4 800 td生產(chǎn)線節(jié)能降碳升級改造

LHK公司現(xiàn)有一條4?800t/d熟料水泥生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.8m×74m，采用RF5/5000旋風(fēng)預(yù)熱器、Φ7?500mm×31?000mm分解爐和NC42340推動篦式冷卻機，配套有協(xié)同處置垃圾生產(chǎn)線（日處理生活垃圾220t）。該公司通過預(yù)熱器改造、分解爐擴容等技改優(yōu)化，來減少能源消耗，降低污染排放，提高經(jīng)濟效益，以達(dá)到國家標(biāo)桿水平。本文主要介紹了改造前生產(chǎn)線情況、改造方案以及改造效果。1、改造前生產(chǎn)線基本情況1.1原燃料情況該線原料采用石灰石、黃磷渣、鋁礬土、硅石、銅尾礦五組分配料，三率值控制為KH=0.920、SM=2.70、IM=1.40。石灰石取自自有礦山，摻有黃土，不同點位石灰石搭配使用，石灰石粒徑控制在70mm以內(nèi)。原煤熱值在23?023~24?279kJ/kg，分解爐協(xié)同處置生活垃圾中的可燃物及替代燃料廢紡，可燃物熱值在10?465kJ/kg左右，廢紡熱值在18?837kJ/kg左右。生料出磨細(xì)度80μm篩篩余15%以內(nèi)，200μm篩篩余1.5%以內(nèi)，入窯生料表觀分解率在93%。入窯生料、熟料和煤灰化學(xué)分析如表1所示，可燃物、廢紡和煤粉工業(yè)分析如表2所示。表1入窯生料、熟料和煤灰化學(xué)分析表2可燃物、廢紡和煤粉工業(yè)分析1.2改造前運行狀況改造前熟料產(chǎn)量在6?200t/d左右，C1出口溫度為313℃，負(fù)壓為-5?149Pa；C1出口風(fēng)量為1.315Nm3/kg.cl，C1出口粉塵濃度124.5g/Nm3，由于協(xié)同處置生活垃圾，篩下物進入生料磨導(dǎo)致超細(xì)粉循環(huán)富集，粉塵濃度較高；三次風(fēng)溫度950℃左右，二次風(fēng)溫度1?050~1?150℃，分解爐出口溫度860~880℃，斜拉鏈機上熟料溫度為130~170℃，平均值為151℃。根據(jù)分解爐出口O2含量、窯和分解爐喂煤量及煤粉熱值計算，二次風(fēng)和三次風(fēng)總量為0.716Nm3/kg.cl，二、三次風(fēng)風(fēng)量分別為0.368Nm3/kg.cl和0.348Nm3/kg.cl，存在三次風(fēng)風(fēng)量偏低的問題。從各項工藝參數(shù)來看，該線系統(tǒng)表面散熱大，C1出口粉塵逃逸大，預(yù)熱器旋風(fēng)筒收塵效率低，三次風(fēng)量偏??；熟料電耗為26.53kWh/t，標(biāo)準(zhǔn)煤耗為107.72kg/t，綜合能耗為111kg/t，熟料電耗和標(biāo)準(zhǔn)煤耗均偏高，綜合能耗未達(dá)到GB16780—2021《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》的先進值。改造之前預(yù)熱器系統(tǒng)操作畫面如圖1所示。圖1改造前預(yù)熱器系統(tǒng)畫面1.3改造前主要存在的問題（1）預(yù)熱器系統(tǒng)阻力大，各級旋風(fēng)筒出口溫度高、壓力大，旋風(fēng)筒收塵效率低。（2）C1出口粉塵濃度高，C1旋風(fēng)筒分離效率較差，處理生活垃圾產(chǎn)生的超細(xì)粉對分離效率有較大影響，飛灰較多和較大的廢氣量造成系統(tǒng)熱耗增加。（3）熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗和電耗在同規(guī)格生產(chǎn)線中屬于中等水平。（4）預(yù)熱器旋風(fēng)筒和下料管表面溫度較高，表面散熱大，導(dǎo)致熱耗有一定的增加。2、改造目標(biāo)及方案針對上述問題，改造從降低熱耗、使用替代燃料、降低系統(tǒng)阻力等方面進行設(shè)計。改造目標(biāo)為熟料產(chǎn)量達(dá)到6?500t/d以上，C1出口溫度不高于310℃，C1出口負(fù)壓不高于-5?200Pa，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗同比下降3kg/t。預(yù)熱器的阻力主要是來自各級旋風(fēng)筒的壓力損失，旋風(fēng)筒的壓力損失ΔP主要取決于旋風(fēng)筒內(nèi)部尺寸、結(jié)構(gòu)形式、內(nèi)壁的粗糙程度，其數(shù)學(xué)模型關(guān)系式公式可以看出，降低旋風(fēng)筒進口風(fēng)速u是降低旋風(fēng)筒阻力的有效途徑。本項目改造時，采取增大旋風(fēng)筒入口截面積的方式降低風(fēng)速。2.1C1改造將原4個C1旋風(fēng)筒整體更換為HL型低阻高效旋風(fēng)筒，見圖2，旋風(fēng)筒阻力低于800Pa，收塵效率達(dá)到95%以上，C1~C3撒料箱與原撒料箱相比偏移24.74°，下移至距C3頂蓋1?200mm處。2.2C2~C5改造合理控制旋風(fēng)筒進口風(fēng)速，降低旋風(fēng)筒本體阻力，同時控制進口與內(nèi)擴間距，削弱進口氣流與回旋氣流碰撞造成的短路流和局部阻力增加，保證阻力和分離效率。對C2旋風(fēng)筒蝸殼外擴；C3、C4旋風(fēng)筒進口內(nèi)擴；C2~C5蝸殼頂蓋保留，并分別加高742mm、922mm、868mm和780mm，相應(yīng)更換管道；C5溜管更換成微晶管，煙室拆除更換；撒料盒均移至距頂蓋1?200mm處。圖2HL型旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)形式將C2內(nèi)筒整體更換；C3~C5旋風(fēng)筒內(nèi)筒利舊，C2~C4內(nèi)筒加深1?000mm，C5內(nèi)筒加深1?500mm，保證旋風(fēng)筒改造后阻力下降，同時提高收塵效率，降低內(nèi)循環(huán)物料量，進一步降低C1出口溫度。2.3分解爐擴容改造前的NST型分解爐爐容約2?050m3，當(dāng)熟料產(chǎn)量在258.33t/h時，分解爐內(nèi)氣體停留時間約為5.5s，利用現(xiàn)有塔架結(jié)構(gòu)，在確保分解爐斷面風(fēng)速為8~10m/s的前提下，更換了分解爐出風(fēng)管，直徑由7.5m改為8.5m，改造后的分解爐爐容約3?350m3。經(jīng)計算，當(dāng)熟料產(chǎn)量達(dá)到270.83t/h時，氣體在爐內(nèi)停留時間可以達(dá)到7.3s以上，為熟料產(chǎn)量提高以及協(xié)同處置生活垃圾中可燃物的完全燃燒提供了條件，同時也降低了分解爐進出口的阻力損失，有利于整個燒成系統(tǒng)的降阻。改造前后現(xiàn)場照片如圖3所示。圖3分解爐改造前后照片2.4煙室更換當(dāng)前煙室截面風(fēng)速高，粉塵返回量偏大，影響窯內(nèi)通風(fēng)，將其更換為大煙室，窯拱頂?shù)叫逼麓怪本嚯x為2?450mm，縮口尺寸為2?350mm×2?350mm。更換煙室主要有以下作用：（1）通過擴大斜坡與拱頂?shù)拇怪本嚯x，增大回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通風(fēng)面積，來進一步降低預(yù)熱器系統(tǒng)阻力。（2）增加窯尾下料溜板的包角，同時加長窯尾下料溜板長度，減少窯尾密封漏料。（3）改造窯尾密封，減少漏料和漏風(fēng)。2.5隔熱材料本次改造全部使用納米隔熱材料，減少系統(tǒng)散熱，C5下料管采用微晶板減少結(jié)皮堵塞的清理工作量，見圖4。圖4改造后C5微晶下料管照片3、改造后運行情況對比分析3.1改造前后工藝參數(shù)對比改造前后專門對預(yù)熱器系統(tǒng)進行了熱工標(biāo)定，生產(chǎn)參數(shù)如表3所示，改造后預(yù)熱器系統(tǒng)畫面如圖5所示。表3改造前后生產(chǎn)參數(shù)對比分析圖5改造后預(yù)熱器系統(tǒng)畫由表3可知，改造后熟料產(chǎn)量增加了342t/d，標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降10.39kg/t。預(yù)熱器出口匯總管溫度下降，C1旋風(fēng)筒出口粉塵濃度大幅下降，收塵效率有所提高，系統(tǒng)回灰量由42.6t/h降至23.7t/h，說明C1更換為高效收塵旋風(fēng)筒后，收塵效率提高，超細(xì)粉富集減少，系統(tǒng)回灰量減少。3.2窯尾系統(tǒng)廢氣成分分析改造前后各部位氣體成分對比見表4，改后分解爐爐容擴大，物料及燃料停留時間增加，分解爐出口及煙室過剩空氣系數(shù)較技改前有所下降，分解爐出口CO含量下降。表4改造前后各部位氣體成分標(biāo)定數(shù)據(jù)對比3.3熟料各主機電耗分析通過截取改造前10d和改造完成預(yù)熱器系統(tǒng)穩(wěn)定后10d的各主電機平均單耗數(shù)據(jù)（見表5）來看，發(fā)現(xiàn)窯主機單耗和窯尾變壓器單耗有所上升；高溫風(fēng)機單耗、窯尾排風(fēng)機單耗和窯頭排風(fēng)機單耗均有一定的下降。其原因是預(yù)熱器升級改造之后熟料產(chǎn)量上升了342t/d，窯主機承受負(fù)荷增大，電流較改造前有所上升，故窯主機單耗上升；高溫風(fēng)機用風(fēng)與改造前差別不大，單耗下降0.02kWh/t.cl，窯尾排風(fēng)機和窯頭排風(fēng)機單耗分別下降0.15kWh/t.cl和0.21kWh/