小型五级旋风预热器窑的改造
作者:边明祥，郭德选，谢代强单位:陕西省建材设计研究院汉中公路建材有限责任公司
摘要:
汉中公路建材有限责任公司的前身是城固县猫山水泥厂，1998年该公司对其厂进行购并，并将原有的1条Φ2.5m/2.7m×42m 杭州型立筒预热器窑改为Φ2.8m/2.7m×42m 五级旋风预热器窑，水泥生产能力由原来的4万t/a提高到了6万t/a。为了充分发挥该系统的作用，进一步提高回转窑的产量，2001年6月由陕西省建材设计研究院采用预分解技术对烧成系统进行改造，使熟料产量由原来的8t/h提高到14t/h(设计产量13t/h)，熟料热耗由原来的5370kJ/kg降至3964kJ/kg(设计熟料热耗4180kJ/kg)，取得了显著的经济效益。
本文就烧成系统改造情况作一介绍，供参考。
1 改造内容
1.1 分解炉的设计与选择
根据窑尾框架及位置，将分解炉设计为喷腾管道式分解炉。该分解炉炉体由低速段和高速段组成，这2部分结合起来才能满足煤粉燃烧和生料分解所需的炉容积，保证煤粉燃尽和生料的分解率。设计分解炉时，采用炉体变径和拐弯变向等方法使整个炉体分成若干节。这样既克服了喷腾炉或管道内气体和物料匀速管流引起的弊病，又增加了气料间的速度差，有利于传热和煤粉燃烧及生料分解。
该分解炉设计用煤量为系统烧成用煤量的48%～52%，设计入窑分解率为85%左右，分解炉的风速为6.0m/s，管道部分风速为13～15m/s，炉的总容积为85m3，物料在炉内的停留时间为3～5s 。
1.2 单筒冷却机的改造
将原来的Φ2.2m×22m 单筒冷却机(生产能力11t/h)改为Φ2.5m/2.2m×22m ，其中Φ2.5m扩大端的长度为12.6m ，同时对单筒冷却机内部结构做了适当改进。
1.2.1 适当增加耐火砖区长度
由于耐热钢扬料斗工作温度越高，所受到的磨损、腐蚀就越大，特别是在高于900℃时，熟料存在较强的碱蚀作用，其损坏更为频繁。因此在单筒冷却机的前段，适当延长耐火砖区，缩短扬料斗区。这虽对单筒冷却机热效率、降低出口熟料温度不利，但对提高单筒冷却机的运转率却十分有利。
1.2.2 增加扬料装置，降低熟料温度
为了降低熟料温度，充分发挥单筒冷却机热回收效率，在单筒冷却机中部、变径段和尾部分别安装了破碎齿扬料板、螺旋扬料板、槽型扬料板和弧型扬料板，保证了出料温度不高于环境温度200℃。
1.3 三次风管的设计
根据现场情况，将三次风管的进风口设在窑头罩的正上方，以7°的仰角伸向窑尾分解炉燃烧室进风口。根据计算，三次风管抽风量约为11000m3/h(标况) ，风速为4～5m/s，因而三次风管的外径考虑为Φ1200mm，有效内径为Φ850mm。
1.4 吹堵系统的改进
增加分解炉后，考虑到C4筒锥体下部及分解炉弯管处容易出现堵料，分别在两处增加双环压缩空气吹堵管，并将吹堵时间由4s 改为6s 。原各级筒吹堵间隔时间20min 改为:C2筒60min ，C3筒20min ，C4筒8min ，分解炉弯管处12min 。经过改进后，预热器系统基本上再没有出现堵料现象。
1.5 煤粉制备及煤粉计量系统的改造
原煤粉制备采用Φ1.5m×5.7m 管磨，一些小钢球、钢段被带入煤粉仓，并通过喷煤管喷入窑内，导致三风道喷煤管磨损严重，喷嘴风翅变形，内外风无法调整，经常出现冲刷窑皮现象，1根喷煤管最多使用2个月就得修补更换。因而将原管磨改为Φ1.7m×2.5m 风扫磨，一级收尘选用Φ1.35m高效旋风除尘器，二级选用原来的MDC45-5防爆除尘器。改造后煤磨的电耗由原来的90kWh/t降到65kWh/t，喷煤管的使用寿命由原来的2个月延长到1年以上，回转窑的运转率比以前大有提高。
原喂煤计量系统采用冲板流量计，由于该设备质量不过关，导致计量失准，入窑煤量忽大忽小。我们将分解炉喂煤及回转窑喂煤计量设备都采用螺旋计量秤，并采用微机调整和监控喂煤量的大小，从而保证了喂煤的稳定性。
2 试生产期间工艺参数的调整
2.1 配料方案的选择
增加分解炉后该系统与五级旋风预热器相比具有固相反应集中，烧成温度高等特点。因此应配有相适应的配料方案。
改造前熟料率值为:KH=0.92±0.01，SM=2.1±0.1，IM=1.2±0.1。改造后在采用“两高一中”的配料方案的大原则下，又考虑该厂冷却系统采用单筒冷却机，二次风温要比篦冷机低100～200℃，故SM 值不能太高，一般取2.3～2.4为宜。生产中控制:KH=0.89±0.02，SM=2.3±0.1，IM=1.4±0.1，实践证明三率值指标是比较理想的。
3 生产操作中的几点体会
3.1 实现合理用风保证窑炉用风量平衡
生产操作中，要求稳定喂入生料量和煤量，并要调节好系统用风量，使系统的各个部分压力、温度相对稳定。生产中体会到，若要增强烧点火力，采用增加窑头用煤量的方法易导致窑内煤粉不完全燃烧现象，特别是窑尾出气口气体的空气过剩系数α
1.15之间，分解炉出口空气过剩系数α应控制在1.10～1.20较合适。
3.2 保证入窑分解率是提高产量的关键
试产初期，由于操作工不熟练，入窑物料分解率只有60%左右，造成熟料不是欠烧就是C4筒锥体堵塞，因而减少了料流量。通过一段时间探索，认为引起上述原因主要是调节失控，入窑煤量过大，使分解炉没有充分发挥作用，通过及时调整喂煤量(窑炉喂煤量原为54∶46，变为50∶50) ，同时适当开大三次风管调节阀门，使得窑尾温度控制在900℃以上，出分解炉的温度达到870℃左右时，分解炉内煤粉燃烧完全，入窑物料分解率可保证在80%～85%。
3.3 参照热工仪表，实现量化控制
试产初，有的岗位工不习惯仪表操作，而是凭经验判断窑况，出现过2次误判。因此要求岗位工随时观察热工仪表，实现量化控制。一般情况下，生产正常，各部位风温、风压参数范围见表1。当系统出现紊乱，上述参数超过正常范围，岗位工应及时调整。一般说来只要精心调整窑头罩压力、窑尾温度、分解炉出口温度、C1筒出口温度和压力，使这5个参数尽快正常，预热器其它各级的温度和压力随着微调整煤、料量即可自然回到正常范围。
3.4 提高窑转速，实施“薄料快转”
试产期间，将窑的转速由1.0～1.5r/min调整到2.5～3.5r/min，熟料产质量明显上升，窑皮坚固而不易脱落，熟料球致密，升重合格率明显提高。
4 不足之处
1) 单筒冷却机进料端采用了迷宫式密封装置，实践证明不太合适，单筒冷却机进料端所溅出来的物料多为颗粒状熟料，落入迷宫后很容易造成排料不畅，而发生卡阻，使单筒冷却机运行阻力增大。目前准备将迷宫式密封改为压条式密封。
2)窑尾高温风机(风量为70000m3/h)没有更换，正常生产时，风机风门开度都在70%～75%，基本上能满足生产要求。若开度稍大一点就会引起风机振动或跳闸，限制了窑产量的进一步提高。若有条件可将风机更换。
5 技改效果及经济效益
该项目停产施工2个月，于2001年10月25日投入试生产，总投资225万元。
注：改造前后为2001年5月份平均值；改造后为2001年11月20日~12月17日正常生产期间平均值。 窑系统进行改造后收到了良好的效果，窑与单筒冷却机的效率比较理想。从表3中可看出，熟料产量超过设计产量1.02t ，熟料产量增幅为75.25%，熟料热耗降幅为27%，熟料电耗降幅为18%。照此计算，每年可增产水泥5.6万t ，增加效益168万元，熟料成本较改造前降低了26元/t，每年节省262万元，总计每年增加效益450万元，半年内可收回投资，经济效益十分可观。
新闻来源：中国水泥网
2007-05-09
小型五级旋风预热器窑的改造
作者:边明祥，郭德选，谢代强单位:陕西省建材设计研究院汉中公路建材有限责任公司
摘要:
汉中公路建材有限责任公司的前身是城固县猫山水泥厂，1998年该公司对其厂进行购并，并将原有的1条Φ2.5m/2.7m×42m 杭州型立筒预热器窑改为Φ2.8m/2.7m×42m 五级旋风预热器窑，水泥生产能力由原来的4万t/a提高到了6万t/a。为了充分发挥该系统的作用，进一步提高回转窑的产量，2001年6月由陕西省建材设计研究院采用预分解技术对烧成系统进行改造，使熟料产量由原来的8t/h提高到14t/h(设计产量13t/h)，熟料热耗由原来的5370kJ/kg降至3964kJ/kg(设计熟料热耗4180kJ/kg)，取得了显著的经济效益。
本文就烧成系统改造情况作一介绍，供参考。
1 改造内容
1.1 分解炉的设计与选择
根据窑尾框架及位置，将分解炉设计为喷腾管道式分解炉。该分解炉炉体由低速段和高速段组成，这2部分结合起来才能满足煤粉燃烧和生料分解所需的炉容积，保证煤粉燃尽和生料的分解率。设计分解炉时，采用炉体变径和拐弯变向等方法使整个炉体分成若干节。这样既克服了喷腾炉或管道内气体和物料匀速管流引起的弊病，又增加了气料间的速度差，有利于传热和煤粉燃烧及生料分解。
该分解炉设计用煤量为系统烧成用煤量的48%～52%，设计入窑分解率为85%左右，分解炉的风速为6.0m/s，管道部分风速为13～15m/s，炉的总容积为85m3，物料在炉内的停留时间为3～5s 。
1.2 单筒冷却机的改造
将原来的Φ2.2m×22m 单筒冷却机(生产能力11t/h)改为Φ2.5m/2.2m×22m ，其中Φ2.5m扩大端的长度为12.6m ，同时对单筒冷却机内部结构做了适当改进。
1.2.1 适当增加耐火砖区长度
由于耐热钢扬料斗工作温度越高，所受到的磨损、腐蚀就越大，特别是在高于900℃时，熟料存在较强的碱蚀作用，其损坏更为频繁。因此在单筒冷却机的前段，适当延长耐火砖区，缩短扬料斗区。这虽对单筒冷却机热效率、降低出口熟料温度不利，但对提高单筒冷却机的运转率却十分有利。
1.2.2 增加扬料装置，降低熟料温度
为了降低熟料温度，充分发挥单筒冷却机热回收效率，在单筒冷却机中部、变径段和尾部分别安装了破碎齿扬料板、螺旋扬料板、槽型扬料板和弧型扬料板，保证了出料温度不高于环境温度200℃。
1.3 三次风管的设计
根据现场情况，将三次风管的进风口设在窑头罩的正上方，以7°的仰角伸向窑尾分解炉燃烧室进风口。根据计算，三次风管抽风量约为11000m3/h(标况) ，风速为4～5m/s，因而三次风管的外径考虑为Φ1200mm，有效内径为Φ850mm。
1.4 吹堵系统的改进
增加分解炉后，考虑到C4筒锥体下部及分解炉弯管处容易出现堵料，分别在两处增加双环压缩空气吹堵管，并将吹堵时间由4s 改为6s 。原各级筒吹堵间隔时间20min 改为:C2筒60min ，C3筒20min ，C4筒8min ，分解炉弯管处12min 。经过改进后，预热器系统基本上再没有出现堵料现象。
1.5 煤粉制备及煤粉计量系统的改造
原煤粉制备采用Φ1.5m×5.7m 管磨，一些小钢球、钢段被带入煤粉仓，并通过喷煤管喷入窑内，导致三风道喷煤管磨损严重，喷嘴风翅变形，内外风无法调整，经常出现冲刷窑皮现象，1根喷煤管最多使用2个月就得修补更换。因而将原管磨改为Φ1.7m×2.5m 风扫磨，一级收尘选用Φ1.35m高效旋风除尘器，二级选用原来的MDC45-5防爆除尘器。改造后煤磨的电耗由原来的90kWh/t降到65kWh/t，喷煤管的使用寿命由原来的2个月延长到1年以上，回转窑的运转率比以前大有提高。
原喂煤计量系统采用冲板流量计，由于该设备质量不过关，导致计量失准，入窑煤量忽大忽小。我们将分解炉喂煤及回转窑喂煤计量设备都采用螺旋计量秤，并采用微机调整和监控喂煤量的大小，从而保证了喂煤的稳定性。
2 试生产期间工艺参数的调整
2.1 配料方案的选择
增加分解炉后该系统与五级旋风预热器相比具有固相反应集中，烧成温度高等特点。因此应配有相适应的配料方案。
改造前熟料率值为:KH=0.92±0.01，SM=2.1±0.1，IM=1.2±0.1。改造后在采用“两高一中”的配料方案的大原则下，又考虑该厂冷却系统采用单筒冷却机，二次风温要比篦冷机低100～200℃，故SM 值不能太高，一般取2.3～2.4为宜。生产中控制:KH=0.89±0.02，SM=2.3±0.1，IM=1.4±0.1，实践证明三率值指标是比较理想的。
3 生产操作中的几点体会
3.1 实现合理用风保证窑炉用风量平衡
生产操作中，要求稳定喂入生料量和煤量，并要调节好系统用风量，使系统的各个部分压力、温度相对稳定。生产中体会到，若要增强烧点火力，采用增加窑头用煤量的方法易导致窑内煤粉不完全燃烧现象，特别是窑尾出气口气体的空气过剩系数α
1.15之间，分解炉出口空气过剩系数α应控制在1.10～1.20较合适。
3.2 保证入窑分解率是提高产量的关键
试产初期，由于操作工不熟练，入窑物料分解率只有60%左右，造成熟料不是欠烧就是C4筒锥体堵塞，因而减少了料流量。通过一段时间探索，认为引起上述原因主要是调节失控，入窑煤量过大，使分解炉没有充分发挥作用，通过及时调整喂煤量(窑炉喂煤量原为54∶46，变为50∶50) ，同时适当开大三次风管调节阀门，使得窑尾温度控制在900℃以上，出分解炉的温度达到870℃左右时，分解炉内煤粉燃烧完全，入窑物料分解率可保证在80%～85%。
3.3 参照热工仪表，实现量化控制
试产初，有的岗位工不习惯仪表操作，而是凭经验判断窑况，出现过2次误判。因此要求岗位工随时观察热工仪表，实现量化控制。一般情况下，生产正常，各部位风温、风压参数范围见表1。当系统出现紊乱，上述参数超过正常范围，岗位工应及时调整。一般说来只要精心调整窑头罩压力、窑尾温度、分解炉出口温度、C1筒出口温度和压力，使这5个参数尽快正常，预热器其它各级的温度和压力随着微调整煤、料量即可自然回到正常范围。
3.4 提高窑转速，实施“薄料快转”
试产期间，将窑的转速由1.0～1.5r/min调整到2.5～3.5r/min，熟料产质量明显上升，窑皮坚固而不易脱落，熟料球致密，升重合格率明显提高。
4 不足之处
1) 单筒冷却机进料端采用了迷宫式密封装置，实践证明不太合适，单筒冷却机进料端所溅出来的物料多为颗粒状熟料，落入迷宫后很容易造成排料不畅，而发生卡阻，使单筒冷却机运行阻力增大。目前准备将迷宫式密封改为压条式密封。
2)窑尾高温风机(风量为70000m3/h)没有更换，正常生产时，风机风门开度都在70%～75%，基本上能满足生产要求。若开度稍大一点就会引起风机振动或跳闸，限制了窑产量的进一步提高。若有条件可将风机更换。
5 技改效果及经济效益
该项目停产施工2个月，于2001年10月25日投入试生产，总投资225万元。
注：改造前后为2001年5月份平均值；改造后为2001年11月20日~12月17日正常生产期间平均值。 窑系统进行改造后收到了良好的效果，窑与单筒冷却机的效率比较理想。从表3中可看出，熟料产量超过设计产量1.02t ，熟料产量增幅为75.25%，熟料热耗降幅为27%，熟料电耗降幅为18%。照此计算，每年可增产水泥5.6万t ，增加效益168万元，熟料成本较改造前降低了26元/t，每年节省262万元，总计每年增加效益450万元，半年内可收回投资，经济效益十分可观。
新闻来源：中国水泥网
2007-05-09