回轉窯供煤系統的優化改造提高系統穩定性

羅云海，涂永紅，李 銳

（云南水泥建材集團有限公司，云南 昆明 650034）

鳳慶縣習謙水泥有限責任公司是云南水泥建材集團下屬的一家合資公司，位于云南省臨滄市鳳慶縣勐佑鎮習謙村。該項目由南京水泥工業設計研究院有限公司負責設計，1條4 000t/d熟料+9MW余熱發電水泥熟料生產線，設計年產熟料120萬t，年產水泥170萬t，年發電5 040×104kWh，項目于2014年12月建成投產。生產線燒成系統采用了管道式分解爐、RF5/5 000低阻型雙系列5級旋風預熱器、丹麥FLSmidth 公司第四代Cross-Bar篦式冷卻機等，回轉窯規格為φ4.8m×72m，原料制備采用TRMR53.4 型輥式立磨，煤粉制備采用MFB3 873+35風掃式煤磨。

生產線自投產以來，窯臺時產量及其他運行指標雖然在不斷改善、提升，因受生產線建設地理條件限制，設計院當初規劃設計方案存在問題，造成煤粉輸送管徑過大、供煤系統配風過剩等問題，導致窯產能未能充分發揮，噸熟料標準煤耗、電耗高，熟料成本不能有效控制。

針對以上存在的問題，南京設計院先后兩次到廠進行原因查找、會診，通過兩次改造、調整，仍未能徹底解決問題。

1 改造前工藝裝備狀況及主要指標

1.1 預分解窯系統主機規格及參數（見表1）

1.2 與集團內部同類型的生產線比較，指標均有一定的差距（見表2）

（1）熟料產能發揮率96.9.%，低于保山2號線100.8%的3.9%。

（2）出窯熟料f-CaO合格率77.9%，低于預算指標85%，低于保山2號線85.8%的7.9%。

（3）噸熟料標準煤耗106.92kgce/t，高于預算指標0.92kgce/t，高于保山2號線0.2 kgce/t；

（4）熟料綜合電耗65.87kWh/t，高于預算指標1.87kWh/t，高于保山2號線6.77kWh/t，差距較大。

（5）32.5級水泥混合材摻量38.3%，低于保山2號線39.2%的0.9%，說明熟料強度偏低和波動大。

2 熟料生產線存在的主要問題及原因分析

2.1 存在問題

根據集團內改造成功的案例，邀請鄭州奧通熱力工程有限公司到鳳慶公司現場，進行了基礎數據采集，通過現場分析，判斷系統主要存在一些問題。

（1）窯頭燃燒器系統。煤粉輸送管道直徑偏大，風量大，風壓小，煤粉不能暢通供窯，在管道沉積到一定量后，造成頻繁的“沖煤現象”，斷煤、沖煤均造成系統熱工制度紊亂，期間降產運行；窯頭供煤和凈風機流量大，裝機功率大，過剩冷風帶入增加煤耗、電耗。

（2）窯尾燃煤系統。供煤管道直徑偏大，煤粉分散程度差，易造成煤粉不完全燃燒；入爐風量偏多，進入分解爐內過剩冷空氣損耗熱能。

（3）煤粉制備。煤磨受建設條件影響布置在窯尾，與生料磨用熱風有沖突，因此，煤粉制備常因熱風供應問題導致水分不能有效控制。

2.2 原因分析

（1）供煤風機、凈風機壓力、風量不合理，功率配置過高，導致煤粉不能通暢供窯，過剩冷風入窯，從自然溫度加熱到1 450℃，需消耗大量的熱能，導致熟料工序電耗及煤耗高。

（2）煤粉輸送管徑偏大，煤/風在管道內壓力變化，形成旋流，易造成“沖煤、斷煤”。

（3）燃燒器推力不足，抗系統波動能力差，燃燒效率低。

（4）預熱器系統鎖風效果不好，存在內漏風。

2.3 改造方案與實施情況

根據原因分析，奧通公司提出了供煤系統改造的方案，并進行方案可行性論證和通過集團辦公會，同意利用2017年9月份窯系統大修期間組織實施。

（1）窯頭系統改造見表3。

目標：降低入窯的冷風量，根據經驗每增加1m3冷風量，需耗用62g的煤粉，減小煤粉輸送管道直徑，雙風機改為單風機，降低風機流量和電機功率，降低煤耗、電耗；更換新型低氮燃燒器，提高燃燒器的推力，改善窯頭的熱力強度、降低NOx和抗系統波動能力。

（2）窯尾系統改造見表4。

目標：降低風機流量、壓力、電機功率和減小煤粉輸送管道，分解爐燃燒器由普通的管道式改為旋流燃燒器，提高煤粉的擴散度，改善爐內燃燒效率。

2.4 改造目標（見表5）

3 投資收益

3.1 投入

通過對窯頭燃燒器、分解爐燃燒器、供煤管道、供煤風機、凈風機以及預熱器翻板閥的更新改造，共計投入222.5萬元。

表1 主機規格及參數

表2 同窯型生產線主要運行指標對比

3.2 改造效果驗證

項目于2017年9月完成改造工作，10月27日窯系統恢復生產投入運行，通過不斷的調整、優化，供煤過程中頻繁沖煤、斷煤的問題得到徹底解決，燃燒器效率明顯改善，熱工制度穩定，窯產能、效能逐步發揮，熟料質量提升明顯。為了進一步驗證改造的效果，對系統進行評價，邀請第三方南京化工大學進行了窯系統的熱工標定，3天標定期間與改造前的數據對比見表6。

3天的熱工標定數據可以看出，窯系統在連續運轉正常的情況下，通過實物盤點后平均產量5 369.93t/d，較改造前提高了525.29/d，達到≥5 200t/d的改造目標，標煤耗、熟料綜合電耗、熟料f-CaO合格率以及28天抗壓強度較改造前得到很大的改善，熟料3天抗壓強度未達到技改目標，但通過不斷調整，2月份以后指標均超過31MPa。

3.3 產出

（1）節煤效益。

改造后噸熟料標準煤耗下降2.18kg，以2017年購入實物煤970元/t，熱值5 100kcal/kg計算，噸熟料用煤成本下降：7 000/5 100×2.18×970/1 000=2.9元/t，按年生產熟料115萬t計算，年受益333.5萬元。

（2）節電。

①窯頭供煤風機功率降低：185+185-55=315kW。

②窯尾供煤風機功率降低：185-90=95kW。

③一次風機功率降低：185-110=75kW。

綜合用電功率下降了485kW，2018年1～5月份累計熟料綜合電耗為62.86kWh/t，較技改前降低了3.01kWh/t，按年產熟料115萬t平均電價0.38元/度進行計算，節電費用：115×3.01×0.38=131.5（萬元）。

表3 窯頭系統改造前后參數

表4 窯尾系統改造前后參數

表5 改造前后熟料情況

（3）其它方面。

熟料產量增加后帶來的效益和熟料強度提高后，混合材摻量增加帶來的效益，暫不作計算。

（4）投資回收期。

①年受益： 約465萬元。

②技改投資：約 222.5萬元。

③投資回收期：約175天，合5.7個月。

4 結 論

通過本次對回轉窯供煤系統的優化改造，解決了生產過程中頻繁沖煤、斷煤的問題，改善了回轉窯熱工制度的穩定性，窯產得到了提高；同時，優化了供煤管道的直徑和配風系統，減少過剩冷空氣的帶入以及裝機功率降低，降低了煤耗、電耗；通過燃燒器的更新改造，推力加強，窯頭火焰形狀好呈橘白色，有剛度，黑火頭約長10～20cm，窯前比較亮，溫度比較高，燃燒效率提高，改善了熟料的質量，取得了較好的改造效果。