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2017年12月07日 10:53:25
预分解窑烧成系统的技改
0 引言
      我公司回转窑预分解系统为天津院设计的5000t/d在线预分解系统,采用双列5级旋风预热器+DD分解炉,配套Ø4.8×72m回转窑和119.3m2篦冷机,设计生产能力5000t/d,于2004年10月投产。经过8年的生产实践,产能已经远超过设计产量,实际产量5900t/d,标煤耗≥110kg/t-cl。现有预分解系统的生产及工艺数据见表1、表2。
 
 
       受当时烧成技术的制约,该系统的设计也存在一定的局限,回转窑的基本运行状况以及主要存在问题如下:
     (1)C1出口风温350~360℃,明显偏高,其余各级旋风筒温度梯度基本正常。
     (2)分解炉出口温度890~910℃,C5旋风筒出口温度910~920℃。
     以上两组数据明显偏高,是导致C1出口风温高的主要原因。分析认为:煤粉在分解炉内燃烧不充分,随气、料进入C5后继续燃烧换热,导致C5出口温度和整个预分解系统出口温度偏高;分解炉出口、C5出口及下料管温度倒挂。
     (3)三次风分两路进分解炉,风量靠高温闸阀控制,不能均衡量化,造成分配失衡,影响分解炉内流场的稳定性;
       三次风管在框架内的水平长度为34.4m,并有4个90o弯头,造成管壁衬料磨损、管内积灰;
       三次风进口在分解炉直筒部位,喂煤点在进风口上部,占用了3m左右的直筒高度,减少了分解炉的有效容积。原三次风管接口位置在分解炉的锥体部分之上,占用2.3m高度的直筒,没有充分利用分解炉的有效容积,缩短了三次风在分解炉内的停留时间。
    (4)各级旋风筒间的连接风管上的撒料装置安装位置偏高,物料进入换热管道后的的运动距离较短、气、料换热时间不充足。
     当产量达到5900t/d时,分解炉容积不足,温度倒挂比较严重,预热器的换热交换功能被削弱,熟料烧成热耗增加。
1 技改方案
1.1 分解炉改造
     原分解炉直筒高度只有22m,而且被三次风管接口占用了3m左右!,总容积偏小,必须扩大分解炉容积。
加高后的分解炉保留大部分壳体,比原分解炉增高12.5m,原分解炉直筒部分有效容积823m3,加高后增加了467m3,比原有效容积增加了57%,达到1290m3。
     熟料产量5900t/d时,原分解炉内气体停留时间为2.2s,加高分解炉后,气体停留时间为3.6s。
1.2 增设分解炉-C5旋风筒管道
     分解炉加高后出风口位置向上移动了13m左右由于框架梁的限制,鹅颈管若设计成圆柱体,其截面积较小将不能满足要求,只能根据框架梁的位置把鹅颈管设计成长方体,才能获得最大的截面积。
      鹅颈管主体截面是5.4×4.4m长方形,总高度18m,有效容积330m3。增设鹅颈管后,熟料产量5900t/d时,管内气体停留时间为1.0s。.
     技改后,分解炉+鹅颈管的有效容积达到1620m3,比之前增加了97%。对煤粉燃烧、气固换热、和CaCO3分解率等均有明显改善作用,整个预热器的气体温度整体下降。
 
1.3更换C5旋风筒蜗壳
    原分解炉出风口与C5旋风筒通过平管道相联,增设鹅颈管后必须对C5蜗壳进风口方向进行改动。原C5旋风筒蜗壳是270o三心结构+等高锥体,偏心距450mm,这种结构形式在新建生产线上已不采用了。经推算,原C5旋风筒进风口有效截面积为8.1m2,熟料产量5900t/d时,截面风速为≥22m/s,明显偏大。新蜗壳采用三心结构+等角变高锥体,增大进风口截面积,使截面风速≤19m/s。配套的内筒也随之进行调整。
更换较大的蜗壳和内筒,降低了C5旋风筒的气体阻力,并使全系统的气体阻力降低。
1.4 改造分解炉与三次风管接口
     将三次风管改为单路进分解炉,通过1台高温闸阀调节风量,将与分解炉接口位置移至分解炉锥体部分,偏心侧旋入炉。燃烧器的位置下移2m。原C4旋风筒分两路下料与分解炉接口,拟保留位置较低的下料点,弃用位置较高的接口。
     技改后简化了工艺流程,三次风的风量容易控制。三次风管在框架内长度缩短为8.2m,且无急弯,减少了水平积灰段长度和气体阻力。减少了壳体表面散热和漏风点; 
三次风管从分解炉锥体部位侧旋进入,与缩口分解炉底部上升窑气相遇,产生喷旋结合气流,有利于气、料、煤的混合;进风位置下移可增加气流在炉内的运动距离和气料煤混合换热时间;C4下料点和燃烧器的位置下移,增加了料煤在炉内的运动距离,等于又增加了2m的分解炉有效高度。
1.5 预热器部分改造
    预分解系统的气体阻力主要是由预热器部分产生,经计算,改造后预热器直筒截面风速最大值为5.9m/s,各级风管截面风速最大值为16.6m/s,虽然相对于目前各设计院的设计值略大,但作为技改项目属于正常范围,不必对预热器部分做较大改动,仅在局部技改。
 

      (1)更换各级上升风管上撒料箱,降低撒料箱位置
     原有的撒料装置底部距离旋风筒出风口2m位置,是出于防止物料撒入风管后“短路”落入旋风筒考虑而设计的。目前的产量为5900t/d,上升风管内风速大于设计值,对物料的悬浮能力增大,排除了物料“短路”的现象。技改仅更换为新型扩散式撒料装置,使物料分散更均匀,提高换热效率。
     在保证内筒完整的情况下,物料撒入风管的位置尽量降低,这样可增加物料在换热管道里的停留时间。
     (2)处理漏风点、检修各级锁风阀
由于经过长年生产,检修门、捅料孔、连接法兰等存在不同程度的漏风,在技改时统一进行了处理。对各级锁风阀进行检修,有损坏的阀板全部更换。
1.6  窑头窑尾燃烧器
     根据改造要达到的技术指标及燃料特点,确定窑头采用性能先进的HP强涡流型多通道燃烧器替换现有燃烧器,分解炉采用两台三通道燃烧器,详细改造内容如下:
    (1)HP强涡流型大推力多通道燃烧器利用现有移动行走装置,现有送煤风机;更换窑头净风机,更换柴油点火助燃系统。
    (2)分解炉采用两台三通道燃烧器替换现用的燃烧器。新增两台窑尾燃烧器净风机,利用现有送煤风机。
2 技改后系统运行情况
 

3 项目效益情况
    经过半年多的生产比较,窑台时产量由原来的238.25t提高至现在的251.06t。五级筒出口和下料管温度比分解炉出口低10-20℃左右,一级筒出口温度比以前低了20到30℃。
改造后,窑平均熟料烧成标煤耗由≥112kg/t-cl降为108kg/t-cl,吨熟料实物煤耗从147.61kg下降至142.25kg,下降了5.36kg,吨熟料工序电耗下降2.18度,吨熟料发电量降低2.87度,合计熟料实物煤耗降低5.36+2.18-2.87=4.67kg,按年生产熟料170万吨熟料计算,年可节约170 *0.00467 =7752吨实物煤。
4 仍存在的问题
      (1)一级筒出口温度目前基本在335度左右,温度偏高,与设计要求的310度,还有一定的改造空间。
      (2)原设计图纸中三次风管与分解炉接口位置存在拐角,生产实际中磨损较大。停机时已将侧面进风口拉直,目前使用情况较好。
      (3)生产大半年以来,实际标煤耗为108-111公斤,与设计要求的106公斤有较大差距。
      (4)改造配套备件中更换的翻板阀存在漏风问题,密封效果不好.在以后变更解决。
5 结论
       通过合肥院对烧成系统的技改,系统产量、煤耗,热耗等有了明显的改观,达到了节能、降耗的目的
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