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    新型干法窯的目標(biāo)產(chǎn)量推導(dǎo)及其工程實(shí)踐

    2007-06-07 00:00
    關(guān)于新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量,不同的科研機(jī)構(gòu)和學(xué)者有著不同的看法,也先后歸納出的多種不同的計(jì)算公式,在不同的歷史時(shí)期,對(duì)新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)起到了重要的指導(dǎo)作用。 

    新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)不是狹義上的窯外分解技術(shù),其技術(shù)的發(fā)展不僅與預(yù)熱分解系統(tǒng)不斷優(yōu)化密切相關(guān),還與回轉(zhuǎn)窯、燃燒器、冷卻機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、窯的密封裝置、燒成系統(tǒng)鎖風(fēng)閥等生產(chǎn)裝備的改進(jìn),與耐溫、隔熱、耐磨、耐腐等新型材料的不斷開(kāi)發(fā)研制,與原料預(yù)均化技術(shù)、生料均化技術(shù)、高效破碎與粉磨技術(shù)、電子計(jì)量及控制技術(shù)、X熒光分析在線檢測(cè)技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制儀表等技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。因此隨著新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高,早期提出的那些經(jīng)典公式與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)生產(chǎn)水平相比,存在了較大的偏差。 

    當(dāng)代的科研機(jī)構(gòu)和學(xué)者,如南京工業(yè)大學(xué)李昌勇和武漢理工大學(xué)李建錫等,在提高新型干法窯產(chǎn)量方面作了重要研究工作。筆者在前人的研究工作基礎(chǔ)上,在挖掘回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力、大幅度提高新型干法回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量方面作了進(jìn)一步實(shí)踐工作,并已經(jīng)取得較好的實(shí)踐效果。根據(jù)實(shí)踐中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn),筆者深刻地感到新型干法技術(shù)是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程,無(wú)論在哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)“瓶頸”都會(huì)影響產(chǎn)量的提高,只有在同時(shí)發(fā)揮回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)和預(yù)熱分解系統(tǒng)功效時(shí)(相應(yīng)的其它配套技術(shù)發(fā)展也應(yīng)跟上),系統(tǒng)才可望達(dá)到更高的理想產(chǎn)量。 

    關(guān)于新型干法窯的產(chǎn)量,筆者提出的兩個(gè)目標(biāo)產(chǎn)量見(jiàn)表1,其設(shè)計(jì)思想、推導(dǎo)過(guò)程、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單介紹如下。   
     

    1      新型干法回轉(zhuǎn)窯的目標(biāo)產(chǎn)量

    窯直徑

    m

    Di

    m

    截面熱負(fù)荷

    qA(×107kJ/m2h)

    產(chǎn)量一

    t/d

    產(chǎn)量二

    t/d

    Φ2.5

    2.14

    1.485 6

    824

    1 164

    Φ2.7

    2.34

    1.523 0

    1 056

    1 492

    Φ2.8

    2.44

    1.585 2

    1 222

    1 727

    Φ3.0

    2.64

    1.648 2

    1 523

    2 152

    Φ3.2

    2.84

    1.708 8

    1 871

    2 644

    Φ3.3

    2.94

    1.738 4

    2 066

    2 919

    Φ3.5

    3.10

    1.784 5

    2 415

    3 412

    Φ3.6

    3.20

    1.812 8

    2 647

    3 740

    Φ4.0

    3.60

    1.921 6

    3 792

    5 358

    Φ4.3

    3.86

    1.989 0

    4 574

    6 463

    Φ4.6

    4.16

    2.064 1

    5 590

    7 899

    Φ4.7

    4.26

    2.088 5

    5 974

    8 441

    Φ4.8

    4.36

    2.112 6

    6 374

    9 006

    Φ5.0

    4.56

    2.160 0

    7 232

    10 219

    Φ5.2

    4.76

    2.206 4

    8 107

    11 455

    Φ5.5

    5.06

    2.274 1

    9 507

    13 433



    1  實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)量的設(shè)計(jì)思想 

    回轉(zhuǎn)窯目標(biāo)產(chǎn)量提出的理論依據(jù)是:提高熟料產(chǎn)量的前提是要提高燒成系統(tǒng)的總的燃料燃燒能力,即回轉(zhuǎn)窯和分解爐的燃料燃燒能力。 

    1.1  達(dá)到“產(chǎn)量一”的設(shè)計(jì)思想 

    回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際生產(chǎn)能力主要受截面熱負(fù)荷、截面風(fēng)速、工作溫度這幾個(gè)參數(shù)的影響。特定原料和特定率值下熟料的燒成溫度是一定的,而截面熱負(fù)荷與截面風(fēng)速又是相互關(guān)聯(lián)的一對(duì)參數(shù),所以在截面風(fēng)速不超標(biāo)時(shí),計(jì)算回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量時(shí)可采用截面熱負(fù)荷這一參數(shù)作為基本計(jì)算依據(jù)。事實(shí)上,目前正在生產(chǎn)的傳統(tǒng)預(yù)分解窯和部分經(jīng)改造后的預(yù)分解窯,其截面熱負(fù)荷與濕法窯、余熱發(fā)電窯、預(yù)熱器窯等燒成帶的截面熱負(fù)荷相比,反倒是偏小的,這也就為提高預(yù)分解窯的截面熱負(fù)荷,大幅度提高傳統(tǒng)預(yù)分解窯的產(chǎn)量帶來(lái)了空間和可能。改造后達(dá)到“產(chǎn)量一”的設(shè)計(jì)方案是以其它窯型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的燒成帶截面熱負(fù)荷為依據(jù),在原有基礎(chǔ)上提高窯頭的用煤量,挖掘回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力,并根據(jù)按常規(guī)設(shè)計(jì)的窯頭與窯尾用煤比例關(guān)系,通過(guò)對(duì)預(yù)熱器、分解爐的技術(shù)改造,使其結(jié)構(gòu)、爐容等能夠適應(yīng)窯尾用煤量的提高,滿足提產(chǎn)后的要求,大幅度提高熟料產(chǎn)量。在原燃材料條件較好,系統(tǒng)配套完善時(shí),能夠達(dá)到“產(chǎn)量一”的目標(biāo)值。目前該種技術(shù)改造方案已在某些規(guī)格的窯型上(如我們?cè)O(shè)計(jì)的吉林四平石嶺監(jiān)獄水泥廠)得以應(yīng)用,產(chǎn)量已經(jīng)實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)。 

    1.2 “產(chǎn)量二”的主要設(shè)計(jì)思想 

    該目標(biāo)產(chǎn)量的設(shè)計(jì)思想是在提高分解爐的燒煤量方面進(jìn)一步開(kāi)拓思路,以充分發(fā)揮預(yù)熱分解系統(tǒng)的功效。目前分解爐的設(shè)計(jì),大都還局限于分解爐用煤量在50~60%左右的設(shè)計(jì)思路,生料入窯的溫度大都控制在870℃以下。由于生料在1 100℃之前是大量的吸熱過(guò)程,需要吸收大量的熱量,而在1 100℃以后大量的固相放熱反應(yīng)開(kāi)始占主導(dǎo),總的吸熱量很少,所以雖然目前的新型干法窯的入窯表現(xiàn)分解率最高達(dá)到了95%以上,但由于入窯生料溫度低,回轉(zhuǎn)窯仍承擔(dān)1 100℃以下相當(dāng)一部分吸熱過(guò)程,回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷占燒成系統(tǒng)熱負(fù)荷的比例仍然較大,有減輕的余地。達(dá)到產(chǎn)量二的技改措施是,窯頭噴煤絕對(duì)數(shù)量在“產(chǎn)量一”的情況下不變(截面熱負(fù)荷在“產(chǎn)量一”的基礎(chǔ)上不再提高),繼續(xù)增大分解爐內(nèi)的噴煤量(例如達(dá)到總用煤量的75%左右甚至更高),提高生料的入窯溫度(例如達(dá)到1 000℃甚至更高),使原本在窯內(nèi)進(jìn)行的吸熱過(guò)程,再部分地移到分解爐內(nèi)進(jìn)行,大幅度地減輕窯內(nèi)的負(fù)擔(dān),從而大幅度地提高回轉(zhuǎn)窯的熟料產(chǎn)量?!斑_(dá)到產(chǎn)量二”的技術(shù)指標(biāo)筆者正在由理論研究轉(zhuǎn)入生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中。 

    在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中需要注意解決的幾個(gè)問(wèn)題是:分解爐結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì),爐容的確定,耐火、隔熱材料的配套,結(jié)皮堵塞問(wèn)題的處理,配套設(shè)備的選型及回轉(zhuǎn)窯的密封裝置、轉(zhuǎn)速、填充率、長(zhǎng)徑比等,此外由于入窯分解率達(dá)到100%后,生料的溫升速度加快,對(duì)原燃料的均化效果和生產(chǎn)自動(dòng)化水平及操作經(jīng)驗(yàn)也應(yīng)引起足夠的重視。 “產(chǎn)量二”是以某企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過(guò)在生料入窯溫度平均為1025℃時(shí)所作的熱量平衡計(jì)算,并近似地類(lèi)推到其它規(guī)格回轉(zhuǎn)窯取得的結(jié)果。 

    2 目標(biāo)產(chǎn)量的計(jì)算推導(dǎo) 

    2.1   產(chǎn)量一的推導(dǎo) 
    是根據(jù)同規(guī)格的其它窯型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的燒成帶截面熱負(fù)荷數(shù)值作為新型干法窯的計(jì)算依據(jù),并根據(jù)熟料燒成熱耗和窯頭、尾燃料比等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái),計(jì)算公式如下: 

    熟料產(chǎn)量一(t/d)=24×(單位小時(shí)燒成帶截面熱負(fù)荷×燒成帶有效截面積)/(熟料熱耗×窯頭燃料比例)。 
    產(chǎn)量一對(duì)應(yīng)的生料入窯溫度是870℃。 

    2.2       產(chǎn)量二的推導(dǎo) 
    由于產(chǎn)量一是現(xiàn)階段最大限度地挖掘了窯頭的燒煤能力,所以產(chǎn)量二的計(jì)算是在產(chǎn)量一的基礎(chǔ)上不再增加窯頭的用煤絕對(duì)數(shù)量,而是繼續(xù)提高分解爐的用煤絕對(duì)數(shù)量(相當(dāng)于降低了窯頭用煤的比例),提高生料的入窯溫度,大幅度提高熟料產(chǎn)量。產(chǎn)量二的推導(dǎo)方法是:計(jì)算出在產(chǎn)量一(生料入窯溫度為870℃)時(shí)燒成窯頭的用煤比例,再計(jì)算出產(chǎn)量二(生料入窯溫度為1 025℃)時(shí)燒成窯頭的用煤比例,根據(jù)產(chǎn)量與全系統(tǒng)用煤量呈正比的關(guān)系,就可以算出產(chǎn)量二在產(chǎn)量一基礎(chǔ)上的提產(chǎn)倍數(shù)。考慮各種影響因素,我們?cè)诶碚撎岙a(chǎn)倍數(shù)的基礎(chǔ)上乘以90%,作為推導(dǎo)出的實(shí)際提產(chǎn)倍數(shù),計(jì)算公式如下: 
    熟料產(chǎn)量二(t/d)=(870℃生料入窯時(shí)窯頭用煤比例/1 025℃生料入窯時(shí)窯頭用煤比例)×產(chǎn)量一×90% 

    需說(shuō)明的是,各種規(guī)格的窯徑,熱平衡計(jì)算得到的提產(chǎn)倍數(shù)應(yīng)該是略有差異的,但因掌握的數(shù)據(jù)有限,不能將表中16種規(guī)格的窯徑都作詳細(xì)計(jì)算,況且即使對(duì)于同一規(guī)格的窯徑,不同工廠的原燃材料不同、預(yù)分解形式不同,計(jì)算結(jié)果也不同。表中計(jì)算結(jié)果是按某2 500t/d生產(chǎn)線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái),并近似地類(lèi)推到其它規(guī)格窯型上,用于說(shuō)明未來(lái)窯產(chǎn)量的發(fā)展趨勢(shì)。推導(dǎo)過(guò)程如下: 
    2.2.1  計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 
    2.2.1.1  設(shè)窯頭用煤量占總用煤量的比例為:X 
    2.2.1.2  煤的低位熱值:23 019 kJ/kg煤 
    2.2.1.3  生料、熟料化學(xué)成分 

     

    2    生、熟料化學(xué)成份             

    名稱

    Loss

    CaO

    SiO2

    Al2O3

    Fe2O3

    MgO

    SO3

    Cl¯

    K2O

    Na2O

    生料

    36.51

    42.69

    13.29

    2.59

    1.95

    2.25

    0.10

    0.010

    0.45

    0.14

    熟料

    -

    64.90

    22.02

    5.17

    3.17

    3.45

    0.19

    0.014

    0.73

    0.23

    2.2.1.4  熟料率值及礦物組成等

    3   熟料率值及礦物組成 (扣除f-CaO      

    礦物名稱

    C3S

    C2S

    C3A

    C4AF

    礦物組成(%)

    53.57

    22.72

    8.32

    9.63


    2.2.1.5  產(chǎn)量一熟料熱耗:3093 kJ/kg熟料,產(chǎn)量二的熟料熱耗:3 080 kJ/kg熟料 
    2.2.1.6  入窯風(fēng)比例:一次風(fēng)/二次風(fēng)/漏風(fēng)(復(fù)合式密封)=10/88/2 
    2.2.1.7   一次空氣(含漏風(fēng))風(fēng)溫:30℃  二次風(fēng)溫:1 050℃ 
    2.2.1.8  煤粉溫度:60℃ 
    2.2.1.9  窯內(nèi)過(guò)剩空氣系數(shù):1.10 
    2.2.1.10  熟料燒成溫度:1 450℃,出窯熟料溫度:1 360℃ 
    2.2.1.11  窯尾廢氣溫度:“產(chǎn)量一”1 100℃,“產(chǎn)量二”1 150℃ 
    2.2.1.12  生料入窯操作溫度:產(chǎn)量一840℃~900℃,平均870℃ 
                                產(chǎn)量二1 000℃~1 050℃,平均1 025℃ 
    2.2.1.13  生料入窯分解率:產(chǎn)量一95%,產(chǎn)量二100% 
    2.2.1.14  回轉(zhuǎn)窯筒體散熱:產(chǎn)量一165kJ/kg熟料,產(chǎn)量二118 kJ/kg熟料 
    2.2.1.15  窯尾飛灰量與入窯量相比很小,且大多經(jīng)由分解爐、C5級(jí)預(yù)熱器回收入窯,故窯尾飛灰?guī)ё邿岷雎圆挥?jì) 
    2.2.1.16  窯頭操作應(yīng)為負(fù)壓,理論上無(wú)飛灰,實(shí)際上窯頭有時(shí)有飛灰,但量很小,飛灰?guī)ё邿岵挥?jì) 
    2.2.1.17  空氣濕度、高嶺土脫水對(duì)熱平衡和氣體量的影響忽略不計(jì) 
    2.2.2   產(chǎn)量一的熱平衡計(jì)算 
    2.2.2.1  各種物料量的計(jì)算 
    (1)燃料總消耗量:MR=0.134 4 kg煤/kg熟料 
           其中:窯頭燃煤量0.134 4X 
    (2)干生料理論消耗量:MGSL=1.517 kg/kg熟料 
    (3)入窯系統(tǒng)空氣量 
    a、燃料燃燒理論空氣量:VLK=6.059 Nm3/ kg煤 
    b、入窯實(shí)際干空氣量:VYK=0.895 8X Nm3/ kg熟料 
    c、入窯二次空氣量:VYK2=0.788 3X Nm3/ kg熟料 
    d、入窯一次空氣量(含漏風(fēng)):VYK1=0.107 5X Nm3/ kg熟料 
    2.2.2.2  回轉(zhuǎn)窯熱平衡計(jì)算 
    (1)收入項(xiàng)目 
    a、燃料燃燒生成熱:QRR=3 093X 
    b、生料帶入熱量:按入窯CaCO3分解率95%,計(jì)算在870℃時(shí)每公斤熟料中的入窯生料量和比熱(MgCO3已完全分解)  
      

                           4    870入窯生料組分重量和比熱

    項(xiàng)   

    CaO

    SiO2

    Al2O3

    Fe2O3

    MgO

    微量成分

    CaCO3

    組分重量(kg/kg熟料)

    0.615

    0.202

    0.039

    0.030

    0.034

    0.010

    0.058

    比熱(kJ/kg℃)

    0.890

    1.098

    1.074

    0.910

    1.153

    1.000<, /SPAN>

    1.110


    計(jì)算得:總重量0.988 kg/kg熟料,加權(quán)平均比熱0.963 kJ/kg℃ 
    QSL=827.76 kJ/kg熟料 
    c、二次空氣帶入熱量:QYK2=1 172.04X kJ/kg熟料 
    d、一次空氣(及漏風(fēng))帶入的顯熱:QYK1=4.19X kJ/kg熟料 
    e、燃料帶入顯熱:QR=9.31X kJ/kg熟料 
    (2)支出項(xiàng)目 
    a、窯內(nèi)熟料形成熱(生料由870℃入窯至燒成出窯) 
    ①碳酸鹽分解吸熱:QFJ=95.90 kJ/kg熟料(煤灰?guī)胛⒘?,不?jì)) 
    ②生料燒成至熟料,料溫升高的吸熱:QSW=577.06 kJ/kg熟料 
    ③生成液相吸熱:QYX=105 kJ/kg熟料 
    ④C2S生成C3S吸熱:QC3S=4.61 kJ/kg熟料 
    ⑤粘土質(zhì)原料中無(wú)定型物質(zhì)轉(zhuǎn)變成晶體放熱:QGT=26.98 kJ/kg熟料 
    ⑥固相反應(yīng)生成礦物的放熱量:QKW=405.13 kJ/kg熟料 
    ⑦熟料由1450℃降至1360℃放熱:QLQ=92.97 kJ/kg熟料 
    合計(jì)后,得到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料形成所需熱量:QYN=257.49 kJ/kg熟料 
    b、窯尾廢氣帶走熱 
    ①理論煙氣量:VYQ=6.549 Nm3/ kg煤 
    ②總廢氣量:VFQ=(0.961X+0.014)Nm3/ kg熟料 
    ③廢氣帶走熱:QFQ=(1 676.56X+34.76)kJ/kg熟料 
    c、出窯熟料帶走熱:QSL=1 466.08kJ/kg熟料 
    d、窯筒體散熱量:QYT=165kJ/kg熟料 
    (3)平衡計(jì)算:收入熱量=支出熱量 
    建立平衡式:3 093X+827.76+1 172.04X+4.19X+9.31X=257.49+1 676.56X+34.76+1 466.08+165     
    解得:X=42.10% 
    即在產(chǎn)量一的情況下,窯頭用煤量占總用煤量的比例為42.10%。 
    2.2.3  產(chǎn)量二的熱平衡計(jì)算 
    2.2.3.1  各種物料量的計(jì)算 
    (1) 燃料總消耗量:MR=0.134 4 kg煤/kg熟料 
         其中:窯頭燃煤量0.134 4X 
    (2) 干生料理論消耗量:MGSL=1.517 kg/kg熟料 
    (3) 入窯系統(tǒng)空氣量 
    a、燃料燃燒理論空氣量:VLK=6.059 Nm3/ kg煤 
    b、入窯實(shí)際干空氣量:VYK=0.895 8X Nm3/ kg熟料 
    c、入窯二次空氣量:VYK2=0.788 3X Nm3/ kg熟料 
    d、入窯一次空氣量(含漏風(fēng)):VYK1=0.107 5X Nm3/ kg熟料 
    2.2.3.2  回轉(zhuǎn)窯熱平衡計(jì)算 
    (1)收入項(xiàng)目 
    a、燃料燃燒生成熱:QRR=3 080X 
    b、生料帶入熱量:按入窯CaCO3分解率100%,計(jì)算在1 025℃時(shí)每公斤熟料中的入窯生料量和比熱  
        

    5    870入窯生料組分重量和比熱

    項(xiàng)     

    CaO

    SiO2

    Al2O3

    Fe2O3

    MgO

    微量成分

    組分重量(kg/kg熟料)

    0.648

    0.202

    0.039

    0.030

    0.034

    0.010

    比熱(kJ/kg℃)

    0.896

    1.109

    1.096

    0.933

    1.171

    1.000

                             
    計(jì)算得:總重量0.963 kg/kg熟料,加權(quán)平均比熱0.961 kJ/kg℃ 
    QSL=948.58 kJ/kg熟料 
    c、二次空氣帶入熱量:QYK2=1 172.04X kJ/kg熟料 
    d、一次空氣(及漏風(fēng))帶入的顯熱:QYK1=4.19X kJ/kg熟料 
    e、燃料帶入顯熱:QR=9.31X kJ/kg熟料 
    (2) 支出項(xiàng)目 
    a、窯內(nèi)熟料形成熱(生料由1 025℃入窯至燒成出窯) 
    ①碳酸鹽分解吸熱:QFJ=0kJ/kg熟料(煤灰?guī)胛⒘浚挥?jì)) 
    ②生料燒成至熟料,料溫升高的吸熱:QSW=422.84 kJ/kg熟料 
    ③生成液相吸熱:QYX=105 kJ/kg熟料 
    ④C2S生成C3S吸熱:QC3S=4.61 kJ/kg熟料 
    ⑤粘土質(zhì)原料中無(wú)定型物質(zhì)轉(zhuǎn)變成晶體放熱:QGL=0 kJ/kg熟料(已在爐區(qū)及預(yù)熱器內(nèi)完成) 
    ⑥固相反應(yīng)生成礦物的放熱量:QKW=405.13 kJ/kg熟料 
    ⑦熟料由1 450℃降至1 360℃放熱:QLQ=92.97 kJ/kg熟料 
    合計(jì)后,得到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料形成所需熱量:QYN=34.35 kJ/kg熟料 
    b、窯尾廢氣帶走熱 
    ①理論煙氣量:VYQ=6.549 Nm3/ kg煤 
    ②總廢氣量:VFQ=0.961XNm3/ kg熟料 
    ③廢氣帶走熱:QFQ=1 767.13XkJ/kg熟料 
    c、出窯熟料帶走熱:QSL=1 466.08kJ/kg熟料 
    d、窯筒體散熱量:QYT=118kJ/kg熟料 
    (3) 平衡計(jì)算:收入熱量=支出熱量 
    建立平衡式:3 080X+948.58+1 172.04X+4.19X+9.31X=34.35+1 767.13X+1 466.08+118     
    解得:X=26.81% 
    即在產(chǎn)量一的情況下,窯頭用煤量占總用煤量的比例為26.81%。 
    2.2.4  “產(chǎn)量二”在“產(chǎn)量一”基礎(chǔ)上的提產(chǎn)倍數(shù) 
    由于“產(chǎn)量二”窯頭噴入煤粉絕對(duì)數(shù)量與“產(chǎn)量一”窯頭噴入煤粉絕對(duì)數(shù)量相等,根據(jù)產(chǎn)量與全系統(tǒng)用煤量成正比的關(guān)系,產(chǎn)量二/產(chǎn)量一=42.10/26.81=1.570(倍)。 
    考慮各種可能的影響因素,取理論增產(chǎn)倍數(shù)的90%,作為產(chǎn)量二的目標(biāo)值,即可在產(chǎn)量一的基礎(chǔ)上再提高1.413倍。 
    3  設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐案例 
    應(yīng)用上述設(shè)計(jì)思想,我公司在吉林四平石嶺監(jiān)獄水泥廠的技術(shù)改造中,通過(guò)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì),并通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐中不斷的總結(jié)提高,在條件較完備時(shí),已經(jīng)能夠達(dá)到產(chǎn)量一的指標(biāo),Φ3m×48m回轉(zhuǎn)窯最高日產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到1 500t/d以上。 
    3.1  改造前存在的問(wèn)題 
    SL水泥有限責(zé)任公司700t/d生產(chǎn)線(2號(hào)線)始建于20世紀(jì)80年代,當(dāng)時(shí)是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的700t/d生產(chǎn)線。隨著現(xiàn)代新型干法生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,相比之下該廠原有的700t/d預(yù)分解系統(tǒng)在技術(shù)和工藝方面的落后和不足就全面暴露出來(lái),如:能耗較高、質(zhì)量較差、生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)率較低、預(yù)熱器系統(tǒng)壓損大、產(chǎn)量偏低等,使產(chǎn)品的成本較高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。 
    3.1.1  改造前存在的問(wèn)題 
    (1)產(chǎn)量低:窯的產(chǎn)量平均在29~31.5t/h左右,其設(shè)計(jì)能力和運(yùn)轉(zhuǎn)率不理想; 
    (2)分解爐運(yùn)行不穩(wěn)定且爐容偏小:由于分解爐是MFC型分解爐,受當(dāng)時(shí)技術(shù)的局限,在生產(chǎn)運(yùn)行中經(jīng)常壓爐,而每次停爐處理都在兩小時(shí)左右,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響很大; 
    (3)三次風(fēng)管是V型布置,風(fēng)阻大,入爐三次風(fēng)溫<600℃,不能很好滿足分解爐的工藝要求; 
    (4)三次風(fēng)管沉降室鎖風(fēng)閥鎖風(fēng)不嚴(yán),漏風(fēng)積灰嚴(yán)重,影響工藝的穩(wěn)定操作; 
    (5)單冷機(jī)耐火磚壽命短,揚(yáng)料勺易變形脫落; 
    (6)窯頭罩正壓,窯內(nèi)通風(fēng)不暢,看火不清;漏灰漏風(fēng)嚴(yán)重,工人的勞動(dòng)環(huán)境差; 
    (7)預(yù)熱器系統(tǒng)風(fēng)壓損失大,通風(fēng)量小,電耗增加,影響通風(fēng)和預(yù)熱效果。 
    3.1.2  技改措施 
        針對(duì)上述問(wèn)題,我公司對(duì)改造方案進(jìn)行系統(tǒng)核算和論證,最后確定改造方案,并擬訂改造后設(shè)計(jì)產(chǎn)量為1 200t/d。具體措施是: 
    (1)擴(kuò)大窯頭罩,解決窯頭正壓及看火不清等問(wèn)題; 
    (2)將原帶沉降室的V型三次風(fēng)管取消,改為水平“一字型”的三次風(fēng)管; 
    (3)改造原MFC分解爐,只保留部分筒體,更換MFC爐的流化床,增大爐容,增加鵝頸管,重新配置流化床風(fēng)帽和風(fēng)機(jī); 
    (4)拆除壓力損失大的預(yù)熱器,利用原預(yù)熱器框架及各級(jí)旋風(fēng)筒原錐體,重新設(shè)計(jì)各級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒及上升管道,采用270°大包角、五邊形進(jìn)風(fēng)口,并合理設(shè)計(jì)各級(jí)內(nèi)筒的插入深度,確保收塵效率并大幅度降低阻力損失。對(duì)C1級(jí)筒進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì),降低C1級(jí)筒出口粉塵濃度,減輕廢氣處理時(shí)電收塵器的負(fù)荷; 
    (5)改造原套筒型的增濕塔,拆除原增濕塔里層,增高原外層筒體,并重新配置噴水系統(tǒng),確保增濕效果; 
    (6)高溫風(fēng)機(jī)由原風(fēng)機(jī)制造廠進(jìn)行改造,滿足所需風(fēng)量和風(fēng)壓的要求; 
    (7)雖然產(chǎn)量大幅度提高,由于預(yù)熱器采用低壓損和高分離效率設(shè)計(jì),原70m2電收塵系統(tǒng)及煙囪雖未做改動(dòng)仍能滿足系統(tǒng)廢氣處理要求; 
    (8)在滿足土建荷載變化要求的情況下,經(jīng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算并實(shí)施加固方案。窯尾主框架未做改動(dòng),去除了改造時(shí)干涉的小梁,同時(shí)增加部分鋼結(jié)構(gòu)梁支撐; 
    (9)采用我公司專(zhuān)利產(chǎn)品復(fù)合式冷卻技術(shù)改造單筒冷卻機(jī),具體方案是: 
    a、拆除原窯下料溜子,單冷機(jī)截去1m,在窯頭罩下安裝一段專(zhuān)利充氣梁篦床,即改造后的復(fù)合式冷卻機(jī)由篦冷機(jī)段和單冷機(jī)段兩部分組成。改造后實(shí)現(xiàn)了對(duì)熟料的急冷,改善了易磨性,提高了熟料的早期強(qiáng)度;    
    b、從窯頭罩上抽取三次風(fēng),提高了三次風(fēng)溫; 
        c、從篦冷機(jī)段側(cè)面抽取余風(fēng)并收塵,一部分進(jìn)煤磨,一部分余熱利用或排出; 
        d、篦冷機(jī)段與單冷機(jī)之間采用復(fù)合式密封技術(shù)進(jìn)行密封連接; 
    (10)采用我公司專(zhuān)利復(fù)合式密封技術(shù)更換原有的窯頭及窯尾密封; 
    (11)窯尾生料入窯為機(jī)械提升工藝,將電耗高的氣力提升泵改為省電可靠的椿本板鏈提升機(jī)。 
    3.1.3  改造前后燒成系統(tǒng)對(duì)比 

     

    6    改造前后燒成系統(tǒng)對(duì)比

    序 號(hào)

      

    改造前規(guī)格參數(shù)

    改造后規(guī)格參數(shù)

    1

    回轉(zhuǎn)窯

    Φ3m×48m3.8r/min,斜度3.5%100kw

    沒(méi)變

    2

    冷卻機(jī)

    Φ3.5m×36m,4r/min,125kw  

    截短1m改造為復(fù)合式冷卻機(jī),實(shí)現(xiàn)了對(duì)熟料的急冷,提高了熟料強(qiáng)度和易磨性,大幅度提高了冷卻能力

    3

    密封

    漏風(fēng)、漏灰嚴(yán)重 

    窯頭、窯尾和復(fù)合式冷卻機(jī)密封均采用復(fù)合密封專(zhuān)利技術(shù)

    4

    煤磨

    Φ2.2m×4.4m,10t/h,260kw  

    利用窯頭熱風(fēng),其它沒(méi)變

    5

    電收塵器

    WY70-5400-3  70m2  

    窯尾系統(tǒng)高效率特殊設(shè)計(jì),沒(méi)變

    6

    生料提升機(jī)

    Φ1.4×5.5提升泵,50t/h,95kw,電耗大

    改用NBH300椿本提升機(jī),55kw

    7

    分解爐

    MFC型,經(jīng)常壓爐

    MFC型改造型,爐容增加32m3,不再壓爐

    8

    C1級(jí)筒

    Φ2.8m×2m,溫度高、系統(tǒng)壓損大,-7.4kpa  

    Φ3.3m×2m,系統(tǒng)壓損大幅度降低,-5.2kpa/360℃

    9

    C2級(jí)筒

    Φ4.0m×1m,易堵塞 

    Φ4.5m×1m,不再堵塞

    10

    C3級(jí)筒

    Φ4.0m×1m,易堵塞 

    Φ4.5m×1m,不再堵塞

    11

    C4級(jí)筒

    Φ4.3m×1m 

    Φ4.8m×1m

    12

    C5級(jí)筒

    Φ4.3m×1m 

    Φ4.8m×1m

    13

    增濕塔

    Φ6.5m/5.5m×36.15m,160℃,148 000m3/h,易濕底 

    去掉Φ5.5m內(nèi)筒,外筒加高不濕底,208 000m3/h

    14

    高溫風(fēng)機(jī)

    W8-35-101,170 000m3/h,850kw,無(wú)調(diào)整余地  

    由風(fēng)機(jī)廠改轉(zhuǎn)子,電機(jī)功率仍然為850kw

    15

    三次風(fēng)管

    V型帶沉降室,風(fēng)溫<600℃,漏風(fēng)、積灰嚴(yán)重   

    改為水平直管,風(fēng)溫提高到760℃以上,不漏風(fēng)、不積灰

    16

    噴煤管

    四風(fēng)道噴煤管   

    沒(méi)變

    17

    窯產(chǎn)量

    690~750t/d

    三天達(dá)標(biāo)產(chǎn)量1 300t/d,目前日平均產(chǎn)量       1 350~1 450 t/d,最高超過(guò)1 500t/d

    18

    燒成熱耗

    6 074kJ/熟料(1 453kcal/kg熟料)   

    3 695kJ/kg熟料(884kcal/kg熟料)

    19

    燒成電耗

    56.3kwh/t  

    34.0kwh/t  


    4 結(jié)語(yǔ) 
    通過(guò)理論研究推導(dǎo)得到的新型干法窯的目標(biāo)“產(chǎn)量一”,可以在傳統(tǒng)的預(yù)分解窯熟料產(chǎn)量基礎(chǔ)上增加50%~100%,已在某些規(guī)格的預(yù)分解窯上得到了實(shí)踐驗(yàn)證;目標(biāo)“產(chǎn)量二”在產(chǎn)量一的基礎(chǔ)上還可以再提高40%以上,并正在我們進(jìn)行的工程設(shè)計(jì)中逐步實(shí)踐。在實(shí)踐當(dāng)中,還會(huì)遇到各種需要解決的問(wèn)題,但我們認(rèn)為上述問(wèn)題的解決不用依賴于相關(guān)技術(shù)的突破性發(fā)展,相信通過(guò)參與水泥工廠建設(shè)和技術(shù)改造的各方同仁以及我們的共同努力,一定會(huì)克服可能遇到的困難,在不久的將來(lái)達(dá)到“產(chǎn)量二”的目標(biāo)。 

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