47元／t.c；

  按全年生产熟料76.5万吨计，增加成本4.47×76.5万吨=341.96万元

  （5）改造后年产生的毛利润

  使用全烟煤时：177.48+797.13-341.96=632.65万元

  使用50%无烟煤时：177.48+1341.81-341.96=1177.33万元

  使用全无烟煤时：177.48+1919.39-341.96=1754.91万元

  2.3  投资回收期

  此次改造总共投资额为905万元

  当使用全烟煤时回收期为905/632.65=1.43年（未含设备折旧及其他因素）

  当使用50%无烟煤时回收期为905/1177.33=0.77年（未含设备折旧及其他因素）

  当使用全无烟煤时回收期为905/1754.91=0.52年（未含设备折旧及其他因素）

  3  结束语

  经过以上的验证说明此次合肥院在江西玉山南方水泥有限公司的节能降耗的改造是成功的，为今后在南方水泥内部乃至全国同类型水泥企业的技改打下基础。