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水泥技术|SLC分解炉及窑头余热风管的技术改造
作者:防水之家  建材之家    2017-03-19  浏览:62
防水之家讯:1 分解炉的技术改造

1.1 改造前存在的问题

我公司2000t/d熟料生产线的回转窑规格为Φ3.95m×56m,离线式喷腾SLC分解炉的规格为Φ5 012mm×1900mm。从投产以来,分解炉就一直有塌料现象。到了2007年,分解炉开始出现频繁的塌料和漏粉料现象,分解炉的出口及其C5筒锥部经常出现950 ℃以上的高温现象,窑况不稳定,系统工况恶化,台时产量也显着下降。

1.2 原因分析

该生产线的煤磨系统布置在窑尾,其利用经过高温风机后320 ℃的窑尾废气作为烘干热源。2007年6月,公司利用两条生产线的窑头和窑尾的废气余热建成了8 MW的发电站投产,这样窑尾废气经过余热SP炉后,温度降到了210 ℃左右,从而导致入煤磨的热风温度较以前降低了100 ℃。从2007年以来,进厂原煤质量(表1)整体下降,原煤水分增加,最高时内外水分相加达到17%,热值降低,原煤的易磨性也变差。以上因素严重影响了煤的烘干和粉磨,使得出磨煤粉的细度由以前的4%上升到9%(80 μm筛筛余),煤粉水分也相应增加了3%,这样的煤粉很难满足窑和分解炉的要求。

从表1可以看出来,入窑煤粉热值下降了近580×4.18 kJ/kg。我们知道当煤发热量降低、挥发分变低、灰分增高、水分增大、煤粉变粗时,在相同的窑炉内会造成煤粉燃烧速度慢,燃烧热力不集中,火焰拉长无力,窑容易跑生料,煤粉容易沉积在窑后部造成结后圈等现象。并且煤粉在分解炉内燃烧时,燃烧速度必然下降,因煤粉燃烧发热速率决定了生料CaCO3的分解速率,那么必然导致出炉CaCO3分解率大幅度下降。另外,煤粉燃烧速度决定了煤粉燃烧完全(燃尽)需要的时间,如果煤粉不能在分解炉中燃尽,那么会导致煤粉在出分解炉管道及其C5筒继续燃烧。该生产线的分解炉出口是一个较平且长的“鹅颈”管,因此在“鹅颈”管顶部平段地方容易积料,部分未燃尽煤粉被带到该处继续燃烧发热造成局部高温,部分生料粉夹带着部分未完全燃烧的煤粉沉积于此,形成一层层结皮,从而导致 “鹅颈”平段部位经常积料,会超过整个管径的一半,严重影响了分解炉内通风。煤粉不能在分解炉内完全燃烧导致分解炉温度场分布不均匀,容易出现局部高温现象,分解炉内壁容易产生结皮,当分解炉塌料时,结皮就会波动掉落,导致分解炉锥部和三次风管连接处管道下料口堵料,从而被迫停窑处理。部分未完全燃烧的煤粉会被带到C5筒内继续燃烧,造成C5筒锥部高温,严重时造成C5筒堵料。

1.2 技改方案和运行情况

技改方案:将现有的SLC分解炉改为N-MFC流化床炉。具体做法如图1所示。

我们将原有分解炉锥部完全去掉,利用炉与地面的有效空间,将整个炉体往下延伸1/3长度(即6 m的长度),扩大分解炉炉容,在炉底加上流化床,配上流化风机。取消原有的三次风管下料口,三次风管从原有的一路进炉,改为二路,三次风从新炉两侧进炉。C4筒下料管也下移,下料口紧靠流化床上方,运行时料直接下到床上,被流化风机流化,然后被三次风带走,进入分解炉内分解。

1.3 改造效果

改造后,经过2天的调试,窑产量大幅度提升,喂料量从之前的145 t/d提高到160 t/h左右。从观察孔观看分解炉内煤粉燃烧状况,炉内呈辉焰状态,没有爆燃现象,煤粉在炉内燃烧稳定。经取样化验出炉分解率从改造前的63.98%提升到75%以上。分解炉出口温度稳定在860 ℃左右。分解炉内煤粉的稳定燃烧,避免了炉内局部高温现象,炉内壁结皮现明显减少。出分解炉“鹅颈”管平段积料也明显减少,基本上消除了此处结皮现象。虽有少许积料,但是都是粉料,很容易吹扫掉,分解炉通风明显好转,炉内塌料现象明显减少。偶然有塌料时,把C4筒下料三通阀打到入窑状态,或喂料系统直接导入生料库,避免压床现象,分解炉在2 min左右就能恢复正常运行。分解炉的稳定运行,为整个系统的稳定打下了基础。虽然煤粉质量没有好转,但是整个窑况比技改前要稳定,冲生料现象极少发生,熟料强度和合格率也有一定的提高。

2 窑头余热风管的技术改造

2.1 改造前存在的问题

公司于2007年6月在两条生产线的窑头和窑尾都安装了余热锅炉,利用窑头和窑尾排除的350 ℃左右高温废气来发电,设计能力8 MW。从余热带电站投产以来,2 000 t/d生产线窑头AQC炉的进风管由于受到篦冷机和窑头空间结构的影响,设计不够合理,导致进AQC炉的热风受到严重的影响,AQC炉的蒸汽量也一直很难达到设计值,发电量受到很大影响。为了更加有效地利用篦冷机余风,决定对篦冷机AQC炉的进风管进行技改。

2.2 技改过程和方案

改造前后入AQC锅炉风管如图2所示。

由于受到篦冷机和窑头空间结构的影响,设计院最初设计时考虑尽量不动窑头平台的框架结构,从篦冷机二段中部侧面取风。由于受到窑头二楼平台大梁的限制,只能从大梁下面引出一长6 m的长方形风管,导致风管的角度只有30°。经过测算飞沙料的休止角大于45°。小于45°的角度时,会引起风管积料。此处风管长达6 m,导致风管大面积积料。虽然风管下面有钢梁支撑,但是由于积料过多,导致风管下沉,使得风管倾斜角度更小,积料也就更多。根据现场测算,此时的风管通风截面积已经不到设计的一半,严重影响了AQC炉的取风。更严重的是由于风管下沉,导致风管变形,挤坏风管保温内衬,使风管内浇注料大部分脱落。浇注料脱落后,风管壳体在高温氧化和飞沙料的磨损下,很快就出现大面积的穿孔,大量的冷空气被吸入风管,导致AQC炉的热风进一步受到影响,原本设计的蒸汽量为15 t/h,实际才5 t/h左右,影响了余热电站的发电量。大量的冷空气的进入,也损失了大量的热量,使系统热耗增加。风管破损后,飞沙料到处跑冒,严重污染了窑头生产环境,危害到篦冷机设备的正常运行。

基于以上情况,公司决定于2009年2月对风管进行技术改造,更改原风管的角度,具体布局如图2所示。去掉原30°的6 m长出风管,风管改为从大梁上面穿过。经过对现场空间的详细勘察,和窑头框架结构的计算后,在不影响窑头主体框架结构的情况下,我们将窑头二楼平台的2条次梁和窑头天台的1条主梁及2条次梁拿掉,然后在窑头天台重新浇注一条反梁,以保证整体结构的稳定性,从而给新风管预留出足够的空间。新风管穿过窑头2楼平台和天台后,再与原风管对接。考虑到篦冷机此处的飞沙料较大,为了减少对接口处风管的磨损,特别将风管和篦冷机接口处从3 m扩展到4.2 m,从而降低入管风速,减少飞沙料对风管接口内衬的磨损。同时风管接口处内衬选择超高强耐磨浇注料,进一步提高浇注料的使用寿命。

2.3 技改效果

风管改造至今4个多月,利用停窑检修时间查看风管情况,基本上完好无损。风管技术改造的成功,充分利用了窑头篦冷机废气热量,避免了漏风,减少了热损失,也减少飞沙料对环境的污染和对设备的损害。同时漏风量的减少,使得熟料的冷却效果更好,有利于提高熟料质量,增加熟料强度。从余热电站控制室显示,窑头AQC锅炉蒸汽量一直都维持在15 t/h左右,整个余热电站发电量已经超过8.5 MW,吨熟料发电量达到36 kWh。整个技改费用花费不到15万元,按照技改后1 h多发电500 kWh,电价0.5元计算,一年为公司创造直接经济效益近200万元。

3 结束语

(1)通过分解炉的技术改造,扩大炉容 ,延长煤粉在炉内停留时间,提高煤粉燃烧效率和生料分解率,从而提高了系统的稳定性,提高了窑产量。

(2)分解炉出口“鹅颈”管由于先天设计不足,“鹅颈”管平段较长,虽然炉内煤粉燃烧效率大大提高,但是此处依然会有些许积料,影响炉内通风。要彻底解决此处积料问题,只有改造“鹅颈”管结构,减少此处平段长度,减少积料的空间,才可以从本质上解决弯管积料的问题。

(3)分解炉改造为流化床式结构,可以通过控制避免压床现象。首先设计上我们将流化喷嘴的直径从由6mm扩大到8mm,其次在发现有压床兆头时(通过流化床上压力测点和整个系统压力可以判断出来),早做分料处理,就不会出现压床。

(4)现在很多余热电站都是在已经建成的生产线的基础上建设的,由于当初生产线的整个布局空间没有考虑到余热锅炉的问题,就使得新建余热锅炉的风管布局受到现有空间结构的约束。风管的整个结构走向,应该以工艺要求为主导原则,保证工艺的流畅性,进而考虑如何进行结构的改动或者施工。若不以风管的工艺要求为主导设计原则,克服框架结构问题,那么势必出现风管走向不合理,出现积料、漏风等问题,严重影响余热锅炉的正常运行。这是设计者应该注意的一个问题。

通过对生产线现有不合理的工艺流程的技改,可以大大提高生产的稳定性和能源的利用效率,往往能做到小投入大回报,创造良好的经济效益。

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