12000t/d水泥熟料生產(chǎn)線三次風(fēng)管的優(yōu)化改造*

張宗見，軒紅鐘，張長樂，李志強，徐寅生

（安徽海螺建材設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241070）

0 引言

分解爐是水泥預(yù)分解窯熟料煅燒耦合實現(xiàn)燃料燃燒、傳熱傳質(zhì)、碳酸鹽分解和污染控制的關(guān)鍵裝置，而三次風(fēng)與煤料的合理匹配直接影響分解爐內(nèi)燃料燃燒、生料分解和污染物釋放性能。本文通過分析W工廠12000t/d水泥熟料線三次風(fēng)管運行中存在的問題，通過分析計算，提出三次風(fēng)管優(yōu)化改造具體措施。

1 三次風(fēng)管原始設(shè)計及運行存在問題

該生產(chǎn)線原始設(shè)計三次風(fēng)管分風(fēng)脫氮，分上下兩層（每層兩路），共四路進(jìn)入分解爐（便于底部形成還原區(qū)域），見圖1。實際生產(chǎn)中，由于該種操作分解爐內(nèi)存在大量的煤粉不完全燃燒，分解爐出口CO含量很高，業(yè)主為確保煤粉在爐內(nèi)的充分燃燒，上部分風(fēng)閥門已關(guān)閉（不再使用），只有下面兩路風(fēng)進(jìn)入分解爐。

在燒成系統(tǒng)穩(wěn)定運行工況下，2017年與2018年我公司分別兩次對該生產(chǎn)線三次風(fēng)管運行參數(shù)進(jìn)行熱工標(biāo)定檢測，并結(jié)合業(yè)主公司反饋，查找三次風(fēng)管運行情況及存在問題。表1為兩次熱工標(biāo)定期間三次風(fēng)管運行情況，由表1可見：

圖1 原始設(shè)計的三次風(fēng)管入分解爐走向布置圖

（1）標(biāo)定期間三次風(fēng)壓力為-800 Pa（三次風(fēng)管清料后短期可控制在-500 Pa），一般控制在-300 Pa以內(nèi)，說明目前運行中三次風(fēng)管阻力偏大；另外，據(jù)工廠反饋，窯正常運行期間三次風(fēng)管有積料存在，大約1.0 m左右厚度。

（2）經(jīng)業(yè)主公司反饋，目前三次風(fēng)管（上部）分風(fēng)處閘閥關(guān)閉，三次風(fēng)全部進(jìn)入分解爐錐部供風(fēng)。該處存在直角彎頭，影響入爐三次風(fēng)通暢，增加系統(tǒng)阻力；

（3）結(jié)合標(biāo)定數(shù)據(jù)計算，三次風(fēng)管主管道風(fēng)速為27.5m/s；入爐三次風(fēng)截面風(fēng)速約為34.3m/s，一般三次風(fēng)設(shè)計風(fēng)速為17～20m/s，說明三次風(fēng)速偏大。

（4）分析目前三次風(fēng)速偏高原因，最初設(shè)計三次風(fēng)分上下兩層，四路進(jìn)入分解爐，但目前操作中，為確保煤粉在爐內(nèi)的充分燃燒，上部分風(fēng)已關(guān)閉（不再使用），只有下面兩路風(fēng)入爐。最終，入爐三次風(fēng)管（支管）截面風(fēng)速增加。

表1 標(biāo)定期間三次風(fēng)管截面風(fēng)速

2 三次風(fēng)管優(yōu)化改造方案

針對該12000t/d生產(chǎn)線三次風(fēng)管目前運行情況及存在的問題，提出以下三次風(fēng)管改造技術(shù)方案。

2.1 方案一

三次風(fēng)管局部優(yōu)化改造（保持單根主風(fēng)管不變），見表2。

表2 三次風(fēng)管截面風(fēng)速核算表

（1）眾所周知，阻力與風(fēng)速成平方關(guān)系，通過核算該生產(chǎn)線三次風(fēng)管風(fēng)速明顯偏大。該生產(chǎn)線三次風(fēng)管截面風(fēng)速核算數(shù)據(jù)表明，原始設(shè)計三次風(fēng)速為32.50m/s，較一般設(shè)計值25～280m/s為高。

（2）建議將三次風(fēng)管局部由目前的有效內(nèi)經(jīng)30470 mm擴(kuò)徑至30700 mm，底部三次風(fēng)支管有效直徑由目前的20200 mm擴(kuò)徑至30000 mm（入爐三次風(fēng)速控制在200m/s左右）。

（3）另外，對上部、下部三次風(fēng)管彎頭走向進(jìn)行技改，以確保三次風(fēng)管平滑過渡進(jìn)入分解爐內(nèi)，減少系統(tǒng)阻力，增加窯尾系統(tǒng)的通風(fēng)。

（4）通過以上三次風(fēng)管的局部改造，根據(jù)沿程阻力及局部阻力核算，技改后三次風(fēng)管阻力約降低300 Pa。局部改造后的三次風(fēng)管示意圖見圖2。

圖2 三次風(fēng)管局部改造示意圖

2.2 方案二

單三次風(fēng)管技改為雙三次風(fēng)管，具體風(fēng)管參數(shù)核算和對比見表3，4。

實施單三次風(fēng)管技改為雙三次風(fēng)管，建議可參照Y工廠1200000t/d熟料線的三次風(fēng)管取風(fēng)設(shè)計思想，即三次風(fēng)從窯頭罩分兩路取風(fēng)，三次風(fēng)速按照25.0 m/s左右設(shè)計，三次風(fēng)管有效直徑為2740mm。窯頭罩取風(fēng)位置及三次風(fēng)入爐風(fēng)管布置見圖3。

圖3 雙三次風(fēng)管取風(fēng)示意圖

表3 三次風(fēng)管核算表

表4 12000t/d線三次風(fēng)管對比表

3 改造效果

綜合考慮技改施工周期、工程總量及預(yù)期改造效果，該生產(chǎn)線三次風(fēng)管技術(shù)改造按照方案一實施，即保持三次風(fēng)主風(fēng)管單根不變，對窯頭取風(fēng)口三次風(fēng)管前段擴(kuò)徑改造、三次風(fēng)主風(fēng)管后段擴(kuò)徑改造、三次風(fēng)底部支路風(fēng)管擴(kuò)徑改造，并對底部風(fēng)管彎頭進(jìn)行改造。在實際生產(chǎn)中，將上部三次風(fēng)分風(fēng)停止使用，只使用底部支路三次風(fēng)進(jìn)入分解爐。預(yù)期改造后三次幾管壓力由改造前的-800 Pa降為改造后的-500 Pa，三次風(fēng)管阻力明顯降低。為進(jìn)一步降低窯尾系統(tǒng)阻力，增加窯尾系統(tǒng)的通風(fēng)，確保煤粉在分解爐內(nèi)充分燃燒提供了足夠的熱負(fù)荷、保證了分解爐對生料的預(yù)分解能力，增加了入窯生料分解率。