預熱器框架工藝設計淺談

周 磊

(合肥水泥研究設計院 安徽合肥 230051)

預熱器框架工藝設計淺談

周 磊

(合肥水泥研究設計院 安徽合肥 230051)

新型干法水泥生產線預熱器框架是水泥煅燒系統中最核心的部分，其主要作用是加熱生料至1000℃左右，并使90%以上的生料分解。結構上，預熱器框架包含預熱器旋風筒、分解爐、鵝頸管、煙室和預熱器出口廢氣管道等部分。預熱器框架結構龐大，高度超高，日產5000t規模含分解爐的五級旋風預熱器框架最高處高度超過110m，是水泥廠里最高的建筑。預熱器框架結構復雜，工藝設計過程中需要考慮多方面的問題，本文和大家分享一些設計過程中的經驗和意見。

一、入窯提升機卸料處取消收塵器。

由于工藝布置原因，生料出入窯提升機后大多需要空氣斜槽倒運進預熱器。按照工藝設計要求，提升機卸料處和斜槽尾部都有揚塵或尾風，需要設置收塵裝置。

然而實際應用中是否需要，我們可以進行簡單的假定計算。以5000t/d水泥生產線為例，預熱器進料點即2#旋風筒上升管道處，工況風量約86萬m3/h，負壓約4100Pa，生料進料管道上設置回轉鎖風閥鎖風。結合回轉鎖風閥設計結構及實際使用情況考慮，漏風系數取為1%，生料進料管處漏風量為：860000× 0.01=8600m3/h，超過了提升機和斜槽所需總收塵風量。而且考慮到此處負壓較大，下料管卸料以及斜槽輸送生料時，由于設計考慮的富余量，設備橫截面不會全部被生料填滿，會留有一段空隙，此時正好形成一個負壓收塵通道，提升機卸料處揚塵和斜槽鼓風機的尾風會連通一起進入預熱器內，因此，此處可不需設置收塵器。

實際應用的幾十條水泥生產線在此處都取消了收塵器，實際反饋結果良好，未出現揚塵或者向外冒灰的情況。

二、設備使用及維護方面的改進

2.1提升機頭部檢修平臺改進

提升機使用過程中，本體晃動是一個經常出現的問題，入窯提升機高度100多米，其防晃問題更應特別注意。針對入窯提升機，除了在其垂直方向每隔幾米按要求設置一圈防晃框架，我們對其頭部檢修平臺做了改進。

提升機出廠時大多自帶頭部檢修平臺，該平臺一般支撐在提升機殼體上，如果提升機有晃動，該平臺由于自重會擴大這種晃動。針對這種情況，我們決定取消提升機自帶的頭部檢修平臺，改用鋼平臺框架代替。鋼平臺框架高度和原提升機自帶頭部檢修平臺高度一致，這樣即滿足了檢修要求，同時又減輕了提升機頭部自重。鋼平臺框架頂層成為了提升機最上一層防晃框架，提升機頭輪距此平臺高度只有1.76m，提升機設計要求頭輪中心距最上一層防晃框架平臺高度不得超過4.5m，顯然此高度的降低對減少提升機晃動更有利，示意圖如下：

實際使用中，此措施效果良好，提升機運行平衡。

2.2 三通閥改進

入窯提升機出口的生料通過三通閥分兩路，一路可進入預熱器，一路可通過溜管返回生料均化庫，作為生料倒庫用。實際應用中，三通閥切換至某一路時，可能存在另一路關閉不嚴導致漏料的問題，而且生料粉非常細，如果漏料則會更嚴重。如果三通閥切換至入窯，返回生料均化庫的溜管漏料，實際生料入窯量會少于生料庫底生料秤計量量，這將影響燒成操作，造成計量標定不準等嚴重問題。針對此問題，我們作了如下改進：入窯提升機出料溜管做成三叉管，出料的兩路支管分別設置一臺電液動閘板閥，三叉管一路出料時，另一路閘板閥關閉，生料會在閘板上形成一段料封，可完全解決三通閥帶來的漏料問題。三叉管斜管落料側做成階梯狀，端部焊接扁鋼，使每個階梯都形成料封，可有效減少生料對鋼溜管的磨損。示意圖如下：

三、安全規范及檢修要求

3.1安全通道要求

根據《建筑設計防火規范GB50016-2014》規定，預熱器框架的火災危險性分類屬丁類，耐火等級為一級，規范要求此類建筑單層面積不大于400m2，且同一時間的作業人數不超過30人，可只設置1個安全出口。例如，5000t/d規模水泥生產線的預熱器框架，每層建筑面積為420m2，必須設置2個安全出口。

3.2檢修平臺設置

預熱器框架中需要檢修或者測量的部位非常多，每個測溫、測壓點、每個空氣炮處都需要設置檢修平臺，有些空氣炮懸空很高，設置檢修平臺時要綜合考慮樓梯通道。

旋風筒和分解爐錐部設置的捅料孔，工人操作時，要持較長的捅料鋼管伸入捅料孔內捅料，工人離捅料孔要保持一定安全距離，防止捅料孔內可能濺出的高溫物料造成燙傷。工藝設計時，應考慮在捅料孔方向預留足夠的空間，以免捅料鋼管無法伸展。煙室處捅料平臺不靠近預熱器框架支撐平臺，需要單獨設計，煙室處溫度是預熱器框架中最高的，此處捅料檢修平臺要足夠大，預留工人躲避或逃生的空間。

四、其他需要注意的問題

預熱器出口廢氣降溫大多通過增濕塔或者增濕管道降溫，增濕管道由于投資較省，目前使用更廣泛。使用增濕管道降溫時，需保證增濕管道內噴槍距底部灰斗有足夠長的距離，使噴槍噴出的水霧有足夠的擴散空間，否則容易造成霧化不夠，廢氣內煙塵顆粒遇水沉降造成增濕管道底部濕底。

作為應急措施，在預熱器出口管道上設置冷風閥，冷風閥風管不可朝向預熱器框架平臺，因為該處負壓較高，約5000Pa，工人靠近時有被吸入的危險，同時，冷風閥風管端部要加防護鋼網罩。

水泥生產線建設時，余熱發電系統可能不同時建設，但是工藝設計時要考慮后續建設余熱發電的可能性，預留余熱發電的位置并且考慮相關荷載。建設余熱發電時，會在預熱器出口廢氣管道上增加高溫電動百葉閥，連接至余熱發電的廢氣管道通常也鋼性連接在預熱器出口廢氣管道上，設計廢氣管道支撐時，要考慮這些后期可能增加的荷載。

TQ172

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1007-6344（2017）05-0010-01