新型五级旋风预热器窑特点及其操纵

新型五级旋风预热器窑特点及其操作

上海宝山水泥总厂赵学勇

我厂Φ3×48.55m带五级旋风预热器的干法回转窑,(以下简称宝山窑)其悬浮预热器系统是从日本水泥公司(NCC)引进的高效节能设备。设计指标为产量2 5t/h,热耗3970kJ/kg熟料。1990年12月10～15日通过72h性能考核,实际达到产量25.62t/h,热耗3750kJ/kg熟料。自1990年7月试生产以来,由于受生料磨能力不足等原因的限制,该生产线尚未能达到设计要求,但节能效果是十分明显的。

在1991年度的试生产中,生产熟料9.765万t,平均热耗3840kJ/kg熟料,合标准煤131.3kg/kg熟料(见表1)。显然,深入探讨这一条新型干法窑的特点是很有意义的。

表1 1991年度生产情况

图1 宝山窑工艺流程

1.生料储存库;

2.可调速卸料器;

3.螺旋输送机;

4.生料提升机;

5.螺旋输送机;

6.稳流小仓;

7.双联卸料器;

8.皮带计量秤;

9.锁风螺旋输送机;10.气力提升机;11.五级旋风预热器系统;12.回转窑;13.三通道喷煤管;14.单筒冷却机;15.链斗输送机;16.颚式破碎机;17.熟料提升机;18.胶带输送机;19.半成品库;20.增湿塔;21.高温风机;22.电收尘;23.回灰螺旋输送机

1 宝山窑工艺流程

宝山窑工艺流程如图1所示。窑用生料从储存库底可控流量的卸料器卸出,经过螺旋输送机和斗式提升机送入溢流螺旋输送机,通过该机将窑用生料送入窑尾稳流小仓,多余的生料则经溢流管返回均化库。送入稳流仓的生料,经过双联式回转卸料器,进入计量皮带秤,它直接记录并显示喂入窑内的生料量。同时,也间接地反映了回转窑熟料的台时产量。经计量后的生料通过溢流锁风机送入气力提升泵,再由该泵将生料喂入第二级旋风筒的出风管道内,这样就开始了生料预热及部分分解的过程。之后进入窑内继续分解和全部烧结成熟料。熟料通过冷却机冷却,由链斗输送机输送至颚式破碎机破碎,再经过斗式提升机、皮带输送机分送至熟

料库。窑内高温废气经一级筒出口后进入增湿塔,再经过高温风机送入电除尘排空。

2 宝山窑的特点

2.1 旋风筒结构设计比较合理

首先,在旋风筒本体设计上采用了细长型结构(见图2)并采用较高的进口风速,目的在于减少气流循环次数,提高分离效率。其二,在旋风筒进口方向上,本体圆柱面采用了近似渐开线沿面,长度超过1/2圆周线,在该沿面与锥体交线处采用了具有一定角度的导向面板,目的在于降低气流阻力和减少入口水平段积料。其三,在各级旋风筒出口风管喂料口下方设置了可以控制深度和角度的撒料板,在上升管道内形成气流加速面,有效地将生料粉散开并悬浮上升,避免生料沿管壁滑落造成短路,从而较充分地进行气固之间的热交换。

由于结构设计的合理,使整个旋风筒系统具有较低的系统阻力和出口废气温度。表2列出了在性能试验期间出一级旋风筒废气温度和系统负压的平均值。

图2 旋风筒本体

表2 出一级旋风筒废气温度、压力

2.2 漏风系数小

为了防止漏风而影响预热系统的传热和分离效率,在各级旋风筒筒体与管道

之间的连接处都采用焊接。系统中人孔门和捅灰孔等也采用特殊的密封设计,使整个系统的漏风量不超过5%。

由于漏风系数小,加之上述结构设计的合理,使窑生料的表观分解率大大提高。在性能试验和实际生产中,入窑生料分解率往往超过40%设计值,高达60%左右。

2.3 有效的防堵和清堵设施

对于新型干法窑,人们最为担心的是预热器系统的结皮堵塞现象。在防堵和清堵方面,宝山窑的设计中也有独到之处,即在最易造成堵塞的3、4、5级旋风筒锥体底部设置了了锥体膨胀仓(见图3)。该仓的作用有三方面:一是减少锥体结拱作用。旋风筒收集的高温料粉易在其锥体底部结拱,由于增加了锥体膨胀仓后使旋风筒下口直径变大,锥角增大从而有效地减少了旋风筒内结拱机会。二是起减压减速作用。由于膨胀仓安装于旋风筒锥体底部及下料溜管中的物料翻板阀之间,在翻板阀开启的瞬间,有少量气流倒灌,引起锥体底部料粉二次飞扬,影响旋风筒的分离效率,而膨胀仓的设置,由于其面积骤然扩大,起到了减压减速作用;三是便于观察和清料。由于物料成分变化或者操作上波动,易在下料溜管和锥形膨胀仓内积料,在锥形膨胀仓上有较为完备的自动清堵(自动吹气)系统,便于吹堵和清料。事实证明,膨胀仓在防堵和清堵方面十分有效。

图3 膨胀仓

2.4 紧急风门与备用烟囱

在预热器系统中,在二级旋风筒排气管道顶部设置了紧急风门装置,实际它巧妙地起到了一个备用烟囱的作用。在正常生产中它处于关闭状态,只是在下列几种情况时需要开启:第一,在窑点火初期和升温阶段时打开,可以防止未完全燃烧的煤粉和CO含量较高的烟气进入高温风机和电除尘器内;第二,窑内热工制度突然被破坏,窑烧异常,出口废气温度超过350℃等;第三,在前道工序突然(临时)故障而停料养火时;第四,需要烘干窑内耐火材料和预热器内的耐火材料时。总之,在保护后道工艺设备,如高温风机、电除尘器等方面紧急风门起了较好的作用。2.5 增湿塔的设计性能比较优越

宝山窑系统中的增湿塔是从日本NCC引进的软件,国内制造。它在整体结构上呈自立圆筒型,比起国内常采用的套筒形阻力要小,在其进风口位置上,设有双层布风板,使气流均匀分布。在布风板下方设置6个水雾喷头,水压4MPa,并由同流水量自动控制,雾化效果良好,这也是该增湿塔的特点之一。由于增湿塔性能优越,因此在日常生产中,出电除尘器的排空废气颜色清淡,用肉眼几乎无法看见。

2.6 采用了较为先进的三通道喷煤管

宝山窑窑头燃烧系统是从日本引进的三通道喷煤管,它的最大特点在于风煤的混和充分,火焰的形状及长度达到较为理想的状态,同时也使一次风量减少,尤其比较适合使用劣质煤。

2.7 操作简便

宝山窑虽然比起传统干法窑来说似乎复杂得多,但具体操作起来并不困难。这是因为它设有很多监测点,每级旋风筒和风管均设有温度和压力测点,便于随时掌握判断运行状态,特别是位于一级旋风筒出口处的气体分析仪,便于掌握窑内燃烧气氛以更好控制排风大小。同时,有完备的自动记录装置,整个系统的主要参数,包