某公司一條5000t／d的水泥熟料生產(chǎn)線于2005年6月建成投產(chǎn)，由于局部設(shè)計不合理，生料磨、回轉(zhuǎn)窯長期處于設(shè)計臺產(chǎn)及設(shè)計能耗指標(biāo)的低位水平運(yùn)行。生料磨產(chǎn)量、窯產(chǎn)量、生料電耗、熟料電耗、標(biāo)準(zhǔn)煤耗等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和行業(yè)同型號同規(guī)格生產(chǎn)線相比較，有明顯的差距。降低熟料生產(chǎn)能耗成本，減少碳排放，提高熟料及水泥產(chǎn)品市場競爭力成為企業(yè)發(fā)展的迫切需求。本文就圍繞燒成系統(tǒng)節(jié)能降耗目標(biāo)實施的一系列改造措施進(jìn)行介紹，以資參考

存在的問題

該條5000t／d的水泥熟料生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯規(guī)格西4.8 m×72m，配套雙系列五級預(yù)熱器帶內(nèi)徑7400mm雙噴騰TDF型窯外分解爐，篦冷機(jī)采用TC一12102型第三代篦冷機(jī)，篦床實際面積119.3㎡，配備PCF系列冷卻風(fēng)機(jī)，窯尾高溫風(fēng)機(jī)采用W6—2X4014N031.5F型雙吸口式風(fēng)機(jī)，生料粉磨配置德國非凡公司生產(chǎn)的MPS5000B型立式輥磨。技改前生料磨產(chǎn)量473.9t／h，窯產(chǎn)量208.3t／h，生料電耗20.84kWh／t，熟料電耗32.92kWh／t，標(biāo)準(zhǔn)煤耗115.19kg／t。對回轉(zhuǎn)窯主電機(jī)電流、C1筒出口溫度、C5筒錐體溫度、篦冷機(jī)二段壓力、分解爐出口溫度以及原料磨主機(jī)電流、出磨風(fēng)溫等生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，公司認(rèn)為，限制生產(chǎn)線產(chǎn)能發(fā)揮的因素主要是：

回轉(zhuǎn)窯煅燒能力不足、篦冷機(jī)高溫區(qū)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓小、分解爐煤粉燃燒效果差、大型風(fēng)機(jī)及循環(huán)風(fēng)機(jī)效率低、煤粉秤下煤不穩(wěn)、人料生料秤波動大等六個方面。

充分論證制定方案，確定了更換燃燒器提高窯的煅燒能力；改造篦冷機(jī)高溫區(qū)風(fēng)機(jī)改善熟料急冷效果；分解爐增加撒料板改善燃燒狀況；改造高溫風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)集風(fēng)口來提高風(fēng)機(jī)效率；改造生料秤穩(wěn)定入窯喂料量；煤粉倉內(nèi)增加消風(fēng)錐體及管道解決轉(zhuǎn)子秤斷煤；控制入磨石灰石粒度及調(diào)整立磨擋料圈高度進(jìn)而降低生料制備電耗等技改內(nèi)容及目標(biāo)。

改造實施

2.1更換燃燒器

原燃燒器設(shè)計為圓柱形三通道燃燒器，燃料燃燒火焰為柱形長焰，熱力分散，煅燒溫度不足，窯頭火焰溫度為1600～1750℃，延緩C₃S形成和發(fā)育的時間，熟料礦物C₃S與正常內(nèi)控要求55.0％±5％對比降低7.0％～10.0％，fCaO與公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)≤1.2％相比升高0.6％～2.0％，窯加產(chǎn)時物料嚴(yán)重欠燒，出現(xiàn)跑生料等問題。將圓柱形三通道燃燒器更換為新型四通道燃燒器(見圖1)。

圖1更換新型四通道燃燒器

新型四通道燃燒器可實現(xiàn)高速螺旋前進(jìn)的旋流風(fēng)與高速射出的軸流風(fēng)碰撞疊加，可調(diào)節(jié)火焰發(fā)散程度以及可調(diào)火焰長短、粗細(xì)，進(jìn)而使風(fēng)、煤}昆合更加充分，燃燒非常迅速且完善，同時中心風(fēng)促使中心部分煤粉和CO的燃燒更為充分，并起到穩(wěn)流作用，窯的煅燒力明顯提高。生料配料成分及熟料三率值控制KH：0.90±0.02、SM：2.45±0.1、上M：1.4±0.1基本不變，更換新型四通道燃燒器后窯頭火焰溫度(圖1c)為1750～1950℃，縮短C₃s形成和發(fā)育的時間，加速熟料的燒成，熟料礦物C₃S為52.0％一57.0％，fCaO為0.6％一1.2％，均符合公司過程質(zhì)量內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求，熟料質(zhì)量提高，性能穩(wěn)定窯頭用煤量由15.0t／h下降至13.5t／h。

2.2改造篦冷機(jī)高溫區(qū)風(fēng)機(jī)

篦冷機(jī)用風(fēng)原則是用最少的風(fēng)量冷卻更多的熟料，但要確保冷風(fēng)有一定的穿透力，必須給以適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量和足夠的風(fēng)壓，才能保證篦冷機(jī)的熱交換效率。熟料結(jié)粒均齊料層可適當(dāng)加厚，結(jié)粒細(xì)小能可適當(dāng)減薄，但總的調(diào)整方向就是合理加厚料層。一段時間以來，篦冷機(jī)運(yùn)行期間，料層厚度增加10～20mm時，高溫區(qū)風(fēng)機(jī)運(yùn)行達(dá)到全壓狀態(tài)，電流下降60~80A，電機(jī)長期70％負(fù)荷運(yùn)行，高溫風(fēng)機(jī)能力發(fā)揮不夠，導(dǎo)致窯前供風(fēng)能力不足，二次風(fēng)溫度僅為960℃。對比同規(guī)模生產(chǎn)線的風(fēng)機(jī)配置，該生產(chǎn)線明顯偏小(見表1)，為提高一風(fēng)室   風(fēng)機(jī)和固定篦板風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量，重新購置了2臺F1A風(fēng)機(jī)的葉輪進(jìn)行更換；對F1C風(fēng)機(jī)則整體更換，具體參數(shù)如表2。

表1同規(guī)模生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)配置表

表2 F1A1、F1A2葉輪改造、F1C風(fēng)機(jī)更換前后性能指標(biāo)對比

改造后高溫區(qū)料層厚度可以正常控制，二風(fēng)室壓力5500Pa，二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫比以前提高約50℃，熟料急冷效果得以改善。

2.3分解爐增設(shè)撒料裝置

分解爐燃燒效果差，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化，或者喂料量增加，出現(xiàn)分解爐出口溫度徘徊在850℃左右，增加用煤也不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度870～880℃范圍，反而導(dǎo)致分解爐出口的CO由700ppm急劇上升到350ppm，C5筒下料錐體溫度偏高(930℃)，提高預(yù)熱器通風(fēng)量，雖然燃燒狀況好轉(zhuǎn)，但是引起高溫風(fēng)機(jī)電耗增加200kWh／h。利用錯峰生產(chǎn)停機(jī)時機(jī)，增設(shè)了分解爐撒料裝置(圖2)。

圖2增設(shè)分解爐撒料裝置

撒料板使物料和氣流分布更加均勻，一方面變了分解爐內(nèi)溫度的分布，煤粉不完全燃燒情況得到改善，分解爐用煤量降低了1～2t／h，高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低50r／rain，噸熟料用電降低0.8kwh；分解爐出口負(fù)壓降低200Pa，高溫風(fēng)機(jī)用電降低200kWh／h，煤耗、電耗改善效果明顯。

2.4改造高溫風(fēng)機(jī)及循環(huán)風(fēng)機(jī)集風(fēng)口

風(fēng)機(jī)集風(fēng)口與葉輪吸風(fēng)口之間一靜一動，為了避免碰撞、摩擦，間隙一般為10~15mm，實際因變形、磨損等，間隙更大，導(dǎo)致渦流回流，影響風(fēng)機(jī)效率。對集風(fēng)口進(jìn)行包邊處理(見圖3)，加強(qiáng)密封防止漏風(fēng)，將回流內(nèi)漏風(fēng)減到最低。改造后，高溫風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)效率提高，電流下降15~25A，有效降低了熟料綜合電耗。

圖3高溫風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)集風(fēng)121改造

2.5穩(wěn)定入窯喂料量

入窯生料喂料秤說明書及廠家提供設(shè)備參數(shù)顯示，喂料秤的計量精度為±2％，但經(jīng)過對喂料量反饋的實時跟蹤和對采集的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)喂料量累計偏差達(dá)到近5.0％，瞬時偏差最高達(dá)10.5％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目標(biāo)值。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)喂料秤反饋值與中控給定值出現(xiàn)偏差后，喂料秤自控系統(tǒng)響應(yīng)時間滯后，從而造成喂料量瞬時大幅波動。

溝通生料秤廠家，調(diào)整PLC控制器，增加配重；改造收塵風(fēng)機(jī)葉輪，提高風(fēng)量，保證秤體負(fù)壓狀態(tài)。改逅后生料秤波動差值由15t縮小到8t(見圖4)，為回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

圖4穩(wěn)定入窯喂料量改造效果

2.6煤粉倉內(nèi)增加消風(fēng)錐體及管道

窯頭窯尾采用菲斯特DRW轉(zhuǎn)子秤，改前頭煤秤斷煤現(xiàn)象頻繁發(fā)生。為解決這一問題，公司自行設(shè)計加工、增設(shè)煤粉倉內(nèi)消風(fēng)錐體及管道，并將秤體消風(fēng)管道聯(lián)接到負(fù)壓更大的煤磨出磨風(fēng)管(見圖5)。

圖5消風(fēng)錐體及管道改造示意圖

煤粉倉內(nèi)增加消風(fēng)錐體及管道的主要作用是消減煤粉倉內(nèi)多余空氣。煤粉倉內(nèi)增加消風(fēng)管道的直徑為300mm，同時增設(shè)直徑150mm一段內(nèi)管作為變徑，徑縮后增加風(fēng)速，出風(fēng)口連接袋收塵器進(jìn)風(fēng)口管道，確保煤粉秤內(nèi)的消風(fēng)效果。另外安裝有可調(diào)蝶閥，磨機(jī)運(yùn)行時，打開該蝶閥，利用磨機(jī)系統(tǒng)通風(fēng)為轉(zhuǎn)子秤消風(fēng)，煤磨停機(jī)時，關(guān)閉消風(fēng)管道閥，用煤倉頂袋收塵器為轉(zhuǎn)子秤消風(fēng)，確保煤粉不會反流到出磨風(fēng)管內(nèi)。改造后煤粉倉內(nèi)、秤內(nèi)空氣阻力明顯改善，煤秤斷煤現(xiàn)象得到控制。

2.7控制入磨石灰石粒度和調(diào)整立磨擋料圈高度

生料立磨擋料圈高度是影響生料電耗的關(guān)鍵因素之一，擋料圈的高度要根據(jù)不同物料特I生選取。原設(shè)計擋料圈高度為90mm，利用避峰停機(jī)，擋料圈割了3次，每次割10mm，又加高補(bǔ)焊了一次，通過4次反復(fù)試驗，終于找到高度和磨電流最佳結(jié)合點， 有效地降低了生料電耗。目前石灰石粒度小，擋料圈高度為65mm，臺時提高到510t／h，磨主電機(jī)電流由改造前230A下降到190A，磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。

3改造效果

通過上述改造方案的實施，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯改善，系統(tǒng)在節(jié)能降耗、降本增效上邁出了一大步(見表3)。改造投入42.9萬元(燃燒器31.8萬元，分解爐撒料板4.8萬元，篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)改造4.1萬元，煤粉倉消風(fēng)改造1.6萬元，大風(fēng)機(jī)改造0.6萬元)，經(jīng)測算生料、熟料臺時產(chǎn)量提高，電耗煤耗降低，年僅煤電成本下降近千萬元，系統(tǒng)產(chǎn)量從4999t／d提高到5750t／d，達(dá)到同規(guī)格生產(chǎn)線較好水平。

表3改造方案實施前后指標(biāo)對比表

結(jié)束語

我們清楚地看到，技改后我公司的窯磨臺時增產(chǎn)顯著，相關(guān)能耗指標(biāo)改善明顯，但是這些能耗蝶指標(biāo)距離水泥企業(yè)水泥分布能耗先進(jìn)值還尚有一定差距，例如生料制備工段還有約3.0kWh／t降耗的空 間，熟料燒成工段標(biāo)煤耗還有約4.5kg／t降耗空間，這些都是我們今后進(jìn)一步改造的方向。

當(dāng)然，降低熟料相關(guān)能耗指標(biāo)的其他途徑還很多，需要在實踐中不斷總結(jié)，譬如從設(shè)備性能方面，系統(tǒng)用風(fēng)不當(dāng)熱器出口廢氣量偏大，導(dǎo)致過多廢氣帶走的熱損失問題，預(yù)熱器旋風(fēng)筒下料管翻板閥的軸向漏風(fēng)和內(nèi)漏風(fēng)問題，設(shè)備大修后的系統(tǒng)密封不徹底問題，以及修復(fù)磨損的澆注料減少散熱損失問題等等；從物料特性方面，需要不斷優(yōu)化生料配料管理措施，控制熟料KH、SM過高造成生料易燒性變差，進(jìn)而增加用煤量來確保熟料煅燒溫度問題。應(yīng)在確保熟預(yù)料早、后期強(qiáng)度和性能的前提下，優(yōu)化配料，控制熟料飽和比、硅酸率適當(dāng)范圍，提高生料易燒性，降低熟料燒成煅燒溫度，減少窯內(nèi)煤粉用量方面繼續(xù)改進(jìn)。

來源：《堯柏特種水泥集團(tuán)有限公司》

作者：賈兆義

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