技术 | 某公司熟料系统优化提产措施
前言
某公司有两条5000t/d熟料生产线，正常情况下产量在日常5200～5400t，整个生产系统的煤耗、电耗相对较高，熟料的后期强度也不理想。为此，该公司全面了解行业动态，及时调整发展思路，从2015年年底开始，积极推进生产线提产增效技术改造，先后对预热器、分解炉、篦冷机进行了系统改造，有效提升了熟料线产能，两条线熟料13产均达到6100t，煤耗、电耗等经济运行指标得到显著提升。
一、预热器改造
1.1 C1级改造
C1筒分离效率低，过多的飞灰带走热量，增加了烧成煤耗；飞灰含钙、硅均较高，出预热器系统后进入生料库内，或再次入窑，影响生料质量的稳定性，原料磨停机避峰阶段更是受到巨大的影响，对熟料煅烧极为不利；同时高温回灰量偏大必将造成高温风机叶轮的磨损，影响叶轮的使用寿命。为此，在旋风筒内部增加高效分离器。新安装分离器根据旋风收尘器结构原理，通过流体风速测算，对在C1级预热器锥体部位增加高效分离器，可以有效提高预热器系统的收集效率，减少飞灰量、高钙、硅回灰量，降低系统热耗。
1.2 撒料箱改造
预热器各级预热器下料采用与下料管直连的撒料箱撒料，受箱体宽度限制，从下料管下料的物料被箱体约束，形成一股料束冲入上升管道内部，撒料效果不理想，且造成预热器系统出口温度高，阻力大，压损大。
图1 原有和新增分离器
撒料箱撒料效果差首先影响预热分解系统的换热效率(C1出口温度高，320℃)，另外容易造成预热器系统的物料塌料短路。为避免物料短路或塌料必须靠提高风速，克服高风速带来的高阻力(C1出口负压高达5300Pa以上)，高温风机需要高速运行，电耗自然就高。为此，将各级预热器下料的撒料箱更换为空冷式撒料箱(见图2)，改善撒料效果，降低系统阻力和预热器系统出口温度，降低熟料电耗和煤耗。
图2 空冷式撒料箱安装位置
撒料箱的特点：(1)空心盒式结构，耐热钢可以直接和空气接触散热，伸入预热器上升管道的耐热钢盒体由浇注料保护，并不和高温烟气直接接触，使用寿命大大加长。
(2)撒料箱伸入预热器上升管道内部，下料管的物料直接冲入上升管道后与撒料箱撞击，可以不受任何限制地布满上升管道的整体空间。正是基于以上特点确保了该撒料箱优异的撒料效果和显而易见的可靠性。撒料效果好，就可以以最少的用风实现物料在各级预热器之间正确的行走路线，用风少自然可以降低整个系统的阻力。撤料效果好，废气热量被充分吸收，因此可以明显降低C1级预热器出口温度。
1.3 分解炉改造
在原有分解炉缩颈上部空间进行扩容，将分解炉的炉容提高到2650m³，远超过2500m³，能够保证入窑生料的分解率，提高熟料产能。此外，改变颈部圆形弯脖结构，见图3。
图3 分解炉改造
原有管道为红线标注形状，此形态物料发粘易集结于此，影响通风。
1.4 锁风阀改造
预热器各级锁风阀结构落后，锁风效果差，漏风严重。几乎各级下料管都整体被烧成了黑红色。分析原因是锁风阀的结构存在的问题，一是锁风阀容易出现内部阀板关不严，容易造成内漏风，因此导致高温风侵入下料管，下料管被烧；二是，阀板轴箱盖体积大，边缝长，不易密封，容易发生外漏风。下料管内的高温物料遇到低温风，是下料管形成结皮的直接原因，严重了就会形成结皮堵塞。
另外，锁风阀锁风效果差、漏风严重还会导致已经被旋风预热器收集下来的物料再次飞扬，无法顺畅地排放到下一级预热器，从而显著降低预热器的物料分离效率，物料在预热器内富循环，严重时会造成预热器的堵塞或塌料。
因此，将各级预热器下料锁风阀更换为轻质专有锁风阀(见图4)。新用锁风阀内部翻板有个微小缝隙，当下料量不大的情况下，翻板不需要动作物料即可顺缝而下，当物料较多时，翻板灵活微动物料通过，翻板关闭，下部上串风被锁死，保障了气走气路，料走料路。改善锁风效果，解决因锁风阀问题产生的工艺问题。
图4 翻板阀结构图
二、燃烧器改造
更换国产大推力、高风速EPIC四通道煤粉燃烧器，见图5，6，相应配套设备作出调整。
(1)一次风机(主)配置：电机由原来132kW，更换为250kW，罗茨风机皮带轮尺寸未变，增加两条皮带。风压由29kPa增至49kPa。
(2)一线窑头燃烧器的调节(供应商提供和调试)燃烧器出口风压风速增加，应注意观察窑筒体温度变化，加强对窑衬的保护。
图5 燃烧器实物照片
图6 燃烧器结构图
新燃烧器特点：
(1)火焰形状可调性好。EPIC四通道煤粉燃烧器具有多种调节手段，内外风的不同比例及出口喷射流型可在总风量不变的条件下大范围无级调整，从而可获得能适应任意工况的火焰形状。
(2)节能降耗。由于一次风量低，且直流风和旋流风可调至最佳比例，有利于煤粉完全燃烧，因而EPIC四通道煤粉燃烧器可有效降低煤耗，理论和实践表明每减少1％的一次风量可降低热耗8.70～10.46kJ/kg燃料。同时，二次风温显著提高。
(3)对煤的适应性强，可用于低挥发份煤或无烟煤。根据燃烧挥发分含量，适当调整煤粉细度(一般0.080mm筛余百分数控制在挥发分百分数的0.5～0.75倍)，同时相应调节燃烧器的推力，可实现将低挥发分煤或无烟煤用于回转窑煅烧。窑头燃烧器对于回转窑内熟料煅烧温度起到决定性作用，对煤种适应性强，煅烧火焰活泼有力，有利于熟料线整体生产运行。
三、其它改造
(1)在篦冷机后端加装热盾，更换固定篦床、一段篦床的篦板，提高熟料热回收率，降低煤耗。将篦冷机锤式破碎机更换为锟压机，节省熟料电耗。
(2)原料磨为史密斯ATOX50立磨，因入磨溜子锁风阀经常出现卡停，严重影响磨机运行，早已拆除，但造成系统拉风大，影响生料电耗。经调研，发现改良后的新式锁风阀已研制成功，于2018年初，对2条线的立磨进行安装，生料电耗降低明显。
(3)针对电耗高的问题，2015年年底以来先后对一二线窑尾排风机、篦冷机冷却风机、罗茨风机等进行了变频改造，对降低熟料电耗具有积极的影响。改造前后数据对比见表1。
表1 改造前后数据对比
从表1数据统计可知，目前实施系统升级改造后，各项生产指标都得到大幅提升，熟料产量平均达到6000t/d以上，特别是2018年3～5月，单月平均产量一、二线均达到6100t/d，后期随着雨季到来及熟料配料指标的调整，熟料产量有所下降。
四、结语
某公司2004年投产运行，当时的设备工艺配置相对落后，对比设计煤耗高、电耗高、产量低的先天缺陷，严重制约企业的发展。近年来，面对阶梯电价、环保政策及去产能的大背景下，公司领导层积极调整发展思路，推进生产线技术改造，提升熟料线产能，使两条线熟料产量均达到6100t/d，经济运行指标得到显著提升。希望公该司的技改经验对工艺相对落后的水泥企业具有积极的借鉴意义。
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