5000t/d熟料生产线烧成系统的技改
摘要：我厂5000t/d熟料生产线窑尾系统节能技术改造采用增大分解炉炉容并增设鹅颈管、延长物料在分解炉内停留时间、改变三次风管进风形式、更换撒料箱和锁风阀、更换窑尾燃烧器、调整分解炉喷煤管角度等措施，提高热交换效率和分解率，以期降低烧成系统热耗。
关键词：烧成系统、分解炉、扩容
0 引言
长兴南方水泥有限公司5000t/d预分解窑水泥熟料生产线于2003年11月竣工点火。预分解系统采用双系列5级旋风预热器+DD分解炉，配套φ4.8m×72m回转窑和119.3㎡篦冷机，设计生产能力5000t/d实际产量6000t/d，标煤耗为112kg/t-cl。
该预分解系统是按5000t/d生产能力设计的经过7年的生产后，已经远超过设计产量，同国内一些同产能生产线相比，受当时烧成技术的局限该系统设计存在分解炉容积不足，预热器的换热功能被削弱，熟料烧成热耗偏高。如果要降低系统热耗，必须对烧成系统进行技改。
1 改造前主要存在的问题
(1)C1出口风温在350~360°C区间内波动。
(2)分解炉出口温度890~910℃。
(3)三次风分两路进分解炉，风量不易平衡，管路较长且弯头多、水平积灰段长；三次风进口在直筒部位，喂煤点布置在进风口上，占用分解炉3m直筒高度，相当于减少了分解炉有效容积。
(4)各级旋风筒间的连接风管上的撒料装置安装位置偏高，物料进入风管后的运动距离较短气料换热时间不充足。
(5)窑头、窑尾送煤风机、净风机风量较大，窑头净风机内外风由两台风机供风，外风压头较高；窑尾送煤风机系统冷风量大，造成煤耗、电耗都受影响。
2 主要技改内容
2.1 分解炉容积扩大
改造前的分解炉，直筒高度只有22m，而且被三次风管接口占用了约3m。总容积偏小，必须扩大分解炉容积。
改造前分解炉顶部正上方有1个φ5700mmm孔用于分解炉顶部耐火衬料施工用，此φ5700mm至上一层楼面之间无设备占用，正好可以用以加高分解炉。受φ5700 mm孔所在平面上C4旋风筒的局限，分解炉直径只能设计为φ7400mm(与原分解炉直径相同)。分解炉在通过φ5700mm孔处由于结构梁的限制，必须缩小直径，只能设置缩口和膨胀节，按此布置后分解炉增加的重量分布在φ5700 mm孔所在平面上，与原分解炉的支座不在同一层楼面，这样框架结构受力较为合理。加高后的分解炉保留大部分壳体，比原分解炉增高12.5m，直筒部分高度达到34.5m原分解炉直筒部分有效容积823m³，加高后可增加467m³，比原有效容积增加了57%，达到1290m³。
熟料产量5900 t/d时，原分解炉内气体停留时间为2.2s。加高分解炉后，气体停留时间为3.6S。
2.2 增设分解炉-C5旋风简管道(鹅颈管)
分解炉加高后出风口位置向上移动了约13m，需要增设一根”鹅颈管”把分解炉与两个C5旋风筒联接起来。由于框架梁的限制，鹅颈管若设计成圆柱体，其截面积较小将不能满足要求，只能根据框架梁的位置把鹅颈管设计成长方体，才能获得最大的截面积。
鹅颈管总高度约为18m，有效容积330m³。增设鹅颈管后，熟料产量5900t/d时，管内气体停留时间为1.0S。
技改后，分解炉+鹅颈管的有效容积达到1620m³比之前增加了97%，对煤粉燃烧、气固换热、CaCO3分解等将有明显的改善作用，C5旋风筒进风口温度将有明显下降，整个预热器的温度将整体下降。由于需要增加鹅颈管连接C5旋风筒，则现有C5旋风筒的旋向要进行调整以便与鹅颈管连接。
改造前后分解炉系统工艺参数对比见表1。
2.3 更换C5旋风筒蜗壳
原分解炉出风口与C5旋风筒直接相联，增设鹅颈管后必须对C5蜗壳进风口方向进行改动。原C5旋风筒蜗壳是270三心结构+等高锥体，偏心距450mm，这种结构形式在新线上已经不采用了。经推算，原C5旋风筒进风口有效截面积为8.1㎡，熟料产量5900t/d时，截面风速为>22m/s，明显偏大。新蜗壳采用三心结构+等角变高锥体，增大进风口截面积，使截面风速≤19m/s。配套的内筒也随之进行调整。
更换较大的蜗壳和内筒，可以降低C5旋风筒的气体阻力，并降低整个系统的气体阻力。
2.4 三次风管改造
将原三次风管采用分两路水平对称与分解炉接口，接口位置在分解炉的锥体部分之上，占用2.3m高度的直筒，没有充分利用分解炉的有效容积，缩短了三次风在分解炉内的停留时间。
两路水平对称布置会产生两个不利因素，一是，两路管道的长度不等且差别很大，风量平衡靠高温闸阀控制，不能精确量化，造成实际上的风量不平衡，影响分解炉内流场的稳定性；二是，三次风管在框架内的水平长度为34.4m，并有4个90°弯头，造成管壁衬料磨损、管内积灰、增加系统阻力；较长的管路也会增加壳体表面散热和漏风点。
技改拟将三次风管改为单路进分解炉，通过一台高温闸阀调节风量，将与分解炉接口位置移至分解炉锥体部分，偏心侧旋入炉。更换窑尾燃烧器并调整喷煤点位置。原C4旋风筒分两路下料与分解炉接口，拟保留位置较低的下料点，弃用位置较高的接口。
技改后简化了工艺流程，三次风的风量容易控制。三次风管在框架内长度缩短为8.2m，且无急弯，减少了水平积灰段长度和气体阻力。减少了壳体表面散热和漏风点；三次风管从分解炉锥体部位侧旋进入，与缩口分解炉底部上升窑气相遇，产生喷旋结合气流，有利于气料煤的混合；进风位置下移可增加气流在炉内的运动距离和气料煤混合换热时间；C4下料点和燃烧器的位置下移，也增加了料煤在炉内的运动距离，等于增加了2m的分解炉有效高度。
2.5 撒料箱
原有的撒料装置底部距离旋风筒出风口-2m，原是出于防止物料撒入风管后“短路”落入旋风筒考虑而设计的。目前的产量为5900t/d，上升风管内风速大于设计值，对物料的悬浮能力增大，排除了物料“短路”的现象。技改拟更换新型扩散式撒料装置，使物料分散更均匀，提高换热效率。在内筒完整的情况下，物料撒入风管的位置应尽可能低，技改后的撒料装置底部距离旋风筒出风口-3.5m，降低1.5m，这样可增加物料进入风管后的的运动距离和混合换热时间。
由图1可以看出，技改后预分解系统中气固工艺流向基本没有大的变化。为了达到技改效果，各上升管和分解炉上的撒料箱位置做了优化调整，使各部的生料更均匀地散开；同时加高了分解炉并增设了鹅颈管连接分解炉和C5旋风筒(图中粗实线)，延长了生料在炉内的停留时间，能提升碳酸盐的分解率和系统热效率。
3 工程技改前后运行情况
技改后，系统总体运行情况良好，达到了改造前的预期目标，熟料质量稳定，一级筒出口温度下降了10℃左右，实物煤耗从技改前的148.64 kg/降到技改后的144.5kg/t。
技改前后主要指标见表2。
(2)设计图纸中三次风管与分解炉接口位置存在拐角，生产实际中冲刷严重，使用周期较短。下一步计划将侧面进风口拉直，同时使用新型吊顶预制材料。
(3)系统阻力上升约100~200Pa，计划停机时适当调整烟室缩口以及月亮门尺寸。
(4)实际标煤耗为108kg/t左右，与设计要求的106kg/t有一定差距。
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