讀趙乃仁先生文《探討水泥廠大型化后存在的問題》后頗有心得?,F(xiàn)在的水泥生產(chǎn)線如煙囪林立,發(fā)展趨勢也是朝著大型化、集團化發(fā)展。那么生產(chǎn)線大型化后在設(shè)備選型中應(yīng)該注意些什么?工程設(shè)計上又有哪些注意事項和特點呢?趙先生在該文中進行了全面的闡述和分析。
趙先生提到,生產(chǎn)線大型化后在工程設(shè)計中要注意到工程設(shè)計中的安全性、可靠性和靈活性。生產(chǎn)線大型化以后,由于機組生產(chǎn)能力很大,任何原因造成的停機,包括生產(chǎn)的波動都會引起很大的經(jīng)濟損失,諸如設(shè)備故障、操作失誤、市場停滯等、生產(chǎn)線的大型化,不僅要求增大設(shè)備的規(guī)格并且要求提高設(shè)備的使用壽命。為了保證設(shè)備的安全運轉(zhuǎn),減少設(shè)備的突發(fā)故障,要求進一步加強對于運行中的設(shè)備的監(jiān)控和運行情況的監(jiān)控。
為了保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定,減少波動,對于原料、燃料和生料的均化,不能因為希望節(jié)約投資而被消弱;為了適應(yīng)市場需求的變化,要求工廠能夠靈活生產(chǎn)多個品種的水泥,在部分地區(qū)甚至要求能夠生產(chǎn)多個
熟料。規(guī)模的提高要依靠技術(shù)的發(fā)展,規(guī)模的擴大,不能簡單的依靠幾何模型的放大,應(yīng)該從很多方面提出一些要求,對設(shè)備選型也提出了更高的要求以滿足大型化的特點:
分解爐是水泥生產(chǎn)中比較重要的熱工設(shè)備。趙先生首先強調(diào),生產(chǎn)線大型化后應(yīng)該提高分解羅的熱力強度。分解爐自誕生以來已經(jīng)有數(shù)十種形式,但是基本上都是以暗火燃燒為主要方式,煤粉均勻分散在帶有生料的氣流中間燃燒,邊燃燒邊傳熱邊分解,這種操作方式可以得到最好的傳熱效率,而且不易出現(xiàn)過熱,黏結(jié)等不良現(xiàn)象。但是其燃燒條件卻不是最好的。煤粉在分解爐的燃燒以動力燃燒為主,也就是說燃燒溫度的高低會影響煤粉的燃燒速度,但是處于生料包圍之中的煤粉,燃燒溫度不容易上去,燃燒速度也上不去,煤粉燃燒成為整個過程的制約因素,必須具有較大的容積以及較長的停留時間,才能夠得到較完全的燃燒。因此,如何提高分解爐的燃燒速度,提高它的容積熱力強度成為當(dāng)前的技術(shù)關(guān)鍵。
從現(xiàn)有的分解爐形式中,我們可以發(fā)現(xiàn)有一種分解爐的不同。它具有較高的容積熱力強度,就是RSP爐中的SC室。RSP爐子的主體應(yīng)該是SC室,而MC室就相當(dāng)其他離線爐型中的上升煙道,從SC爐實際完成的燃燒量來計算它的燃燒強度,也比其他爐型高出了2-3倍。這表明,該爐型采用了明火燃燒,生料僅圍繞在火焰周圍,可能得到較高的燃燒溫度,從而有較強的燃燒強度,所以它的容積熱力強度要優(yōu)于其他爐型。
RSP爐的SC室采用了再室頂通過SB室用噴煤管射出煤氣流,而三次風(fēng)在SC室上部側(cè)面以切向進入,其模式類似于回轉(zhuǎn)窯窯頭的燃燒,形成明顯的火焰流股。所不同之處是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料是集中在窯體的底部,而SC室內(nèi)物料是隨旋轉(zhuǎn)氣流形成一層懸浮于三次風(fēng)內(nèi)的物料層包圍在火焰的周圍,其物料層得厚度以及處于火焰和爐壁之間的位置部位,則取決于三次風(fēng)的強度以及進入的方向。同時火焰的形狀也可以通過對燃燒器的結(jié)構(gòu)調(diào)整來改變,也由于上述的這種形式,因此在較高的燃燒強度下生產(chǎn)運行也是安全可靠的。
可以這么認為,如果進一步加強SC室在總體中的比例,就可能提高整個分解爐的熱力強度,從而可以提高分解爐的熱效率,縮小分解爐的體積,以適應(yīng)大型化的需要。有位日本友人曾經(jīng)建議把SC室加長并取和斜風(fēng)管同一個方向,并且將燃燒器采用三通道以適應(yīng)強化燃燒以及加長火焰長度的需要。這可以作為加強SC室的方法之一,采用明火燃燒必須能夠控制它以避免出現(xiàn)過高的溫度造成黏結(jié)堵塞,甚至發(fā)生設(shè)備損壞,并且要求能控制它在一定的程度由明火轉(zhuǎn)入暗火燃燒。當(dāng)需要強化一個過程而又必須能夠掌控過程進行中各方面的信息,在當(dāng)前的自動控制水平情況下是完全可以做到的;其二必須要有調(diào)節(jié)手段,因此要求采用可以調(diào)節(jié)的燃燒器。
在近期國際分解爐的發(fā)展中,可以看到采用類似RSP分解爐中的SC室來改造或嫁接原有爐型的實例,具體實例有:
其一,在山東泗水大宇水泥,7500t/d生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)上,Polysius的管道分解爐上成功的嫁接了一個類似SC室的預(yù)燃燒爐,從表-1中可以看到SC室的容積熱力強度比管道分解爐的容積熱力強度要高出5-8倍,采用預(yù)燃燒爐在開始階段強化燃燒強度,可以減少分解爐的總體積,該形式公司的爐型為CC型。
其二,F(xiàn)LS公司推出了SLC-D分解爐,全稱為Separate-Line Calciner-Downdraft 下降氣流式離線分解爐。該分解爐同傳統(tǒng)比較出現(xiàn)了180°的變化,底部的噴騰氣流不見了,煤粉從頂部通過燃燒器噴出火焰,三次風(fēng)從上部切向吹入生料隨同三次風(fēng)進入分解爐,燃燒后的廢氣從底部通過斜風(fēng)道進入上升煙道和窯尾廢氣匯合,其整體形式雷同于RSP爐的SC室。
再次,設(shè)備上采用二支承的回轉(zhuǎn)窯。二支承的回轉(zhuǎn)窯在國際上發(fā)展多年,最早由洪堡公司和富樂公司提供L/D=11左右的回轉(zhuǎn)窯,發(fā)展到今天,原先堅持采用長回轉(zhuǎn)窯的Polysius公司和FLS公司也先后推出了L/D約=13的二支承的回轉(zhuǎn)窯。我國從
新疆水泥廠開始前后已經(jīng)有8臺以上二支承的回轉(zhuǎn)窯投產(chǎn),最大的生產(chǎn)能力達到5500t/d,其中還有燃燒無煙煤的、有濕磨干燒的,應(yīng)該說已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗,完全有能力開發(fā)出自己的二支承回轉(zhuǎn)窯。此種窯型,除了在機械方面有很多優(yōu)點以外,熟料的質(zhì)量提高,回轉(zhuǎn)窯不容易出現(xiàn)變形,從而大大增加了耐火磚的使用壽命,這點對于大型回轉(zhuǎn)窯更為重要。
參考文獻:
1. 趙乃仁. 探討水泥廠大型化后存在的問題. 親歷中國水泥60年.趙乃仁技術(shù)文集
(來源:中國水泥網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處)