【水泥人網(wǎng)】?晉牌水泥集團(tuán)有限公司的熟料煅燒系統(tǒng)是引進(jìn)加拿大富樂(lè)-史密斯公司,FULLER—RECIRULA?鄄TION—5 STAGE CYCLON型超短窯。使用旋流式SF型分解爐，窯規(guī)格為準(zhǔn)3.962m×42.672m,兩檔支撐,長(zhǎng)徑比為10.8,日產(chǎn)熟料2000t。
1系統(tǒng)特點(diǎn)
預(yù)熱器系統(tǒng)設(shè)有物料再循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)思路是：使物料多次循環(huán)通過(guò)分解爐,從而增加物料在分解爐內(nèi)的停留時(shí)間,以提高入窯生料的分解率。分解爐的設(shè)計(jì)容積為485m3（包括上升煙道），是一般分解爐容積的170%，確保入窯生料的分解率達(dá)90%以上。窯的長(zhǎng)徑比縮短以后,物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留時(shí)間相應(yīng)縮短,從而可控制C2S晶體生長(zhǎng)，提高熟料的質(zhì)量與易磨性，同時(shí)由于窯長(zhǎng)的縮短，鋼材、耐火材料減少，傳動(dòng)電耗減少，散熱損失減少，有利于節(jié)能降耗。采用兩檔支撐也便于窯筒體上下竄動(dòng)的調(diào)節(jié)。但是短窯對(duì)操作控制要求較高,對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的各種問(wèn)題的處理要有較強(qiáng)的預(yù)見(jiàn)性。
超短窯窯尾廢氣溫度控制較高，可達(dá)1 050℃~1 150℃，保證了燒成帶物料的煅燒溫度和停留時(shí)間，但當(dāng)原料、燃料中堿、氯、硫等有害成分含量高時(shí)或生料成分不均、煤粉不完全燃燒、喂料波動(dòng)時(shí)，極易引起窯尾斜坡和上升煙道的結(jié)皮與堵塞，處理困難，影響正常生產(chǎn)。如果控制較低的窯尾溫度，則影響熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量。生料中的Cl含量已達(dá)0.0276%，超過(guò)我國(guó)和德國(guó)暫定的0.015％～0.020%。由于氯化堿熔點(diǎn)較低,再次揮發(fā)造成循環(huán)富集,從而促進(jìn)結(jié)皮形成。在設(shè)計(jì)中已設(shè)置了旁路放風(fēng)措施，但考慮熱量的損失、廢料的處理較為困難，以及生料中R2O含量不高等因素，故在實(shí)際生產(chǎn)中并未使用。而是采用優(yōu)化配料方案穩(wěn)定生料成分，控制合理的熱工制度，現(xiàn)場(chǎng)采用空氣炮和高壓風(fēng)槍處理系統(tǒng)結(jié)皮等方法，確保了窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)主要的熱工參數(shù)范圍見(jiàn)表1。
2初始投料的控制
由于各級(jí)旋風(fēng)筒出口管道風(fēng)速較低，影響旋風(fēng)筒的分離效率。投料時(shí)在系統(tǒng)蓄熱較好的情況下，喂料量在1h內(nèi)可達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷的85%以上，并力求在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷，以越過(guò)塌料短路及旋風(fēng)筒堵塞的危險(xiǎn)期。嚴(yán)格控制分解爐出口及C5級(jí)筒下料溫度，密切注意預(yù)熱器各級(jí)的壓力與溫度。投料初期，窯速可略滯后于喂料量，以期盡快提高燒成帶的溫度，隨著系統(tǒng)的穩(wěn)定，喂料量的增加，盡快提高窯速使之與喂料量相對(duì)應(yīng)。并在選擇投料的時(shí)機(jī)、系統(tǒng)排風(fēng)量的大小、窯爐的兼顧等方面，互相密切聯(lián)系，要求操作上有較強(qiáng)的預(yù)見(jiàn)性。
3系統(tǒng)各參數(shù)的控制
3.1預(yù)熱器各級(jí)壓力、溫度的控制
無(wú)論在投料初期還是在正常運(yùn)行階段，系統(tǒng)參數(shù)的變化直接反映出當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。每個(gè)參數(shù)均應(yīng)在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)。
投料初期由于系統(tǒng)的不穩(wěn)定，各參數(shù)的波動(dòng)較大，因而是預(yù)熱器最易發(fā)生堵塞的時(shí)期。各級(jí)進(jìn)出口的壓力、溫度波動(dòng)較大超過(guò)正常范圍時(shí)，要參考系統(tǒng)相鄰的參數(shù)及時(shí)分析、處理。避免和減小預(yù)熱器堵塞帶來(lái)的損失。
3.2分解爐溫度的控制
分解爐子系統(tǒng)包括下部蝸殼、中部錐體、上部柱體及出口垂直向下管道幾個(gè)部分，總有效高度達(dá)到24m。根據(jù)工藝需要爐體布置在窯氣尾罩上方，可充分利用分解爐上部出口與C5級(jí)筒之間管道，延長(zhǎng)物料與燃料的停留時(shí)間，有利于煤粉的燃燒和物料的分解，所以在預(yù)熱器系統(tǒng)不利用再循環(huán)的情況下,爐溫仍可控制在900℃以下，分解率可達(dá)到90﹪以上。晉水的生產(chǎn)實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。1995年開(kāi)始試生產(chǎn)，由于受設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低、均化庫(kù)存少等因素的影響，特別是對(duì)預(yù)分解技術(shù)認(rèn)識(shí)不足，窯系統(tǒng)長(zhǎng)期處于低喂料階段，分解爐出口溫度難以穩(wěn)定，預(yù)熱器堵塞頻繁，再循環(huán)系統(tǒng)輸送斜槽的堵塞尤其嚴(yán)重，堵塞后的處理極為困難，嚴(yán)重影響燒成系統(tǒng)的運(yùn)行。投入運(yùn)行后沒(méi)有多長(zhǎng)時(shí)間就無(wú)法使用,因分解爐及其出口管道的容積較大，物料與燃料在爐內(nèi)停留的時(shí)間延長(zhǎng)，C5級(jí)筒內(nèi)氣溫較高，內(nèi)筒易變形燒壞更換困難，且由于沒(méi)有內(nèi)筒，C5級(jí)旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)的分離效率較低(87%)，物料在筒內(nèi)有“返渾”現(xiàn)象。即筒內(nèi)物料進(jìn)入分解爐出口管道再次參與熱交換，從而提高入窯物料的分解率。所以盡管再循環(huán)無(wú)法使用，入窯分解率仍能穩(wěn)定在90％以上。
穩(wěn)定、合理的爐溫，分解爐的用煤極為重要。結(jié)合三次風(fēng)溫、風(fēng)量，窯尾溫度，來(lái)料成分的變化等因素，有預(yù)見(jiàn)性的調(diào)整。既要防止加煤滯后，造成系統(tǒng)溫度偏低,入窯生料沒(méi)有足夠的分解，窯傳動(dòng)電流在幾分鐘內(nèi)就有大幅下降，燒成帶溫度隨之下降，物料在窯內(nèi)停留時(shí)間縮短，出現(xiàn)生燒料甚至窯內(nèi)跑出黃粉;同時(shí)也要防止由于爐溫低而一味加煤，造成過(guò)量的煤粉在爐內(nèi)的不完全燃燒，被帶入Ｃ５級(jí)筒內(nèi)繼續(xù)燃燒，使筒內(nèi)溫度偏高，易結(jié)皮堵塞。提升爐溫可通過(guò)增加系統(tǒng)排風(fēng)，調(diào)節(jié)三次風(fēng)量，提高煤粉細(xì)度，增加爐煤用量等方法綜合考慮進(jìn)行調(diào)整。
3.3窯速與喂料量的控制
超短窯對(duì)入窯物料的分解率、煤質(zhì)、窯頭的火焰極為敏感。在實(shí)際生產(chǎn)中，窯傳動(dòng)電流是反映熱工制度穩(wěn)定與否的重要參數(shù)。如果入窯物料的分解率低于90%,窯電流會(huì)有明顯的下降。降低窯速可以在短時(shí)間內(nèi)提高燒成帶溫度，但靠窯速來(lái)調(diào)節(jié)必然會(huì)使窯內(nèi)填充率頻繁變化導(dǎo)致熱工制度的波動(dòng)，造成周期性慢窯。窯內(nèi)出料或多或少使篦冷機(jī)的料層也發(fā)生變化，從而影響二次、三次風(fēng)溫，反過(guò)來(lái)又影響爐、窯內(nèi)煤粉的燃燒速度，造成系統(tǒng)熱工制度的紊亂。因此喂料量與窯速對(duì)應(yīng)，遵循薄料快燒的原則，穩(wěn)定C5級(jí)筒下料溫度，保持窯頭火焰的長(zhǎng)度和形狀,縮短黑火頭，提高燒成帶溫度更適合超短窯的煅燒。
3.4篦冷機(jī)的供風(fēng)量與二、三次風(fēng)量、風(fēng)溫的控制
在滿(mǎn)足窯、爐能正常煅燒的情況下，保證窯尾、C5級(jí)筒出口合理的氣體氧含量分別在1.5%～2%、2.5%～3%的范圍內(nèi),及冷卻機(jī)內(nèi)的熟料能正常冷卻為宗旨，盡量減少篦冷機(jī)的總供風(fēng)量，以減小窯尾、窯頭排風(fēng)機(jī)、收塵器的處理風(fēng)量,提高二、三次風(fēng)溫，有利于改善煤粉的燃燒環(huán)境,加快煤粉在窯、爐內(nèi)的燃燒速度。從而穩(wěn)定爐溫、窯尾溫度，有著重要的作用。
分解爐的三次風(fēng)全部來(lái)自篦冷機(jī)，三次風(fēng)量的調(diào)節(jié)由可調(diào)節(jié)開(kāi)度的閘板閥來(lái)控制，并在上升煙道安裝有截流棒以平衡二、三次風(fēng)量。截流棒長(zhǎng)時(shí)間處于高溫氣流的沖刷中，易變形，后改為空心耐熱鋼管外部加澆注料，中間通風(fēng)，使用效果較好。
三次風(fēng)量的大小、風(fēng)速直接影響爐內(nèi)的噴騰與旋風(fēng)效應(yīng)，改變物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，最終影響入窯物料的分解率。同時(shí)造成入窯二次風(fēng)量的改變，影響窯內(nèi)的正常煅燒。三次風(fēng)量的調(diào)節(jié)應(yīng)參考C5級(jí)筒出口氣體的氧含量，控制在2.5%～3%，窯爐兼顧,避免還原氣氛的產(chǎn)生。
4窯系統(tǒng)與兩磨的關(guān)系
晉水集團(tuán)的生料磨、煤磨分別采用富樂(lè)公司的LM32.40、LM16.20萊歇立磨，烘干物料所需熱源均來(lái)自窯尾預(yù)熱器的廢氣，系統(tǒng)本身未設(shè)置熱風(fēng)爐，節(jié)約了一次性投資和降低了系統(tǒng)熱耗，但窯系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，直接影響到生料磨煤磨的開(kāi)停和均化庫(kù)庫(kù)存，窯磨相互制約，需要窯系統(tǒng)有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)率。
高溫風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量為33.6萬(wàn)m3/h，窯尾收塵器處理風(fēng)量為43.2萬(wàn)m3/h。為保護(hù)濾袋，入收塵器風(fēng)溫控制低于250℃。生料磨停車(chē)后廢氣走旁路管道進(jìn)入大布袋收塵器，原設(shè)計(jì)有一冷風(fēng)閥，并設(shè)有一自動(dòng)控制回路。入大布袋的廢氣超溫后打開(kāi)，滲入外界冷風(fēng)以降低廢氣溫度，卻使收塵器處理的風(fēng)量進(jìn)一步增加，濾袋隨著工作時(shí)間的增加透氣性逐漸下降，收塵器差壓偏高，系統(tǒng)排風(fēng)嚴(yán)重受阻，甚至自高溫風(fēng)機(jī)后系統(tǒng)出現(xiàn)正壓,嚴(yán)重制約著窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。公司于2001年在C1級(jí)筒出口5m處增設(shè)一組噴頭往管道內(nèi)由水泵噴射高壓霧化水，與入大布袋收塵器的溫度聯(lián)鎖，控制噴水量的大小，取代了冷風(fēng)閥。在實(shí)際運(yùn)用中即使生料磨長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)，由于沒(méi)有了外界冷風(fēng)的摻入,效果較明顯，系統(tǒng)通風(fēng)得到了較大的改善。高溫風(fēng)機(jī)入口管道內(nèi)溫度較高，噴水后溫降較大在50℃～60℃之間，產(chǎn)生的應(yīng)力易使噴水附近的管道變形開(kāi)焊，安裝前應(yīng)提前加固，防止在運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題。
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【作者:樊春江 】