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水泥熟料烧成系统操作新技术

新型干法水泥生产技术是以悬浮预热和窑外分解技术为核心的水泥熟料生产技术。但是多年来新型干法生产线的操作方法一直沿续了原来中空窑的操作方法。这种操作方法制约了新型干法生产技术特点的充分发挥。本文中介绍的这套操作技术,充分发挥新型干法生产技术原理,较大限度的提高了分解炉的能力和技术性能,同时又充分发挥了水泥工艺学中“正常火焰煅烧”操作制度的优点。这套操作技术的完善,是建立在对系统进行了准确平衡的计算的基础上的,因此又叫准确平衡操作技术。

一 技术的起源

水泥熟料烧成系统的操作,是直接关系到水泥质量和成本的重要工作。同时还直接影响着系统NOx的产生量、SNCR脱硝系统的氨水用量。影响着熟料制造成本。因此,掌握先进的、正确合理的、准确的、高水平的操作技术是水泥厂中控工作的较重要的任务。

新型干法水泥生产技术的核心是悬浮预热和窑外分解技术。因此,采用窑外分解技术的烧成系统,首先需要保证窑尾预热器系统特别是分解炉的正常、稳定、高效的工作。并使其较大限度的发挥预热预分解作用。而目前正在运行的新型干法熟料烧成生产线,多年以来一直都延续一种基本相同得原则和方法来操作。这种方法在运行中的表现特点为:

三次风管的阀门开度控制在30---50%,以加强窑内通风;喷煤管的火焰调整为活泼有力,把喷煤管定位在第四象限,加强火焰对熟料的直接热交换作用;把窑头罩压力控制在-50----0pa;窑转速达到较高转,实现薄料快烧。

随着新型干法生产技术的进步和社会环境对节能减排和减少氮氧化物等有害气体排放要求的不断提高。这种旧有的操作方法已经逐渐感到难以适应这些要求。例如:分级燃烧技术,需要控制窑内的工况在低过剩空气系数的况态下(α≦1.05)。这样可以减少氮氧化物的生成量,提高并稳定分解炉分级的效果,就是一个很典型的例子;不少分级燃烧技术就是因为无法使窑内的过剩空气系数实际达到要求数值,而达不到减少NOx的效果。很多窑如果这样操作,就会出现熟料呈现还原气氛的现象,严重影响熟料质量。还有,将喷煤管定位在第四象限的位置,很容易使煤粉落入熟料中去,形成熟料的还原气氛。

2 新的操作技术建立的基础

以理论计算、数据分析为依据;以系统空气平衡为操作前提;

以保证分解炉用风(三次风)和采用“正常火焰煅烧制度”操作为要点;

以窑头罩的温度、压力两个数据为主要控制参数;

通过合理调整窑头喷煤管的四个风速和风量的匹配、合理篦冷机的操作,较终实现熟料烧成的高质、高产、低消耗、低排放的目标。

这项操作技术在系统运行参数中的表现特点为:

1 三次风管的阀门开度在85--高标准;

2 喷煤管定位在窑口中心线以上(0,10--50);

3 采用“正常火焰煅烧制度”。

2.1 以理论计算、数据分析为依据,以系统空气平衡为前提

采用这项技术进行操作之前,首先要进行系统分析计算。弄清楚系统中各部位的空气来源和数量。弄清楚排出多余空气的数量和能力以及排出烟气的能力。清楚篦冷机内零压点的位置和对应的风机数量。制作简单的平衡图(见上),然后进行分析。

3 喷煤管定位在窑口中心线以上的理论依据

这是采用了两种理论来论证后确定的:

3.1 回转窑内传热有三种热交换方式------传导、对流、辐射的原理;

3.2 回转窑的长度直径比在10--12(短窑)时,熟料质量比较好的原理。

回转窑内,窑皮是起着储存热量和保护窑内耐火砖两种作用的物质。窑皮温度要比熟料的温度高。在熟料和其接触后,窑皮会把热量传递给熟料,使熟料升温。在旋窑转动的过程中,呈堆积状的熟料的上表面的那部分,一直是在滑动的,所以被辐射和对流热交换的过程是一直在变化的。特别是当被压倒熟料里面去后,基本就无法吸收热量了(熟料温度基本相同)。而堆积在料层较底面与窑皮接触的部分,一是一直不动的;二是一直被窑皮释放的热量进行着加热,因而长时间进行着换热效率比较高的热传导。

将喷煤管定位在窑口中心线以上后,一是可以较大限度的利用火焰燃烧的热气流,对窑皮进行加热。在高温窑皮转到下方,熟料堆积在上面与窑皮接触没有相对移动的过程中时,充分进行热交换,提高热交换效率;二是避免了火焰离熟料太近,煤灰容易落入熟料中形成还原气氛的工况;三是火焰的前部热气流吹向了入窑生料的上方,而不是正对着向前移动得物料,这样入窑后的物料向前移动得速度提高了。

根据国内外近些年对窑内煅烧技术的研究:对于碳酸钙已经分解了95%的生料来说,在窑内分解带停留2min就可安全分解;而在主要矿物C3S稳定形成之前,从窑尾到烧成带的速度快了,升温速度也就会快。升温速度快CaO 的吸收速度也越快,越有利于C3S的形成。CaO等变新态氧化物的活化能和反应活性得到充分而及时的利用,在这种情况下所形成的熟料矿物结粒好,多呈微晶和微孔结构。不仅可以稳定提高熟料质量和28d**,而且易磨性获得改善。反之,如果物料在过渡带停留时间过久,会过早形成大晶柱C2S,容易起飞沙、结圈、起大块等现象。而且C2S在高温下停留时间过长,结构致密,不利于到烧成带再吸收CaO形成C3S矿物,熟料的易磨性也会降低。

采用新的操作方法后改变的情况:

1游离钙的变化幅度小了,合格率提高。平均值降低了0.5,在1.3以下。

2产量提高了200t/d左右,在达到3300t/h时,窑头的用煤量减少了0.4t/h;

3熟料**提高到:3d **31--32Mpa;28d**60--62Mpa;

4氮氧化物降低80--100mg/m3;

5分解炉出口压力降低400pa;

6 三次风温提高了80--100℃;

7窑皮坚固、光滑、平整。提高了耐火砖寿命。烧成带筒体经常可以不用风机冷却;

8 系统运行稳定,可以几天不用进行大的操作。

9 三次风管阀门基本无磨损;

10 三次风管的直径加大到2400mm后,管内基本无积灰;

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