帶余熱鍋爐的流態(tài)化預(yù)分解窯系統(tǒng)的問題分析及改進(jìn)

引言  

　　呼和浩特市水泥廠2號窯為帶余熱鍋爐的流態(tài)化預(yù)分解窯，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ3.5m/3.0m×57m，汽輪機(jī)裝機(jī)容量6000kW。該系統(tǒng)自運(yùn)行以來，流態(tài)化分解爐因喂料點(diǎn)偏低，供料能力差，分解率低，以及頻繁的后結(jié)圈一直困擾著回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn)，給企業(yè)帶來了極大的影響。 

1　窯系統(tǒng)工藝流程 

系統(tǒng)工藝流程見圖1。 
　　 




　　圖1　窯系統(tǒng)工藝流程 

　　生料首先入分解爐，分解爐類似于MFC型，在爐內(nèi)生料隨880～900℃熱氣流上升進(jìn)入到C1筒內(nèi)。C1筒收集下的物料入窯，含塵氣流進(jìn)入到C2筒繼續(xù)進(jìn)行氣固分離，收集下的物料入窯，廢氣進(jìn)入到余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱交換，之后由2號高溫引風(fēng)機(jī)排到電除塵器，再由3號風(fēng)機(jī)抽出排空。 

2　后結(jié)圈的原因分析及改進(jìn) 

　　 
2.1　后結(jié)圈的危害 
　　1)結(jié)圈后窯內(nèi)氣流倒返，窯頭看火孔處氣溫較高，經(jīng)常將看火鏡片烤裂，窯內(nèi)氣流渾濁不清，窯頭正壓較嚴(yán)重。 
　　2)結(jié)圈后盡管窯全速運(yùn)轉(zhuǎn)，但燒成帶料子粒?？蓴?shù)，圈后物料很難通過。 
　　3)結(jié)圈后窯尾物料厚度增大，窯尾返料極其嚴(yán)重，如未能及時停料，窯尾密封裝置磨損加大，甚至磨壞。 
　　4)結(jié)圈后入鍋爐溫度驟降，余熱鍋爐無法工作，鍋爐生產(chǎn)的蒸汽白白耗掉。 
　　5)結(jié)圈后燒出的熟料質(zhì)地疏松，外觀呈黃褐色，C3S含量不足30%，其性能對比見表1。  

表在 熟料礦物組成及28d抗壓強(qiáng)度對經(jīng)(平均值)
6)結(jié)圈后如未能及時處理掉，圈后面的物料極易結(jié)成大球，其直徑可達(dá)到2m左右，被后圈卡住無法轉(zhuǎn)出，造成窯內(nèi)通風(fēng)受阻，煤粉從煤嘴剛噴出即著火。故噴煤嘴(耐熱鑄鋼)經(jīng)常被燒裂變形，更換頻繁。 

2.2　結(jié)圈原因分析 
　　該廠1號窯為Φ3.0m/2.4m×60m干法中空帶余熱鍋爐窯。理論上講小窯易結(jié)圈而大窯不易結(jié)圈。但該廠在使用同種原燃材料的情況下卻出現(xiàn)相反情況，我們分析認(rèn)為: 
　　1)2號窯尾高溫風(fēng)機(jī)抽力不足是該系統(tǒng)工藝上的先天不足。在正常生產(chǎn)時2號風(fēng)機(jī)總是全轉(zhuǎn)速運(yùn)行，而從窯頭觀察窯內(nèi)通風(fēng)仍是不足，窯頭總是返風(fēng)，呈正壓狀態(tài)。 
　　2)窯內(nèi)通風(fēng)不足必然加重還原氣氛，在還原氣氛下Fe2O3被還原成FeO，F(xiàn)eO和SiO2易形成低熔點(diǎn)礦物，從而造成結(jié)圈。2號窯熟料的燒失量總有負(fù)值出現(xiàn)，從這一點(diǎn)也可以充分說明該系統(tǒng)還原氣氛濃重。 
　　3)窯內(nèi)通風(fēng)不足，使煤粉的燃燒速度變慢，燃燒時間延長，液相出現(xiàn)較早，也是造成結(jié)圈的重要因素。 
　　4)在回轉(zhuǎn)窯操作上，不能很好地平衡二次風(fēng)與三次風(fēng)的比例，使原本通風(fēng)不足的問題顯得更加突出。 
　　5)在喂料問題上，看火工為追求高產(chǎn)，分解爐投料量偏大，物料入窯后窯內(nèi)填充率增大，在料子分解率較低的情況下，加重了窯的熱負(fù)荷。為滿足燒成溫度，被迫加大窯內(nèi)煤量，從而加劇了窯內(nèi)的還原氣氛，形成惡性循環(huán)。 

2.3　結(jié)圈的預(yù)防 
　　

2號窯這種MFC分解爐加2級旋風(fēng)筒且?guī)в酂徨仩t的回轉(zhuǎn)窯，目前在國內(nèi)尚無同類工藝，系統(tǒng)的參數(shù)特別是余熱鍋爐的參數(shù)計算無可靠依據(jù)[1]，使我們在處理該窯結(jié)圈問題上顯得力不從心。在現(xiàn)有工況下如何避免或減少結(jié)圈，是擺在企業(yè)面前的一個重大問題。通過上述原因分析，結(jié)合本廠實(shí)際情況，我們采取了如下一些措施: 
　　1)還原氣氛是造成結(jié)圈的關(guān)鍵因素。在現(xiàn)有工況下，設(shè)法增加窯內(nèi)通風(fēng)是解決問題的重要對策，故我們把窯尾的堵漏工作放在第一位，設(shè)專人負(fù)責(zé)監(jiān)督。 
　　2)該系統(tǒng)與國內(nèi)其它預(yù)分解系統(tǒng)相比物料分解率偏低，一般在70%～80%之間。鑒于這種狀況，在二次風(fēng)與三次風(fēng)的配合上應(yīng)有所調(diào)整，以前兩者比例總在(40%～45%)∶(55%～60%)，在操作中我們認(rèn)為兩者比例互換一下更符合實(shí)際，因?yàn)樵摳G型無論從工藝布置還是從實(shí)際運(yùn)行參數(shù)來看，是介于預(yù)分解窯和預(yù)熱器窯之間的一種窯型。 
　　3)加強(qiáng)余熱鍋爐內(nèi)部積灰的清吹工作，降低鍋爐阻力，也是增加系統(tǒng)風(fēng)量的重要步驟。 
　　4)適當(dāng)降低窯內(nèi)物料填充率，提高回轉(zhuǎn)窯快車率，以此來破壞結(jié)圈產(chǎn)生的條件。 
　　5)加強(qiáng)控制煤的灰分，當(dāng)灰分小于22%時，對煅燒和預(yù)防結(jié)圈都有不可估量的作用。其次適當(dāng)降低煤粉細(xì)度和水分以強(qiáng)化燃燒，也是防止結(jié)圈的有效措施。 
　　6)準(zhǔn)確判斷及時處理窯尾各煙道的結(jié)皮或堵塞問題，降低系統(tǒng)阻力，增加窯內(nèi)通風(fēng)。 

2.4　效果 
　　

該廠2號窯幾年來的運(yùn)行實(shí)踐表明，造成2號窯頻繁結(jié)圈、結(jié)大球的主要原因是通風(fēng)問題。我們曾探討過改變2號風(fēng)機(jī)參數(shù)以滿足窯的燃燒，但最終沒有實(shí)施，其原因一是資金問題；二是更換風(fēng)機(jī)后，余熱鍋爐能否承受。所以我們還是在現(xiàn)有工藝上做文章。通過采取上述措施，從2001年9月份到2002年6月份沒有較大結(jié)圈形成，基本上兼顧了兩頭，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 

3　分解爐喂料點(diǎn)的改進(jìn) 

　　 
3.1　問題 
　　生產(chǎn)中，我們發(fā)現(xiàn)分解爐喂料點(diǎn)偏低(見圖2)。生料進(jìn)入分解爐后，在流化床床層分布不均勻。容易造成分解爐死床、短路；熱交換不充分；預(yù)熱及分解效率低；分解爐出口煙氣溫度太高(1100～1200℃)使C1筒內(nèi)煙溫過高，旋風(fēng)筒內(nèi)筒常常燒損，分離效率下降，熟料產(chǎn)質(zhì)量及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率無法保證。 
　　 




　　圖2　分解爐喂料點(diǎn) 

3.2　改進(jìn)方法 
　　

經(jīng)過反復(fù)論證，我們決定提高分解爐的生料喂料點(diǎn)，料位提高后，流化床層均勻穩(wěn)定，熱交換充分，生料預(yù)熱及分解率提高，出分解爐煙溫適宜穩(wěn)定(850～900℃)，C1內(nèi)筒燒損現(xiàn)象消除，分離效率提高，熟料產(chǎn)質(zhì)量提高，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率得以保證，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 

3.3　效果 
　　5個多月的運(yùn)行情況表明，這一技改取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。改進(jìn)前后部分指標(biāo)見表2。  

由表2可見，熟料產(chǎn)質(zhì)量均有大幅度提高，設(shè)備運(yùn)行趨于正常，由于煙溫均衡適宜，發(fā)電系統(tǒng)也易于操作控制，發(fā)電量有所增加，經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。