優(yōu)化燒成工藝提高余熱發(fā)電

1、概況我公司目前有兩條2?500t/d及一條5?000t/d熟料生產(chǎn)線，目前兩條2?500t/d熟料生產(chǎn)線正在升級改造為4?000t/d智能熟料線配套9MW余熱發(fā)電建設中，5?000t/d熟料生產(chǎn)線配套10MW余熱發(fā)電。但是5?000t/d熟料生產(chǎn)線配套的10MW余熱發(fā)電安裝調(diào)試期間始終不能達產(chǎn)達標，噸熟料發(fā)電量一直處在30~32kWh/t，經(jīng)兩年摸索調(diào)整及與燒成工藝配合，余熱發(fā)電的噸熟料發(fā)電量有了明顯提高，噸熟料發(fā)電量在37.5~39kWh/t。以我公司5?000t/d熟料生產(chǎn)線（以下簡稱該線）余熱發(fā)電為例（圖1），分析燒成工藝與余熱發(fā)電平衡的關系。圖15000t/d熟料生產(chǎn)線示意2影響余熱發(fā)電的因素及解決措施針對我公司生產(chǎn)運行情況，分析余熱發(fā)電量的因素主要有兩點，一是余熱發(fā)電自身發(fā)電系統(tǒng)的狀況影響，二是入窯頭AQC鍋爐溫度和風量的影響。在余熱發(fā)電自身發(fā)電系統(tǒng)正常的情況下，余熱發(fā)電的發(fā)電功率都取決于水泥窯生產(chǎn)工況是否正常穩(wěn)定。然而水泥窯生產(chǎn)狀況受太多外在條件的限制，比如原材料、原煤、設備等，如果對存在的問題不加以解決，不進行技術進步和改造，工藝操作所能發(fā)揮的作用就是有限的。余熱發(fā)電需要的無非就是讓窯供給鍋爐足夠、穩(wěn)定的高溫廢氣，而要滿足這個條件的最好辦法就是優(yōu)化和穩(wěn)定窯的運行。水泥窯對余熱發(fā)電的影響以及窯頭AQC鍋爐溫度和風量控制等方面，根據(jù)近兩年來的生產(chǎn)過程中總結的經(jīng)驗，有以下幾個方面的因素：1）原材料下料問題調(diào)配庫原材料石英砂選礦污泥、煤矸石等下料不穩(wěn)定，有間斷性斷料情況，尤其是雨季期間，原材料水分含量較高，經(jīng)常性出現(xiàn)堵下料口現(xiàn)象，進而導致下料波動較大，要是有較大塊還可能導致輥壓機臨時性停機，影響生料成分穩(wěn)定性，易導致熟料飽和比偏高達到0.91以上，致使熟料煅燒需要更高的溫度，吸熱性加大，增加煤耗，降低生料易燒性。所以降低原材料中的水分，保證原材料的下料流暢性才能穩(wěn)定住生料成分，使之不出現(xiàn)因飽和比的大幅波動而影響熟料中熱量的散發(fā)及熟料易燒性。解決措施：我公司嚴格把控進廠原材料水分指標，利用錯峰停窯時機，大量購進水分較低的原材料進行儲存。原材料卸車后利用鏟車打堆，便于現(xiàn)場驗收時控制原材料粒度，避免大塊物料出現(xiàn)。在夏季雨水較多時期干、濕原材料分開存放，使用時根據(jù)調(diào)配庫下料口下料情況按照1∶1比例搭配使用，控制生料率值，穩(wěn)定生料成分，生料飽和比合格率由原來的70%提高到85%，徹底解決了因原燃材料在配料站斷料造成的生料成分波動。2）配料問題原材料成分的波動影響化驗室對配比的調(diào)整，有時好幾個點調(diào)整不過來嚴重影響生料率值的穩(wěn)定，進而影響窯生產(chǎn)工況的穩(wěn)定性。原材料波動時極易出現(xiàn)飽和比較高的生料，此時窯煅燒困難，熟料易燒性差，結粒發(fā)散，入篦冷機熟料所散發(fā)的熱量降低，篦冷機一段料層厚度較難穩(wěn)定控制，忽高忽低，結粒細小，篦冷機篦下壓力很難控制，一段篦速在11~15r/min之間波動，篦速慢熟料堆積篦上料層增厚，篦速快熟料就會被快速運走，篦冷機料層很難維持穩(wěn)定，從而影響窯頭入AQC鍋爐的風溫波動，波動幅度在300~420℃，嚴重影響AQC鍋爐蒸發(fā)量。解決措施：我公司影響生料成分穩(wěn)定性的因素除原材料斷料外，最重要的是各原材料成分的穩(wěn)定性，尤其是石灰石。我公司礦山受開采面限制，各采面石灰石品位不一，而石灰石在生料中占到80%以上，因此穩(wěn)定石灰石質(zhì)量是生料成分穩(wěn)定的關鍵。我公司根據(jù)石灰石炮孔樣分析結果，每季度制定石灰石開采及搭配計劃（表1），使石灰石各化學成分達到優(yōu)良工程標準（CaO含量穩(wěn)定在47%左右）。同時在石灰石堆場布料時采用均勻布料方式，避免生料率值長時間調(diào)整不過來。當生料出現(xiàn)波動時，要加大尾煤調(diào)整頻率，穩(wěn)定分解爐溫度，勤調(diào)一段篦速，保證篦上料層厚度，控制進入AQC鍋爐的溫度幅度在30℃以內(nèi)波動。表1礦山石灰石指標及搭配方案3）穩(wěn)定喂煤量窯頭用煤量較大時窯內(nèi)易產(chǎn)生還原氣氛，煙室溫度超溫，影響分解爐用煤量，窯頭用煤量較低時易影響燒成溫度，造成出窯熟料f-CaO升高，影響熟料質(zhì)量。該線窯頭煤受設備自身及煤粉細度水分影響，頭煤風壓波動較大，風壓較低時會長時間斷煤，當風壓恢復時頭煤又會長時間過多，且此時并不能通過加減頭煤給定值來控制實際喂煤量，只能調(diào)整喂料量來控制溫度。這嚴重影響窯工況，出窯熟料量不穩(wěn)定，造成篦冷機篦上料層厚度和二次風溫都不能穩(wěn)定控制。解決措施：在頭煤倉錐體部位增加壓縮空氣環(huán)吹（圖2），定時每5min自動啟動一次，可對斷煤情況有所改善。煤磨出磨風溫由60℃提高到65℃降低煤粉中所含水分，也可緩解斷煤情況。在錯峰生產(chǎn)期間將燃燒器及羅茨風機升級為節(jié)能型燃燒器及磁懸浮風機，窯頭煤下煤穩(wěn)定，避免了大幅度的加減喂料量，穩(wěn)定分解爐溫度，使窯內(nèi)狀況穩(wěn)定，改善了窯的煅燒狀況，窯二次風溫控制在1?100℃以上，入AQC爐溫度控制在410℃以上。圖2頭煤倉錐體部位環(huán)吹改造4）分解爐溫度的影響分解爐溫度是工藝操作中最重要的參數(shù)之一。溫度過高會增加NOx排放量，造成煙室溫度過高，縮口易結皮，窯內(nèi)物料溫度過高，液相量提前出現(xiàn)，增大窯的負荷。溫度過低煤粉不易燃盡造成溫度倒掛從而引起預熱器結皮，影響生料分解率，嚴重時會造成跑生料。因此分解爐溫度的高低直接影響篦冷機料層厚度以及二次風溫。解決措施：統(tǒng)一操作思想，分解爐溫度在保證入窯生料分解率穩(wěn)定在92%~95%，同時窯工況穩(wěn)定的前提下，可適當降低分解爐溫度，提高窯速采用薄料快燒，縮短物料在窯內(nèi)的停留時間，進而加快窯內(nèi)物料流速，使篦冷機一段穩(wěn)定在一個偏快且穩(wěn)定的篦速上，快速帶出熟料中的高溫熱量，又能快速推走開始降溫的熟料，從而提高篦冷機高溫熟料的熱回收效率。根據(jù)該線窯實際操作表明可提高二次風溫度50℃左右，余熱發(fā)電入沉降室溫度波動范圍明顯縮小，風溫可維持在400~430℃。5）篦冷機冷卻風機配比調(diào)整的影響熟料的溫度在篦冷機固定段時是換熱速度最快的，對余熱發(fā)電貢獻最大，而篦冷機三段為低溫風，余熱發(fā)電對它的需求并不高，因此篦冷機一段和三段風機風量調(diào)整對余熱發(fā)電入沉降室風溫有明顯影響。解決措施：加大一二段篦下室的風量（圖3），使更多的高溫氣體進入余熱鍋爐，使蒸發(fā)量提高。減小三段用風量，三段用風保持在30%~50%就可以，進而減少低溫氣體對AQC鍋爐入口高溫氣體的中和，使其余熱進入沉降室風溫提高10~20℃。6）使用煤矸石提高SP爐溫度為降低煤耗，我公司在配料中添加煤矸石，為滿足環(huán)保及生產(chǎn)要求，煤矸石硫含量低于0.5%，發(fā)熱量在3?348~3?767kJ/kg；在生產(chǎn)中按照濕粉煤灰與煤矸石2∶1的比例搭配使用，不僅改善了生料易燒性，同時提高了預熱器C1出口溫度，提高SP爐風溫。也可以提高分解爐溫度，降低尾煤用量，提高窯臺時產(chǎn)量，SP爐入口溫度在300℃以上。圖3燒成系統(tǒng)操作界面窯頭廢氣利用：窯頭排風機所排放的100℃左右的廢氣回收再利用，回收到篦冷機二三段作為冷卻機風源，提高熟料冷卻溫度有利于提高余熱鍋爐的取風溫度，根據(jù)使用前后對比利用窯頭循環(huán)風可提高AQC爐進風溫度約20℃左右。3、優(yōu)化燒成工藝提高余熱發(fā)電效果我公司優(yōu)化燒成工藝后有效地穩(wěn)定了余熱發(fā)電AQC鍋爐入口風溫，AQC入口風溫保持在400~430℃，余熱發(fā)電平均負荷保持在9?700~10?000kW，噸熟料發(fā)電量37.5~39kWh/t。提高發(fā)電量功率有效地降低了余熱發(fā)電自用率，自用率平均保持在5%以內(nèi)（自用率最好指標在4.8%以內(nèi)）。在余熱發(fā)電指標提升同時，窯臺時產(chǎn)量及熟料質(zhì)量都有較好水平提升，窯產(chǎn)量平均在6?200~6?280t/d，相比優(yōu)化之前6?100t/d提高100~180