我國首套水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒工藝技改項(xiàng)目成功運(yùn)行

  近日，由杭州特盈能源技術(shù)發(fā)展有限公司（下面簡稱：杭州特盈）承擔(dān)的山東莒州水泥5000t/d熟料生產(chǎn)線富氧燃燒工藝技改項(xiàng)目成功運(yùn)行。作為我國首套水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒工藝技改項(xiàng)目，目前已經(jīng)獲得了8項(xiàng)富氧燃燒技術(shù)專利，并且實(shí)現(xiàn)了噸熟料節(jié)煤8-10kg的預(yù)定目標(biāo)。

  富氧燃燒技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)提出多年，但一直以來應(yīng)用案例極少，究其原因，技術(shù)應(yīng)用效果參差不齊是關(guān)鍵。對此，杭州特盈總經(jīng)理蔡暉在接受中國水泥網(wǎng)采訪時(shí)表示，“制氧技術(shù)是否成熟，工藝匹配是否合理都是影響富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵?！眱H僅在原有生產(chǎn)上加裝富氧裝置無法充分發(fā)揮富氧的優(yōu)勢。

  成熟合理的制氧技術(shù)不可或缺

  “國內(nèi)所有平原地區(qū)的富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用均失敗了，要么未能達(dá)到節(jié)能效果要么節(jié)能效果不明顯，僅有的成功個(gè)案也只是在高原地區(qū)達(dá)到了接近平原地區(qū)產(chǎn)能的效果。第一個(gè)問題就處在制氧技術(shù)的選擇上。”蔡暉表示。

  當(dāng)前，市面上制氧技術(shù)分為變壓吸附混配制氧、膜法制氧、磁法制氧、深冷直送制氧四種，四種方式各有優(yōu)劣，但是具體到水泥生產(chǎn)線上，由于水泥生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，燒成系統(tǒng)穩(wěn)定性極易受外界因素影響，因此要求富氧不僅僅要達(dá)到相應(yīng)的濃度，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)恒溫、濃度可控、設(shè)備穩(wěn)定安全等要素。

  針對這些原因，蔡暉認(rèn)為理論和實(shí)際證明深冷直送制氧更適合水泥生產(chǎn)線富氧燃燒工藝技術(shù)改造。與傳統(tǒng)制氧方式相比,新式深冷直送富氧燃燒技術(shù)具有直送壓力高低可調(diào)、不含水份、高溫助燃及低溫吹煤粉、純度穩(wěn)定、溫度恒定、濃度可調(diào)、能耗低、操作安全、副產(chǎn)品利用等其它方法無法比擬的絕對優(yōu)勢。

  蔡暉告訴記者：“不同的水泥生產(chǎn)線由于所處的地理位置不同，工況條件及燃料不同，對富氧的濃度有不同的要求，國內(nèi)部分案例未能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，其中一個(gè)原因就是制氧方式不符合水泥生產(chǎn)線要求，不能提供穩(wěn)定的相應(yīng)富氧濃度?！?

  工藝匹配是富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵

  “富氧燃燒不是在燒成系統(tǒng)上加上富氧裝置那么簡單，需要對生產(chǎn)線工況有充分的了解，并且做好技術(shù)匹配工作。”蔡暉認(rèn)為，這才是富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵所在。

  水泥生產(chǎn)線尤其是燒成系統(tǒng)的復(fù)雜性，決定了單純地增加富氧裝置并不能從根本上改善燒成系統(tǒng)環(huán)境，相關(guān)配套設(shè)備的缺陷將極大地限制富氧技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)。

  蔡暉：“簡單舉個(gè)例子，燃燒器是燒成系統(tǒng)的心臟，加入富氧以后煤的燃燒速度和效率都會加快，窯筒體溫度區(qū)間也會出現(xiàn)變化，如果不能根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際情況對燃燒器進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，則很難發(fā)揮富氧燃燒真正的效果。”

  當(dāng)然，燃燒器僅僅是一個(gè)方面，相應(yīng)的篦冷機(jī)效率，工況環(huán)境優(yōu)化等等都不可或缺。

  據(jù)此，蔡暉將水泥生產(chǎn)線富氧燃燒工藝技改方案分成了六個(gè)階段。

  ①獨(dú)家專利技術(shù)的新式深冷法直送富氧助燃節(jié)能裝置（氧濃度為27-39可調(diào)，富氧流量75%-105%的可調(diào)）和獨(dú)家技術(shù)合作定制的專用低氮富氧助燒器以及在線火焰溫度測溫儀的設(shè)計(jì)和安裝。富氧管路分三路，第一路溫度約100度，進(jìn)入窯頭燃燒器作為軸流風(fēng)和旋流風(fēng)；第二路溫度約15度作窯頭噴煤替代窯頭送煤風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)；第三路溫度約15度作窯尾噴煤替代窯尾送煤風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)。

  ②窯頭、窯尾煤粉輸送管道及喂料靴的匹配設(shè)計(jì)和改造。

  ③篦冷機(jī)的匹配設(shè)計(jì)和改造。

  ④強(qiáng)化預(yù)熱器換熱效果的匹配設(shè)計(jì)和改造。

  ⑤生料磨降耗改造。

  ⑥分解爐富氧分級燃燒的匹配設(shè)計(jì)和改造。

  蔡暉介紹稱，通常情況下，通過第一個(gè)階段以后富氧燃燒工藝技改的效果就能得到明顯的體現(xiàn)，水泥企業(yè)煤耗會大幅度降低，在完成之后的五個(gè)階段改進(jìn)之后，富氧技術(shù)將真正與水泥生產(chǎn)線融為一體，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能降耗。

  國內(nèi)首套水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒工藝技改項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)

  山東莒州水泥5000t/d熟料生產(chǎn)線富氧燃燒工藝技改項(xiàng)目的成功，讓蔡暉對富氧燃燒技術(shù)如何更好的服務(wù)于水泥工業(yè)的節(jié)能降耗有了更深層次的認(rèn)識。

  “我們在項(xiàng)目開始前就已經(jīng)認(rèn)識到，富氧燃燒在水泥生產(chǎn)線的應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此我們從前期準(zhǔn)備和后期實(shí)施都作了大量的工作，這也是為什么項(xiàng)目名字叫富氧燃燒工藝技改項(xiàng)目而不是富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的原因，我們做的不僅僅是加裝富氧裝置，更對生產(chǎn)線進(jìn)行動態(tài)匹配優(yōu)化?！辈虝熢诮邮苤袊嗑W(wǎng)專訪時(shí)表示。

  長期以來，為了尋求技術(shù)上的突破，杭州特盈與西南科技大學(xué)、浙江大學(xué)、中國煤學(xué)院、德國洪堡、德國申克、西安菲斯特等相關(guān)行業(yè)企業(yè)及專家攜手合作，共同致力于富氧燃燒工藝動態(tài)匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)窯爐和工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排。

  這次水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒工藝技改項(xiàng)目得到了西南科技大學(xué)的大力支持，在實(shí)施富氧燃燒工藝改造前對該生產(chǎn)線的燒成系統(tǒng)進(jìn)行熱工標(biāo)定、分析診斷熱工標(biāo)定的范圍：C1出口，至熟料冷卻機(jī)出口（包括生料磨用風(fēng)、余熱發(fā)電換熱）。測定期間，燒成系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，采集的數(shù)據(jù)大多數(shù)均處于正常波動范圍內(nèi)，對于波動較大的數(shù)據(jù)，采用多次測定，綜合評估、修正。

  本著嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、精確的精神，西南科技大學(xué)于2017年2月未投富氧系統(tǒng)前，2017年4月未投富氧系統(tǒng)前，2017年11月投富氧系統(tǒng)后依次進(jìn)行了三次的燒成系統(tǒng)的熱工標(biāo)定。

  在項(xiàng)目實(shí)施過程中，杭州特盈依據(jù)對山東莒州水泥5000t/d熟料生產(chǎn)線工況的充分了解，提供定制化的富氧燃燒工藝技改方案，并且根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度，對生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)做好相關(guān)匹配，以便最大限度發(fā)揮富氧燃燒工藝動態(tài)匹配技術(shù)優(yōu)勢。

  事實(shí)表明，基于成熟可靠的深冷直送富氧技術(shù)以及對水泥生產(chǎn)線的充分了解和針對性優(yōu)化，富氧技術(shù)在山東莒州水泥5000t/d熟料生產(chǎn)線得到了高效利用，噸熟料節(jié)煤幅度達(dá)到8-10Kg，后期隨著工藝和生產(chǎn)環(huán)境的持續(xù)改善，節(jié)煤幅度還會有大幅度提升。

  “這個(gè)項(xiàng)目原來采用合同能管原理模式經(jīng)營的科研創(chuàng)新示范項(xiàng)目，設(shè)備由我們提供給水泥廠并保留所有權(quán)，收益從水泥廠節(jié)能效益中提取，但是項(xiàng)目投運(yùn)以后因?yàn)楣?jié)能效果太明顯，水泥廠與我公司商議后直接將原合同的履約保證金轉(zhuǎn)作項(xiàng)目預(yù)付款，買斷了整個(gè)項(xiàng)目，這是水泥廠對我們工作成績的巨大肯定?！辈虝熖岬竭@事頗為自豪。

  富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用還有多少潛力？

  蔡暉表示，2018年全國環(huán)境保護(hù)會議指出，要全面啟動打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)作戰(zhàn)計(jì)劃。去年河南、河北等地也出臺相關(guān)文件，要求企業(yè)達(dá)到特別限制可以不用參加錯峰生產(chǎn)，而水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒工藝技改將為水泥企業(yè)節(jié)能減排工作作出重大貢獻(xiàn)。

  “用富氧燃燒技術(shù)達(dá)到氮氧化物的超低排放，原理比較簡單，首先燃燒方面，從技術(shù)上保證高溫區(qū)減少，后期通過煙區(qū)再循環(huán)和高溫區(qū)的還原。其次是通過燃燒器的匹配設(shè)計(jì)和整個(gè)工況的技改來實(shí)現(xiàn)超低排放?！碑?dāng)然，富氧燃燒技術(shù)的首要目標(biāo)還是節(jié)能，蔡暉提到富氧燃燒技術(shù)的節(jié)能效益主要有：

  1.節(jié)煤率可達(dá)8-15%的效益

  2.磨煤電耗x電價(jià)x年節(jié)原煤計(jì)算年可節(jié)約的電費(fèi)

  3.水泥熟料抗壓強(qiáng)度提高的經(jīng)濟(jì)效益。

  4.增產(chǎn)管理費(fèi)的下降及銷售效益

  5.余熱發(fā)電增加及副產(chǎn)品液氮銷售的效益

  6.按爐窯每公斤中質(zhì)煤實(shí)際煙火量8.17Nm3折算年可降低的煙氣減排效益。按照1kg標(biāo)準(zhǔn)煤=2.5kg-CO2折算年可降低的二氧化硫減排效益。”

  采用富氧熟料煅燒綜合技術(shù)后，在接近海平面海拔位置，日產(chǎn)5000t/d預(yù)分解窯水泥熟料生產(chǎn)線，產(chǎn)量從6100t/d提高到6550t/d，平均標(biāo)煤耗從110.60kgce/t.cl降低到103.61kgce/d，若投富氧之后熟料出口溫度與未投富氧相當(dāng)，則標(biāo)煤耗應(yīng)降低8.43 kg/t.cl。

  篦冷機(jī)大修后，進(jìn)一步提高三次風(fēng)溫度，降低出篦冷機(jī)熟料溫度，煤耗還可進(jìn)一步降低。

  蔡暉還表示，當(dāng)前的成績離富氧燃燒技術(shù)的極限效果還有不少的距離。未來杭州特盈準(zhǔn)備投入大量資金建立研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，不光燒煤粉，還要燒天然氣，并且在水泥工藝改進(jìn)方面持續(xù)跟進(jìn)。

  蔡暉自信的表示，“我們杭州特盈未來的目標(biāo)是，通過富氧燃燒工藝動態(tài)匹配技術(shù)將水泥生產(chǎn)線綜合節(jié)能效益達(dá)到15-30%，并且有效控制氮氧化物生成，最大程度降低水泥企業(yè)環(huán)保和能耗成本。