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預分解窯燒成系統的技改
2017-03-29

預分解窯燒成系統的技改

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摘要:燒成熱耗是判斷預分解系統是否先進的重要指標。但預分解系統是一個體系,其技改是一個創新的系統工程,需要從多方面科學地的綜合考慮。方法對了,成效就顯著,但不一定能有最佳的效果。介紹了該廠5000t/d預分解窯熟料生產線燒成系統的技改,主要包括分解爐容積的擴大,三次風管的改造,物料下料點的改造等。改造以技改后,系統煤耗、熱耗、產量等指標均有明顯的改觀。
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筆者公司回轉窯預分解系統為天津院設計的5000t/d在線預分解系統,采用雙列5級旋風預熱器+DD分解爐,配套Ф4.8×72m回轉窯和119.3m2篦冷機,設計生產能力5000t/d,于2004年10月投產。經過8年的生產實踐,產能已經遠超過設計產量,實際產量5900t/d,標煤耗≥110kg/t-cl。現有預分解系統的生產及工藝數據見表1、表2。
但受當時燒成技術的制約,該系統的設計也存在一定的局限,回轉窯的基本運行狀況以及主要存在問題如下:
(1)C1出口風溫350~360℃,明顯偏高,其余各級旋風筒溫度梯度基本正常。
(2)分解爐出口溫度890~910℃,C5旋風筒出口溫度910~920℃。
以上兩組數據明顯偏高,是導致C1出口風溫高的主要原因。分析認為:煤粉在分解爐內燃燒不充分,隨氣、料進入C5后繼續燃燒換熱,導致C5出口溫度和整個預分解系統出口溫度偏高;分解爐出口、C5出口及下料管溫度倒掛。
(3)三次風分兩路進分解爐,風量靠高溫閘閥控制,不能均衡量化,造成分配失衡,影響分解爐內流場的穩定性;
三次風管在框架內的水平長度為34.4m,并有4個90?彎頭,造成管壁襯料磨損、管內積灰;
三次風進口在分解爐直筒部位,喂煤點在進風口上部,占用了3m左右的直筒高度,減少了分解爐的有效容積。原三次風管接口位置在分解爐的錐體部分之上,占用2.3m高度的直筒,沒有充分利用分解爐的有效容積,縮短了三次風在分解爐內的停留時間。
(4)各級旋風筒間的連接風管上的撒料裝置安裝位置偏高,物料進入換熱管道后的的運動距離較短、氣、料換熱時間不充足。
當產量達到5900t/d時,分解爐容積不足,溫度倒掛比較嚴重,預熱器的換熱交換功能被削弱,熟料燒成熱耗增加。
1 技改方案
1.1 分解爐改造
原分解爐直筒高度只有22m,而且被三次風管接口占用了3m左右,總容積偏小,必須擴大分解爐容積。
加高后的分解爐保留大部分殼體,比原分解爐增高12.5m,原分解爐直筒部分有效容積823m3,加高后增加了467m3,比原有效容積增加了57%,達到1290m3
熟料產量5900t/d時,原分解爐內氣體停留時間為2.2s,加高分解爐后,氣體停留時間為3.6s。
1.2 增設分解爐-C5旋風筒管道
分解爐加高后出風口位置向上移動了13m左右由于框架梁的限制,鵝頸管若設計成圓柱體,其截面積較小將不能滿足要求,只能根據框架梁的位置把鵝頸管設計成長方體,才能獲得大型截面積。
鵝頸管主體截面是5.4×4.4m長方形,總高度18m,有效容積330m3。增設鵝頸管后,熟料產量5900t/d時,管內氣體停留時間為1.0s。
技改后,分解爐+鵝頸管的有效容積達到1620m3,比之前增加了97%。對煤粉燃燒、氣固換熱、和CaCO3分解率等均有明顯改善作用,整個預熱器的氣體溫度整體下降。表3
 
1.3 更換C5旋風筒蝸殼
原分解爐出風口與C5旋風筒通過平管道相聯,增設鵝頸管后必須對C5蝸殼進風口方向進行改動。原C5旋風筒蝸殼是270?三心結構+等高錐體,偏心距450mm,這種結構形式在新建生產線上已不采用了。經推算,原C5旋風筒進風口有效截面積為8.1m2,熟料產量5900t/d時,截面風速為≥22m/s,明顯偏大。新蝸殼采用三心結構+等角變高錐體,增大進風口截面積,使截面風速≤19m/s。配套的內筒也隨之進行調整。
更換較大的蝸殼和內筒,降低了C5旋風筒的氣體阻力,并使全系統的氣體阻力降低。
1.4 改造分解爐與三次風管接口
將三次風管改為單路進分解爐,通過1臺高溫閘閥調節風量,將與分解爐接口位置移至分解爐錐體部分,偏心側旋入爐。燃燒器的位置下移2m。原C4旋風筒分兩路下料與分解爐接口,擬保留位置較低的下料點,棄用位置較高的接口。
技改后簡化了工藝流程,三次風的風量容易控制。三次風管在框架內長度縮短為8.2m,且無急彎,減少了水平積灰段長度和氣體阻力。減少了殼體表面散熱和漏風點;
三次風管從分解爐錐體部位側旋進入,與縮口分解爐底部上升窯氣相遇,產生噴旋結合氣流,有利于氣、料、煤的混合;進風位置下移可增加氣流在爐內的運動距離和氣料煤混合換熱時間;C4下料點和燃燒器的位置下移,增加了料煤在爐內的運動距離,等于又增加了2m的分解爐有效高度。
1.5 預熱器部分改造
預分解系統的氣體阻力主要是由預熱器部分產生,經計算,改造后預熱器直筒截面風速最大值為5.9m/s,各級風管截面風速最大值為16.6m/s,雖然相對于目前各設計院的設計值略大,但作為技改項目屬于正常范圍,不必對預熱器部分做較大改動,僅在局部技改。
圖4
(1)更換各級上升風管上撒料箱,降低撒料箱位置
原有的撒料裝置底部距離旋風筒出風口2m位置,是出于防止物料撒入風管后“短路”落入旋風筒考慮而設計的。目前的產量為5900t/d,上升風管內風速大于設計值,對物料的懸浮能力增大,排除了物料“短路”的現象。技改僅更換為新型擴散式撒料裝置,使物料分散更均勻,提高換熱效率。
在保證內筒完整的情況下,物料撒入風管的位置盡量降低,這樣可增加物料在換熱管道里的停留時間。
(2)處理漏風點、檢修各級鎖風閥
由于經過長年生產,檢修門、捅料孔、連接法蘭等存在不同程度的漏風,在技改時統一進行了處理。對各級鎖風閥進行檢修,有損壞的閥板全部更換。
1.6 窯頭窯尾燃燒器
根據改造要達到的技術指標及燃料特點,確定窯頭采用性能先進的HP強渦流型多通道燃燒器替換現有燃燒器,分解爐采用兩臺三通道燃燒器,詳細改造內容如下:
(1)HP強渦流型大推力多通道燃燒器利用現有移動行走裝置,現有送煤風機;更換窯頭凈風機,更換柴油點火助燃系統。
(2)分解爐采用兩臺三通道燃燒器替換現用的燃燒器。新增兩臺窯尾燃燒器凈風機,利用現有送煤風機。
2 技改后系統運行情況(見表5
3 項目效益情況
經過半年多的生產比較,窯臺時產量由原來的238.25t提高至現在的251.06t。五級筒出口和下料管溫度比分解爐出口低10-20℃左右,一級筒出口溫度比以前低了20到30℃。
改造后,窯平均熟料燒成標煤耗由≥112kg/t-cl降為108kg/t-cl,噸熟料實物煤耗從147.61kg下降至142.25kg,下降了5.36kg,噸熟料工序電耗下降2.18度,噸熟料發電量降低2.87度,合計熟料實物煤耗降低5.36+2.18-2.87=4.67kg,按年生產熟料170萬噸熟料計算,年可節約170 *0.00467 =7752噸實物煤。
4 仍存在的問題
(1)一級筒出口溫度目前基本在335度左右,溫度偏高,與設計要求的310度,還有一定的改造空間。
(2)原設計圖紙中三次風管與分解爐接口位置存在拐角,生產實際中磨損較大。停機時已將側面進風口拉直,目前使用情況較好。
(3)生產大半年以來,實際標煤耗為108-111公斤,與設計要求的106公斤有較大差距。
(4)改造配套備件中更換的翻板閥存在漏風問題,密封效果不好,在以后變更解決。
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通過合肥院對燒成系統的技改,系統產量、煤耗,熱耗等有了明顯的改觀,達到了節能、降耗的目的。
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