第３０卷第１期 ２０１４年２月 昆明冶金高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｖ０１．３０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—０４７９．２０１４．Ｏ１．０１２ １ ０００ ｔ／ｄ水泥熟料生产线烧成系统的技术改造 和春梅 ，罗玉银 ，杨晓杰 ，李 卫 （１．昆明冶金高等专科学校建材学院，云南昆明６５００３３；２．云南创兴建材有限公司，云南昆明６５００００） 摘要：通过对１ ０００ ｔ／ｄ水泥熟料生产线烧成系统工艺及设备的改造，实现了以无烟煤代替烟煤作为熟料煅烧 的燃料，提高了系统产量，系统粉尘排放浓度≤５０ ｍｓ／ｒｌｌ ，满足国家环保要求，达到项目改造目的。 关键词：水泥熟料；烧成系统；技术改造 中图分类号：ＴＱ１７２．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－０４７９一（２０１４）ｏ１—００５３—０４ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ １ ０００ ｔ／ｄ Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｌｉｎｋｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｌｉｎｅ ＨＥ Ｃｈｕｎ—Ｍｅｉ ，ＬＵＯ Ｙｕ—ｙｉｎ。ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｊｉｅ ，ＬＩ Ｗｅｉ ，（１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｙｕｎｎａｎ Ｃｈｏｎｇｘｉｎｇ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉｌｓａ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｉｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ １ ０００ ｔ／ｄ ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｗａｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｌｉｎｋｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｕｓｅ ｔｈｅ ａｎｔｈｒａｃｉｔｅ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ ｃｏａｌ ａｓ ｆｕｅ１．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｗａｓ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｄｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎ— ｔｒａｔｉｏｎｓ≤５０ ｍｇ／ｍ ｍｅｅｔｓ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔａｔｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａ－ ｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ；ｆｉｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ０ 引言 云南滇西某水泥有限责任公司２００１年投产建设１ ０００ ｔ／ｄ水泥熟料生产线，采用烟煤为燃料，熟料 冷却设备选用单筒冷却机。由于公司周边烟煤产量少，需从外地购买，单筒冷却机冷却效率低、热耗 高，从而导致水泥生产成本上升，使得公司在滇西地区的水泥行业竞争中处于劣势。公司希望通过烧成 系统工艺和设备方面的改造，提高水泥熟料产量，降低水泥生产成本，同时保证技改以后增加的排尘点 的粉尘排放量达到国家环保要求。 １ 烧成系统改造的必要性 长期以来，新型干法水泥生产大都使用优质烟煤进行生产，随着我国经济的发展，能源持续紧张， 优质烟煤价格一路攀升。无烟煤由于挥发份偏低，燃点较高，价格相对便宜，有效利用无烟煤替代部分 烟煤进行水泥生产，对降低企业生产成本具有较大作用。该公司改造前使用外地烟煤作为熟料煅烧的燃 料，由于运输距离远（３ ２００ ｋｍ），加上煤价及运费的增长，导致原煤运到企业价格接近４００ Ｙｒ．／ｔ，加大 了企业的运行成本。公司当地有较丰富的无烟煤资源，煤的发热量高（３２４ ２４４ ｋＪ／ｋｇ）、含硫量低 （１．０％），挥发份在８％左右，可用于水泥厂熟料的煅烧。且无烟煤到厂价格较烟煤到厂价格低于１００ 收稿日期：２０１３—１２—１３ 作者简介：和春梅（１９６６一），女，云南曲靖人，副教授，工学学士，主要从事材料工程教学与研究。 ５４ 昆明冶金高等专科学校学报 ２０１４年２月 ｔ以上，从经济的角度看，公司使用当地丰富的无烟煤代替外地烟煤是非常必要的。 公司１ ０００ ｔ／ｄ水泥熟料生产线使用单筒冷却机冷却熟料，由于其热交换效率差，造成出冷却机熟 料温度高（３ ２５０ ｏＣ）、质量差、产量低，加之二、三次风温度较低，易使回转窑和分解炉内的煤粉燃 烧不完全。目前单筒冷却机在新型干法水泥厂的使用已非常少见，为提高熟料的产量和质量，本次技改 须将单筒冷却机改为新型篦式冷却机。 ２技改指标 １）实现以无烟煤代替烟煤作为熟料煅烧燃料； ２）使熟料产量由１ ０００ ｔ／ｄ提高到１ ２００ ｔ／ｄ。 ３．技改条件 ３．１ 燃料 本次技改将燃料由烟煤改为无烟煤，当地无烟煤产量为７０万ｔ／ａ左右，其中发热量＞３２４ ２４４ ｋｊ／ｋｇ 的产量在３Ｏ万ｔ／ａ左右，‘Ｐ（ｓ）＜０．５的烟煤在１０万ｔ／ａ左右。根据近几年国内各水泥厂使用无烟煤 煅烧水泥熟料的成功经验来看，公司周边的无烟煤分布，完全能够满足企业改烧无烟煤的要求。 ３．２技改场地 本次技改窑尾新增Ｎ—ＭＦＣ分解炉，窑头采用第三代篦式冷却机替换单筒冷却机。窑尾钢框架从 窑头方向看在原窑尾平面右侧放置分解炉，将窑头原单筒冷机拆除，篦冷机及收尘系统设在原窑头平面 上。在平面布置上充分利用原有场地，不影响以后的改造扩建等。 ３．３供电 需在原厂址总降压站内增加一台ｌ０ ｋＶ出线柜，型号与原１０ ｋＶ配电柜型号相同，１０ ｋＶ母线与原 １０ ｋＶ母线相连接，在窑头增设１０ ｋＶ／０．４ ｋＶ变电所一座。 ３．４环境保护 本次技改的主要排尘点为篦冷机余风，通过设计合理的收尘工艺，选用可靠的收尘设备，结合认真 的操作管理，将保证技改以后增加的排尘点的粉尘排放量达到国家有关标准。 ４技术改造方案 ４．１ 窑尾系统 基于原ＣＤＣ分解炉不能适应无烟煤着火难、燃尽 难，在相同的燃烧条件下燃尽时间为普通烟煤的数倍之多的燃烧特性，窑尾系统的改造重点是在原ＣＤＣ分 Ｌ４ 解炉前增加一座离线的Ｎ—ＭＦＣ分解炉，使分解炉的 有效容积增大，提高无烟煤在分解炉中的燃烧时间和 空间，保证无烟煤在分解炉中充分燃烧。改造后使来 自窑头的三次风切向进入Ｎ—ＭＦＣ分解炉的下部，来 自Ｃ４级筒的预热生料由下料管喂入Ｎ—ＭＦＣ分解炉三 次风人口，未燃尽的煤粉及物料从Ｎ—ＭＦＣ分解炉经 鹅颈管进入ＣＤＣ分解炉中继续燃烧和分解，最后出炉 进入Ｃ５旋风筒进行气固分离后入窑煅烧。窑尾废气经 ＣＤＣ分解炉缩口直接喷人炉内并与Ｎ—ＭＦＣ分解炉热 气混合产生“旋流＋喷腾”复合作用，使分解炉的效 率进一步提高。具体改造内容如图１所示。 １ｔｔｌ改造后的窑尾工艺流程图 １）在原ＣＤＣ分解炉前增加 ４．０３２ ４ ｍＮ—ＭＦＣ离线型分解炉一座，并在Ｎ—ＭＦＣ炉的出１５１增加咖 第１期 和春梅，罗玉银，杨晓杰，等：１ ０００ ｔ／ｄ水泥熟料生产线烧成系统的技术改造 ５５ ２．６３３ ５ Ｉｎ的鹅颈管，使在Ｎ—ＭＦＣ中未燃尽的烟煤可在鹅颈管继续燃烧，鹅颈管的管道末端连接原 ＣＤＣ分解炉。改造后分解炉的有效容积从３１８ ｉｎ 增加到８５０ ｉｎ。，生料在炉内的停留时间延长，生料的 分解效率提高。 ２）增加与Ｎ—ＭＦＣ分解炉相匹配的离心风机一台；并把４级筒下料管加长连接到Ｎ—ＭＦＣ分解炉 三次风人口处，同时在这段下料管上加装锁风用的翻版阀。取消原ＣＤＣ分解炉的涡壳，该处与鹅颈管 的末端相连接。 ３）三次风管从原来ＣＤＣ分解炉的涡壳处，移到Ｎ—ＭＦＣ分解炉的下部，使三次风从两边切向进入 分解炉；同时取消原ＣＤＣ分解炉的喷煤系统，将其移动到Ｎ—ＭＦＣ分解炉下部的三次风口处，也从两 边进入到分解炉内。 ４）由于改烧无烟煤使得煤粉的燃烧延迟效应明显，为了避免点火初期部分不完全燃烧的煤粉进入 到预热器系统造成预热器系统的堵塞，须在窑尾系统增加一定数量的吹堵装置，如空气炮等。 ５）由于原有的系统已经使用了多年，预热器系统中的耐热砖、浇注料及分料阀等不可避免地磨损 严重，需要及时更换。 ４．２窑中三次风管 由于加装Ｎ—ＭＦＣ分解炉，三次风管进风口由进入ＣＤＣ炉改为进入ＮＭＦＣ炉底部，三次风管的高 度应降低，须将原风管支架拆除建新风管支架。 ４．３窑提速方案 改造前回转窑的转速为０．６９６～３．４８１ ｒ／ｍｉｎ，在此次改造中由于燃料由热值小的烟煤改为热值大的 无烟煤，为适应物料在窑中的停留时间的减少，窑速提高到０．４—４ ｒ／ｍｉｎ。提速后的优点如下： １）提高窑速降低了物料在窑内的填充率，使窑内通风量增加，物料与气流接触几率增加，提高了 换热效率，从而降低系统热耗。 ２）生料喂料量与窑转速相对应，提高窑速从而增加喂料量，使窑产量得到相应提高，在改造后的 窑速下能保证１ ２００ ｔ／ｄ熟料产量。 ３）提高窑速可以使煤灰沉落均匀，提高熟料质量，另一方面可以使无烟煤的燃烧更充分，从而防 止窑内结后圈现象发生。 ４。４窑头喷煤管 原有的喷煤管不能适应无烟煤的燃烧的需要，因此更换为专为无烟煤设计的四通道喷煤管。该喷煤 管在断面上有４个通道，从外层向内层分别是：轴风（风速高达２５０～３００ ｍ／ｓ）、轴旋风、煤风、旋 风。该喷煤管配套使用的罗茨风机风压稳定，产生的湍流使煤和炽热的二次风充分混合，大大加快了煤 粉的燃烧速度。 ４．５熟料冷却机方案 改造前系统采用一台 ３．８ Ｉｎ ｘ ４５ １ＴＩ单筒冷机，而在本次技改中将采用第三代篦式冷却机取代之，２ 种机型主要指标对比如表１所示。 单筒冷却机属于逆流式气 表１改造前后２种机型主要指标对比 固换热设备，其冷却风量较 小，高温熟料难以骤冷，出冷 却机熟料温度较高（２００～ ３００ ｏＣ），二次和三次风温低 （４００—７５０℃），热效率为 ５６％～６５％。篦式冷却机属于 骤冷式气固换热设备，熟料由 回转窑进入冷却机后，在篦板 上铺成层状，冷却空气以垂直 ５６ 昆明冶金高等专科学校学报 ２０１４年２月 方向穿过熟料料层，使熟料在数分钟由１ ３００～１ ４００ ｏＣ骤冷到１００℃以下。骤冷可阻止熟料矿物晶体长 大，特别是阻止Ｃ３Ｓ晶体长大，有利于熟料强度及易磨性能的改善，同时有利于熟料的安定性的改善。 国内目前广泛使用的第三代空气梁篦冷机二次风温达１ ０８０ ｏＣ，三次风温达８５０—９５０ ｏＣ，热效率高达 ７５％一８３％。 本次技改用６０３Ｓ一６０６Ｈ一８３１Ｈ型第三代带充气梁阻力篦板的高效冷却机，采用第三代篦冷机的 “充气梁”技术、双段传动，是国内高效可靠的新型篦式冷却机。 ４．６冷却机收尘方案 窑头收尘方案有２个：方案 表２冷却机收尘方案主要性能比较 １是出篦冷机废气经过冷却器， 进入脉冲袋式收尘器收尘后由排 风机排人烟囱中；方案２是高温 废气直接通过电收尘器后由排风 机排人烟囱中。两方案收集到的 熟料粉尘都由螺旋输送机输送到 链斗机中。２个方案相关指标的 比较如表２所示。 方案１袋收尘对粉尘的适应 性好，收尘效率高达９９．５％，但 冷却器的热交换效率不高，在篦 冷机操作不当的情况下人袋收尘 器烟气温度高于布袋承受温度 ２００ ｏＣ时（采用芳纶针毡滤袋），滤袋会被损坏，换袋成本高，收尘阻力高，运行费用高。方案２电收 尘阻力小，运行费用低，维护管理方便，操作及流程简单，且收尘效率高达９９％，达到排尘要求，因 此本次技改采用方案２。 ５系统改造总结 １ ０００ ｔ／ｄ水泥熟料生产线烧成系统改造后，熟料产量３８万ｔ／ａ以上，实现了ｌ ２００ ｔ／ｄ的技改目标。 技改后实现了采用无烟煤代替烟煤为水泥煅烧燃料，生产熟料煤耗下降了２８ ｋｇ／ｔ，煤价按３００ Ｙｖ＿／ｔ计 算，每年因节煤企业利润增长了３１９．２万元；此外，熟料烧成用煤的改变使得煤价下降在８０：￣ｖ／ｔ以上， 按每年烧成用煤５．６万ｔ计算，因煤价下降企业增加利润４４８万元以上。本次技改投资１ １００万，建设 期３个月，达产期１个月，项目投资回收期为１．３ ａ（年）。系统改造后增加的篦冷机废气收尘系统，经 当地环保部门测定系统排放粉尘质量浓度≤５０ ｍｅ，／ＩＴＩ ，达到国家ＧＢ４９１５－－２００４《工业企业污染物排放 标准》的要求。 参考文献： ［１］李福洲，陈袁魁，闫羽．五级旋风预热器窑提产改造技术实践［Ｊ］．广东建材，２００７（１１）：７２—７３． ［２］张克军．水泥窑分解炉系统技术改造［Ｊ］．河南建材，２００３（２）：２９—３０． ［３］孟庆阁，田晨旭．超短立筒预热器窑改造为新型干法窑［Ｊ］．中国水泥，２００９（１２）：８１—８２． ［４］阮云燕，郭强，张国臣，等．老窑成功改造为１ ２００ ｔ／ｄ新型干法窑［Ｊ］．中国水泥，２００８（１２）：７４—７５
