引言

近幾年，針對分解爐的技術改造如火如荼，各工廠八仙過海各顯神通，改造方式紛繁復雜，但是不管怎么改造都是要根據生產線具體的布置情況，最大化地優化系統。某公司2500t/d生產線配置單系列五級旋風預熱器帶ZSD爐，工藝流程復雜，建成投產后，運行一宜不理想，產量偏低，煤耗偏高，急需進行優化技改。

該公司2500t/d生產線燒成系統配ZSD爐，分解爐本體有效爐容456m3，預燃室有效容積170m3，鵝頸管有效容積290m3，總容積916m3。到2020年實際窯產量3100t/d，標煤耗≥111kg/t熟料。該燒成系統相關生產及工藝數據見表1、表2。

設計單位在設計時，存在參數選取不當和結構設計不合理問題，致使預熱預分解系統局部阻力大，流場不暢；安裝中預熱器位置與設計位置存在很大差異，惡化了系統運行效果。具體地講，燒成系統基本運行狀況及存在的主要問題如下：

(1)C1旋風筒出口風溫340~350℃，CO濃度高達1000ppm，廢氣溫度偏高，煤粉不完全燃燒現象嚴重。

(2)分解爐出口溫度880~890℃，C5旋風筒出口溫度910~915℃。分析認為：煤粉在分解爐內燃燒不充分，隨氣、料進入C5旋風筒后繼續燃燒，導致C5旋風筒出口溫度和其它各級預熱器出口溫度偏高；分解爐出口與C5旋風筒出口和下料管溫度存在倒掛現象。

(3)分解爐有效容積為456m3，與同規模生產線相比，分解爐容積偏小。窯提產至3100t/d熟料后，由于分解爐爐容偏小，難以滿足生料分解所需的停留時間，也難以滿足煤粉完全燃燒的要求，這是造成C1旋風筒出口溫度偏高（345℃±5℃）、熟料煤耗偏高（111kg.ce/t熟料）、燒成系統工況不穩定的主要原因。

(4)三次風管為Z字形布置，由于取風口位置靠近窯口，二三次風存在較為明顯的搶風現象。三次風管水平段長，布置到窯尾位置時，采用90°彎頭連接，為了防止彎頭處積灰而設計了一個卸灰口，這樣水平管道和卸灰口容易堆積熟料從而影響通風。卸灰口在排灰時漏風也較大，甚至會導致窯頭罩正壓。降低了入爐的三次風風量。

(5)預熱器系統整體阻力大，正常生產時C1筒出口負壓高達6200Pa，入余熱發電SP鍋爐負壓高達7000Pa，熟料工序電耗偏高（34.43kWh/t）。

3.1 分解爐的技改

將分解爐（見圖1）按原直徑（Ф5.6m）向上加高4m，充分利用預熱器框架的空間擴大分解爐容積。改造后，分解爐容積為589m3增加了29%。

圖1 分解爐的改造

3.2 鵝頸管的技改

受預熱器框架結構限制（見圖1），傳統鵝頸管改造形式難以滿足優化技改要求，所以根據現場實際情況將鵝頸管的改造形狀從圓形改成矩形。

鵝頸管與分解爐的接口，從分解爐側面改到分解爐頂部，將一段18m長的鵝頸管從窯尾框架外懸挑支撐，移到了窯尾框架內布置，有利于窯尾鋼結構的穩定性和日常檢修。為了盡量利用空間，鵝頸管的截面設計從傳統的圓形改成矩形。在標高61.55m平面以上，鵝頸管從直徑Ф4.1m技改為5.1m（長）×4.1m（寬），高度約22m，鵝頸管容積增加140m3。為了保證結構安全，在窯尾預熱器框架標高51.55m平面上開孔，并調整1根Ф400mm鋼斜支撐柱的位置，對標高61.55m平面上的鵝頸管懸挑支架及框架梁進行加固。

3.3 三次風管的技改

改造前，三次風管布置如圖2虛線部分，閥門完全開完都不能滿足分解爐煤粉燃燒。技改時將三次風管由Ф2300mm技改為Ф2700mm，并改為斜度20°布置。原三次風取風口和窯口位于同一個斷面，入窯二次風和入爐三次風搶風嚴重，篦冷機固定端的高溫風不能完全入窯，技改時將三次風取風口位置由窯口斜上方優化改造為窯門斜上方，并增設一個沉降室作為熟料粉沉降區（見圖2，既改善管道內積料現象，又解決二三次風搶風問題，有利于提高入窯二次風溫度，加強窯頭煤的燃燒，提高燃盡率（類似小窯頭罩原理）。

圖2 三次風管的擴徑與布置方式的變化

三次風管內襯耐火材料采用雙層硅酸鈣板和低導熱莫來石磚，異形部分采用納米隔熱材料和耐磨澆注料施工，有效降低三次風管筒體表面散熱損失，從而降低了煤耗。

技改后，入爐三次風量增大，煤粉在分解爐內燃燒充分，溫度倒掛現象消失，分解爐內物料停留時間延長，大幅度提高了分解爐對生料的預分解能力，熟料產量、質量提升和能耗下降效果明顯（見表3、表4）。

技改前后分解爐、鵝頸管、三次風管參數變化見表3。

窯產量由3100t/d提高至3300t/d，系統穩定性得以提升，熟料fCaO合格率提升9%，C1旋風筒出口溫度同比下降15℃。能耗指標改善明顯，經濟效益和社會效益較為突出，熟料燒成標煤耗由111kg/t.cl下降為104kg/t.cl，熟料工序電耗下降0.79kWh/t，按年生產熟料75萬t計算，年可節約煤炭0.006×7000/5300×750000=5943t。

該公司2500t/d生產線燒成系統因設計問題存在先天性不足，在對分解爐和鵝頸管容積進行擴容優化，對三次風管的取風和結構型式進行改造后，窯產量提高至3300t/d，熟料fCaO合格率提升，C1旋風筒出口溫度下降15℃，熟料燒成標煤耗下降7kg/t，技改效果達到預期。值得一提的是鵝頸管的擴容改造，突破了傳統，將圓形改成矩形，充分利用了預熱器塔架空間實現了鵝頸管擴容的最大化。另外，采用小窯頭罩和三次風偏離前窯口端取風，促使二、三次風分區取風的設計及技術方案同傳統的近前窯口端取風的設計及技術方案的利弊還存在諸多爭議。但該公司公司的技改實踐證明，二、三次風分區取風效果明顯。

作者：楊再成1，云小輝2，魏濤2，陳濤2，尹強2

來源：《1川渝西南水泥有限公司；2泰昌建材集團有限公司》

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