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烧成系统局部优化提产改造的实践
周文良
四川省峨边西南水泥有限公司，四川乐山 614300
摘要 为了提高2500t/d熟料生产线的产量，把着眼点放在分解炉性能的优化上。一是优化分解炉的供风，二是优化煤粉的燃烧和生料的均布，以实现煤粉的充分燃烧和碳酸钙更高的分解率。具体措施是：更换回转窑主减速机，提高烟室缩口实际的通风截面积，烟室及其缩口选用纳米隔热材料和抗结皮微晶板，调整煤管位置和分解炉进煤速度，优化分解炉撒料装置的结构和位置。改造后，回转窑月平均熟料产量稳定在3300d/t以上。
关键词 烧成系统 提高产量 窑速 烟室缩口 煤管位置 进煤速度 撒料装置
0引言
预分解窑熟料生产技术近年来突飞猛进，很多生产线经过不断的持续改进，熟料的实际日产量都较设计产量有了大幅度的提高。为了提高我公司2010年投产的2500t/d熟料生产线的产量，我们把着眼点放在分解炉性能的优化上。一是优化分解炉的供风，二是优化煤粉的燃烧和生料的均布，以实现煤粉的充分燃烧和碳酸钙更高的分解率。实施改造后，回转窑月平均熟料日产量稳定在3300t以上，取得了较好的提产效果。
1 原工艺系统状况
1.1烧成系统主机设备配置情况
烧成系统主机设备性能指标见表1。
表1 烧成系统主机设备性能指产标
1.2局部优化改造前生产基本情况
未进行烧成系统局部优化前，回转窑熟料日产量2900t/d左右。入窑生料分解率平均在91%左右，回转窑最高转速4.05 r/min，熟料游离钙、升重等产品质量也基本在可控范围。熟料日产量3000t以上，明显感觉回转窑内通风不足，并伴有轻微的黄心料出现。分解炉温度出现倒挂现象。C1出口废气中CO含量从1000ppm上升到2000ppm以上。C1出口温度超过330℃。
2 改造措施
2.1 分解炉供风的优化
2.1.1分解炉供风的制约因素
分解炉供风在不考虑漏风的情况下来自两部分：一部分来自回转窑内通风；另一部分来自三次风。在原料和燃料不变的情况下，回转窑产量的高低同这两部分的总风量近似正比例关系。要想增加回转窑产量，必须增加回转窑内用风和三次风，即高温风机转速要增加，回转窑内通风与三次风比例还要合适。我公司2500t/d的三次风管内径为1950mm，通常开度只有40%~50%。早期的预分解窑超产不多，多数三次风阀开度35%~45%[1]。随着回转窑产量的不断提高，烧成系统用煤量的上升， 对回转窑内用风和三次风用风需求都呈上升趋势。三次风阀开度大小主要是根据回转窑内的煅烧情况进行调整，随时需要保持窑内通风和三次风的合理平衡。影响窑内通风能力大小的主要因素有两个方面：回转窑内物料的填充率和烟室缩口截面积大小。高温风机转速和窑产量一定的情况下，回转窑内物料填充率高，窑内通风面积小，此时要保持窑内通风就需要减小三次风阀开度；回转窑内物料填充率低，窑内通风面积大，就需要增加三次风阀开度。高温风机转速和窑产量一定的情况下，烟室缩口面积增大，三次风阀开度需要增加；烟室缩口面积减小，三次风阀开度需要减小。由于三次风阀在达到设计产量的情况下开度一般在50%以下，三次风管的通风能力足够。回转窑物料填充率、烟室缩口的面积是影响三次风阀开度的主要因素。降低回转窑窑内物料填充率，合理增加烟室缩口面积是增加回转窑产量的必要条件。在回转窑用风匹配的情况下，增加高温风机转速，增加三次风阀开度，更多的三次风进入分解炉为分解炉内煤粉燃烧提供足够的氧气，从而提高回转窑产量。同时由于三次风阀开度增加，更多的二三次风得以利用，煤耗也会下降。
2.1.2 改造措施
（1）提高回转窑转速。
在回转窑产量一定的情况下，回转窑转速越高，物料在窑内停留时间越短，窑内的物料填充率越低。更换回转窑主减速机，回转转速从原来的最高4.05r/min增加到4.48r/min。回转窑转速增加，回转窑内物料填充率降低，回转窑所需的功率增加很小，不需要更换主传动电机。
（2）回转窑烟室及缩口的改造。
烟室缩口实际通风的截面积与两个方面有关系：一方面是烟室砌筑完成后的烟室缩口截面积；另一方面是在正常生产期期间，烟室缩口的实际使用截面积。由于烟室温度在1050℃左右，物料在此发粘，多数时候有一定量的结皮料粘结于烟室缩口上，所以烟室缩口的实际使用面积会小于它砌筑完成后的截面积。
回转窑烟室与烟室缩口之间连接采用天圆地方的连接方式。此种连接方式，烟室顶部不易结皮[1]，但烟室面积小。改造成烟室与烟室缩口直接垂直相连，增加烟室面积。
扩大烟室缩口截面积：原来烟室缩口直径2050mm,浇注料总厚度350mm,实际有效内径1700mm，此缩口截面积，在回转窑产量达到设计产量的情况下还能适应。回转窑提产以后，烟室缩口对回转窑进一步提产形成制约。在不改变烟室缩口直径的情况下，采用两种新型材料来增加烟室缩口的实际使用面积。一种是隔热材料：采用30mm厚新型纳米隔热材料代替原来65mm的硅酸钙板，降低隔热材料厚度；另一种是在烟室及烟室缩口内最里层铺设一层抗结皮微晶板，减小烟室及烟室缩口结皮量，增加烟室缩口在正常生产期间的实际使用面积。烟室缩口仅铺设隔热板和微晶板。烟室也铺设隔热材料和微晶板，两者之间仍然使用浇注料，总的厚度与原来一样。改造前后的烟室及缩口示意图如图1（详见2020年第三期《新世纪水泥导报》）。改造前后烟室缩口材料铺设示意图如图2（详见2020年第三期《新世纪水泥导报》）。改造前烟室缩口通风截面积2.27m2，改造后烟室缩口通风截面积2.83m2，增加了0.56m2。
2.2 分解炉的局部改造
2.2.1 喷煤管的优化改造
2019年4月之前，公司使用收到基发热量5000kcal/kg,挥发份28%的煤。2019年5月开始，使用收到基发热量5500kcal/kg，挥发份30%的煤。挥发份相近的情况下，回转窑上使用热值较高的煤，窑产量或多或少的都有所提高。但我公司自从使用热值较高的煤以后，回转窑的产量未见提高，反而是分解炉喷煤管附近结皮比原来严重得多。喷煤管出口与浇注料平齐，每次分解炉结皮部位都在喷煤管周边，在煤管位置合理的情况下，喷煤管出口进煤速度过低是其主要原因。原来煤粉热值低，挥发份低，煤粉着火速度慢，喷煤管出口进煤速度低一些影响不大，但在煤粉热值提高和挥发份提高以后，煤粉燃烧速度变快，此时如果喷煤管进煤的速度低，煤粉容易在喷煤管出口处就开始燃烧，形成局部高温结皮。结合窑尾送煤管主管道改为内径189mm的改造，将入分解炉的两根喷煤管由原内径165mm改为140mm，喷煤管出口从原来的与浇注料平齐改为高出浇注料20mm。
2.2.2分解炉撒料的优化改造
（1）分解炉撒料装置的优化改造。
入分解炉生料采用撒料板的形式进行入炉生料的分散。撒料板在回转窑产量不高的早期还可以适应。随着回转窑产量的提高，对撒料效果的要求也在逐渐提高。针对普通撒料板的不足，将撒料板更改为撒箱的形式，用耐热钢制作的新型撒料板，除了具有原有撒料板的作用外，撒料板上有导流槽，能起到很好的分散物料的作用。在撒料板伸出浇注料的部分还开有小孔，在生料未离开撒料板前起到部分预分散的作用。
（2）分解炉撒料位置的优化改造。
原有撒料板位于分解炉锥部与直筒相交线的位置。此位置过低，不利于物料分散。在垂直方向上与喷煤管位置过近，生料与煤粉过早接触，不利于分解炉内煤粉的燃烧。
将入分解炉撒料台位置在原来基础上垂直向上提高1m，入炉生料有足够的下落空间。撒料装置改进前后如图3（详见2020年第三期《新世纪水泥导报》）。
3 优化改造后的效果
烧成系统的局部优化完成后，2019年10月、11月、12月连续三个月的月平均熟料日产量分别为3341t、3363t、3330t。提产后未出现分解炉温度倒挂现象。C1出口废气中CO含量能稳定的控制在1000ppm以下。C1出口温度不超过320℃，多数时候在315℃以下。分解炉内结皮现象消失。烟室及烟室缩口铺设的微晶板表面，结皮量大幅度减少，长时间不需要人工清理，保证了较好的通风效果。入窑生料分解率由原来的91%左右上升到95%～96%（早期的预分解窑要求入窑生料分解率控制在95%以下）。回转窑提产后，窑内通风良好，未出现过熟料黄心料的情况。回转窑提产及煤粉在分解炉的燃烧完全，熟料标煤耗由上半年的115kg以上下降到年末110kg以下，运行稳定，节能效果明显。
4 结束语
本次系列优化改造，除了更换回转窑转主减速机外，并没有大的设备投入。更多的是针对回转窑提产的部分瓶颈进行了局部优化。入窑生料分解率提高到95%以上，尤其是采用新型材料解决了烟室的结皮问题，为取得较好的提产节能效果提供了更好的保证。
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