2×2500t/d新型干法生產(chǎn)線燒劣質(zhì)煤的技術(shù)改造

代申學(xué)，彭學(xué)平，林旭

2×2500t/d新型干法生產(chǎn)線燒劣質(zhì)煤的技術(shù)改造

Technical Modificationn ooff 22×22550000t/d New Dry-proceessss Production Lines Firing Low-quality Coall

代申學(xué)1，彭學(xué)平2，林旭2

1 概述

九江南方水泥有限公司現(xiàn)有兩條2500t/d水泥熟料新型干法生產(chǎn)線，均系天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，預(yù)分解系統(tǒng)為帶TDF爐的五級(jí)雙列懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)，規(guī) 格 為 C1:2-Φ4700mm；C2:2-Φ 4700mm； C3:2-Φ4900mm； C4:2-Φ 4900mm；C5:2-Φ5400mm，分解爐為Φ5600mmTDF型分解爐，有效容積為395m3;回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4m×60m，冷卻機(jī)為第三代充氣梁式冷卻機(jī)，這兩條線都基于燃燒正常煙煤的燒成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為了提高燒成系統(tǒng)對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性，煅燒低熱值劣質(zhì)煤，2009年天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司對(duì)燒成系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。目前，生產(chǎn)線技術(shù)改造完畢，1號(hào)線于2010年6月2日投產(chǎn)，2號(hào)線于2010年7月5日投產(chǎn)。

2 主要技改目標(biāo)及技術(shù)

本項(xiàng)目技術(shù)改造的主要目標(biāo)是，熟料產(chǎn)量≥2800t/d，使用揮發(fā)分為20%、熱值為20900kJ/kg左右的劣質(zhì)煤，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗為110kg/t熟料。

本項(xiàng)目技術(shù)改造的主要技術(shù)內(nèi)容有：

2.1 分解爐系統(tǒng)

干法生產(chǎn)線的技術(shù)改造，窯尾預(yù)分解系統(tǒng)往往是改造的重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)初期，出于種種考慮，窯尾預(yù)分解系統(tǒng)的適應(yīng)性通常是較差的，具體表現(xiàn)在對(duì)煤質(zhì)要求較高、對(duì)產(chǎn)量提高限制較大，以及分解爐內(nèi)煤粉出現(xiàn)燃燒不完全等等。隨著煤炭資源的日益緊張，水泥廠用煤的品質(zhì)呈逐步下降的趨勢(shì)，高灰分、低揮發(fā)分、低熱值的低品位煤或者褐煤在水泥廠得到逐步使用，從而要求從技術(shù)上提高燒成系統(tǒng)特別是分解爐系統(tǒng)對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性。

通常采取的措施是盡可能將分解爐設(shè)計(jì)成部分離線布置的型式，盡量提高入爐三次風(fēng)溫度和分解爐的操作溫度，并適當(dāng)增加分解爐容積，或者分解爐進(jìn)料盡量采用分料措施，以提高分解爐的氣體停留時(shí)間和分解爐主燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒溫度，確保分解爐內(nèi)煤粉完全燃燒。

本項(xiàng)目為適應(yīng)低揮發(fā)分煤質(zhì)的要求，分解爐在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再增加一柱體，并旋轉(zhuǎn)C5旋風(fēng)筒蝸殼，用下行出爐延伸管道連接C5旋風(fēng)筒和分解爐。經(jīng)核算，改造后分解爐有效容積從395m3增加到611m3（其中主爐533m3，管道78m3），氣體停留時(shí)間從2.2s增加到3.4s（其中主爐3.0s，管道0.4s），可改善爐內(nèi)的煤粉燃燒效果，提高入窯物料的分解率，適應(yīng)劣質(zhì)煤的燃燒要求。

2.2 撒料裝置（圖1）

考慮到原有撒料裝置對(duì)物料的撒料效果尚有一定的提升空間，天津院有限公司科研中心進(jìn)行了大量的冷態(tài)情況下撒料裝置的撒料效果試驗(yàn)，并結(jié)合熱態(tài)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果分析，提出了新型撒料裝置結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)窯尾各級(jí)下料管的撒料裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，能有效提高窯尾預(yù)熱器的換熱效果，降低預(yù)熱器C1筒的出口溫度。當(dāng)然，在對(duì)撒料裝置進(jìn)行改造的同時(shí)，下料管也需做相應(yīng)的調(diào)整。

2.3 窯頭燃燒器

對(duì)燃燒器來(lái)講，一臺(tái)好的燃燒器首先要有足夠高的火焰溫度，同時(shí)又要求火焰峰值溫度穩(wěn)定，以保持窯皮穩(wěn)定來(lái)延長(zhǎng)耐火磚的使用周期；還要求火焰形狀調(diào)節(jié)靈活，保證燃料燃燒完全，減少窯尾CO的生成量；同時(shí)燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能降低一次風(fēng)量，以降低熱耗及減少NOx的排放。對(duì)于生產(chǎn)線技術(shù)改造項(xiàng)目，如果采用低品位煤或生產(chǎn)線提產(chǎn)，原有窯頭燃燒器不能滿(mǎn)足窯頭煅燒乃至熟料質(zhì)量的要求，建議采用低一次風(fēng)量大推力的新型窯頭燃燒器，更換窯頭一次風(fēng)機(jī)，提高一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，滿(mǎn)足低品位煤的煅燒要求，確保生產(chǎn)線達(dá)到技術(shù)改造目標(biāo)。

2.4 C4入爐物料的分料技術(shù)

為適應(yīng)劣質(zhì)煤的煅燒和優(yōu)化分解爐的設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目對(duì)窯尾兩列C4入爐物料的分料技術(shù)進(jìn)行改造，各增加一個(gè)電動(dòng)分料閥，對(duì)分解爐進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行上、下分料處理，以靈活調(diào)整分解爐主燃燒區(qū)的燃燒溫度，滿(mǎn)足低品位煤的煅燒要求。

2.5 煤磨熱風(fēng)管道改造

將原來(lái)設(shè)計(jì)的兩條線共用的一個(gè)熱風(fēng)管道分開(kāi)，并設(shè)計(jì)了互通管，有利于煤磨熱風(fēng)穩(wěn)定,也促進(jìn)了煤粉制備系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 技改后運(yùn)行效果

技改后對(duì)兩條線進(jìn)行了主要參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，從1號(hào)窯6月10日至6月12日的中控記錄及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)看，1號(hào)線改造后運(yùn)行狀況較好，生料投料量穩(wěn)定在190t/d以上，熟料產(chǎn)量穩(wěn)定在2800t/d以上。從煤粉秤的喂煤量來(lái)看，系統(tǒng)熱耗有所下降。預(yù)熱器系統(tǒng)阻力在5000Pa左右,C1旋風(fēng)筒出口溫度穩(wěn)定在330℃左右。表1為1號(hào)線技改前后燒成系統(tǒng)主要參數(shù)中控顯示及測(cè)試結(jié)果對(duì)比表。2號(hào)窯技改后于7月5日投料運(yùn)行，其現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況基本與1號(hào)窯類(lèi)似，在此不再列表。

兩條生產(chǎn)線技改后熟料質(zhì)量也有所改善，1號(hào)窯和2號(hào)窯在劣質(zhì)煤技改前，出窯熟料強(qiáng)度不穩(wěn)定，波動(dòng)大，窯況運(yùn)行不佳，技改后出窯熟料強(qiáng)度穩(wěn)定，沒(méi)有太大的波動(dòng)，窯況運(yùn)行正常，運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，特別是技改適應(yīng)了市場(chǎng)的需要，因?yàn)槌鰪S熟料質(zhì)量穩(wěn)定與否也是客戶(hù)考慮的一個(gè)方面。1號(hào)窯生產(chǎn)線2010年技改前3d抗壓強(qiáng)度平均為30.48MPa，28d抗壓強(qiáng)度平均為59.70MPa；技改后3d抗壓強(qiáng)度平均為31.86MPa，28d抗壓強(qiáng)度平均為59.14MPa。2號(hào)窯生產(chǎn)線2010年技改前3d抗壓強(qiáng)度平均為28.70MPa，28d抗壓強(qiáng)度平均為57.66MPa；技改后3d抗壓強(qiáng)度平均為31.77MPa，28d抗壓強(qiáng)度平均為59.18MPa。表3為2010年兩條生產(chǎn)線技改前后熟料強(qiáng)度對(duì)比。

表1 1號(hào)線技改前后燒成系統(tǒng)主要參數(shù)中控顯示及測(cè)試結(jié)果對(duì)比

表2 1號(hào)線技改后氣體成分測(cè)試結(jié)果

生產(chǎn)線技改后，通過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)技術(shù)改造的目標(biāo)，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)線技改優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）對(duì)各種煤質(zhì)的適應(yīng)性加強(qiáng)

技改后燒成系統(tǒng)對(duì)各種煤的適應(yīng)性變好，技改前一般只能燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，入窯煤粉Aad≤24.0%、Qnet,ad≥22990kJ/kg；在技改后可以使用劣質(zhì)貧煤，入窯煤粉Vad：18%～24%、Aad：26% ～35% 、Qnet,ad：4800～21736kJ/kg，這樣每噸原煤價(jià)格可以降低，從而有效降低生產(chǎn)成本。

（2）燒成系統(tǒng)產(chǎn)量提高

技改后燒同等條件的劣質(zhì)煤，燒成系統(tǒng)產(chǎn)量有大幅提高。用劣質(zhì)煤時(shí)技改前最大生料喂料量只能穩(wěn)定到175t/h,技改后可以穩(wěn)定到190t/h,熟料產(chǎn)量提高了225t/d，從七月份來(lái)看相應(yīng)熟料噸工序電耗減少2kWh。

（3）預(yù)熱器出口溫度降低

技改后從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的氣體成分來(lái)看，系統(tǒng)拉風(fēng)基本正常，預(yù)熱器C1旋風(fēng)筒出口溫度大幅度下降，基本在合理的范圍內(nèi)，預(yù)熱器系統(tǒng)阻力較小，燒成系統(tǒng)熱耗大幅度減少。

（4）分解爐溫度“倒掛”現(xiàn)象消除

技改后從分解爐出口及C5筒出口測(cè)試結(jié)果來(lái)看，改造后有利于爐內(nèi)煤的充分燃燒和燃盡。調(diào)試初期，分解爐出口及C5出口溫度還有一定的“倒掛”現(xiàn)象，爐內(nèi)有少量的煤燃燒不充分，后來(lái)通過(guò)調(diào)整C4入爐料管的分料閥，加大物料的上分料量，提高分解爐主燃燒區(qū)的溫度，縮短煤粉的燃盡時(shí)間，分解爐溫度“倒掛”現(xiàn)象完全消除。

（5）窯內(nèi)通風(fēng)正常

技改后從煙室測(cè)試結(jié)果看，窯內(nèi)通風(fēng)正常，煙室溫度及壓力在正常范圍之內(nèi)，煙室內(nèi)基本無(wú)結(jié)皮。

（6）二、三次風(fēng)溫度提高

從窯門(mén)罩及三次風(fēng)管測(cè)試結(jié)果看，二、三次風(fēng)溫較技改前有所提高，這主要得益于技改后熟料結(jié)粒有所改善，二、三次風(fēng)溫高有利于窯爐內(nèi)煤粉的著火及燃燒。

（7）燒成熱耗降低

技改后燒成系統(tǒng)噸熟料標(biāo)煤耗有所降低，從七至十月份來(lái)看，熟料標(biāo)煤耗已由原來(lái)的117kg/t以上降至109kg/t，噸熟料標(biāo)煤減少8kg，折合燒成系統(tǒng)熱耗減少234.08kJ/kg熟料。

生產(chǎn)線技改后，也暴露出一些問(wèn)題：

（1）出篦冷機(jī)熟料溫度較高

生產(chǎn)線提產(chǎn)后，窯頭篦冷機(jī)能力偏緊，用紅外槍測(cè)出篦冷機(jī)熟料溫度較高，平均在180℃左右，另外余熱抽風(fēng)溫度也偏高，在320℃以上，篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量太小，冷卻效果較差。技改后篦冷機(jī)能力配置偏小，將限制系統(tǒng)進(jìn)一步提產(chǎn)，同時(shí)給水泥磨生產(chǎn)帶來(lái)一定的影響。

（2）窯尾C1旋風(fēng)筒出口溫度降低，導(dǎo)致相應(yīng)噸發(fā)電量有所下降。

4 技改經(jīng)濟(jì)效益分析

此次技術(shù)改造兩條生產(chǎn)線合計(jì)技改費(fèi)用約914萬(wàn)元（沒(méi)有決算，與實(shí)際會(huì)略有誤差），但生產(chǎn)線運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益是明顯的：

4.1 節(jié)電效益

從7、8、9、10月份生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，每噸熟料工序電耗由過(guò)去的31kWh下降到現(xiàn)在的29kWh，降低了2kWh，每月按15萬(wàn)噸熟料產(chǎn)能計(jì)算，節(jié)約電費(fèi)約為300000kWh×0.57元/kWh=17.1萬(wàn)元，噸熟料工序電耗成本下降1.14元。如果每月正常生產(chǎn)，每年可以節(jié)約電費(fèi)17.1萬(wàn)元×12=205.2萬(wàn)元。

4.2 節(jié)煤效益

從7、8、9、10月份生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，每噸熟料標(biāo)煤下降8kg，每月按15萬(wàn)噸熟料產(chǎn)能計(jì)算，節(jié)約標(biāo)煤約150000×8=1200000kg，即每月節(jié)省標(biāo)煤約1200t，按正常生產(chǎn)計(jì)，每年可以節(jié)約標(biāo)煤 12×1200t=14400t，以目前原煤熱值20378kJ/kg計(jì)算，年節(jié)約原煤約20677t。

表3 2010年生產(chǎn)線技改前后熟料強(qiáng)度對(duì)比

按目前原煤市場(chǎng)均價(jià)684元/t（不含稅價(jià)）計(jì)算，生產(chǎn)線每年可節(jié)約20677 t×684元/t（不含稅價(jià)）=1414.3萬(wàn)元，熱耗降低導(dǎo)致噸熟料煤成本可以下降1414.3萬(wàn)元/150萬(wàn)噸=9.43元。

4.3 生產(chǎn)線運(yùn)行成本下降

根據(jù)上述分析，正常生產(chǎn)情況下全年節(jié)約電費(fèi)和節(jié)約原煤消耗合計(jì)為205.2+1414.3=1619.5萬(wàn)元，噸熟料生產(chǎn)線運(yùn)行成本下降1.14+9.43=10.57元，這里沒(méi)有計(jì)算煤質(zhì)變差后煤價(jià)可以下降、產(chǎn)能提升以后攤薄成本下降的因素。如果考慮全年窯綜合運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到85%，那么技術(shù)改造所有投資可在七個(gè)月內(nèi)收回成本。

TQ172.622.29

A

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2010-03-24；

沈 穎