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烧成系统简便易行的节能降耗技术
引言
烧成车间是水泥工厂最大的热工系统,全厂所用燃料的80%~100%、用电的20%~30%消耗在这里,80%~100%的高温废气产生在这里,是水泥厂节能降耗的核心。本文主要围绕烧成系统,提出下述在设计和生产中非常容易实施的节能降耗技术措施。
回转窑复合式密封——减少窑头、窑尾的漏风和漏灰
传统形式的回转窑密封,窑头和窑尾往往存在着比较大的漏风现象,并伴随着程度不等的漏灰现象,当回料勺和下料舌头设计参数不当或破损时,还会发生漏料现象,对热耗、电耗、清洁生产均会带来负面影响。
解决这一问题的办法是应用复合式密封装置,至今已在国内外各种规格的四百多条回转窑生产线得以运用,窑径应用范围最大已达到Φ5.8m,取得明显优越于其它各种型式密封的效果。
根据测算,国内运行中的各种规模的回转窑,其窑头和窑尾密封处总的漏风量平均在15%左右。复合式密封装置其漏风量≤2%,当回转窑两端密封均采用复合式密封时,总的漏风量≤4%。但据估计目前还有90%的生产线、大约2.8亿t的熟料生产能力依然采用的是传统方式的密封。如果这些生产线全部改造成复合式密封,回转窑系统的总漏风量还可以下降11%。根据热工计算结果,全国每年节省的标准煤为76.6万t,节省电耗3.07亿kWh,每年创造的利润总额在5亿元以上。
1.2回转窑的规格——用较小的规格可以获得更高的产量
1.2.1回转窑的直径
要想挖掘新型干法窑的产量,只需分析出其发热能力还有多大潜力,就可得出准确结论。在衡量窑的发热能力时,经常引用的是烧成带截面热负荷这一参数,因为该参数仅与回转窑有效直径存在函数关系,简单直观。
目前正在运行中的绝大多数新型干法窑,其截面热负荷与同规格的湿法窑、余热发电窑、预热器窑等烧成带的截面热负荷相比,反倒是明显偏小的,因此提高窑的截面热负荷,大幅度提高新型干法窑的产量是有很大空间的。对新建工程而言,当生产线建设规模已经确定后,回转窑的直径可以比传统的设计方案小。
用小规格的窑获得高产量这一设计方案已有应用,如SL水泥厂改造项目,Φ3.0m×48m回转窑的月均熟料产量可达1380t/d,最高日产量可达1500t/d以上:又如FX水泥厂改造项目,Φ2.5m×43m回转窑的月均熟料产量可以达到650t/d,最高日产量720t/d以上。
1.2.2回转窑的长度
虽然国内长径比在10~12.5之间的超短回转窑应用由来以久。但还很不普及。到目前为止投产的新型干法窑,绝大多数的长径比依然较高,在14~16.5之间,支撑为三档。
(1)长度较长的回转窑生产工艺和设备运行特点
长度较长的新型干法窑,烧成带距离窑头端部较近,而其窑尾端部温度一般在1000℃左右甚至更高,因此刚刚分解入窑后的CaO具有很高的活性,非常容易和SiO?快速形成活性同样很高的C?S,而高活性的C?S和剩余的高活性的游离CaO如果此时能快速运动到烧成带,在高温的作用下非常容易形成优质的C?S矿物。当窑的长度较长时,物料需要在过渡带运动较长时间到烧成带,C?S和游离CaO的活性降低很多,反倒对C?S的形成带来不利影响,影响熟料质量。
从设备运转角度来看,三档窑属于静不定结构,无论如何调整托轮,也难以保证回转窑在回转过程中各轮带与托轮受力均匀。三档窑不易克服筒体弯曲、变形等对设备运转带来的不利影响,并且对耐火砖使用寿命影响也很大,且传动装置电机功率高。从投资角度看,长径比较高的回转窑生产线,设备、三次风管、耐火材料投资也较高。
(2)逐步推广短窑煅烧技术,节能降耗
由于与回转窑相配套的预热分解系统、冷却系统、燃烧系统、密封系统、计量和自动控制系统等技术水平的大幅度提高,科研、设计人员对系统进行个性化设计水平的提高,生产人员对新型于法技术的不断掌握和提高,我们已经能灵活自如地控制入窑生料的分解率达到95%乃至更高,有能力在窑尾系统适当提高生料的入窑温度,因此我们认为推广短窑煅烧技术条件已经成熟。
目前公司正在承担HY水泥厂的技改工程施工图设计,回转窑规格为Ф2.8m×35m,为两档支撑回转窑,设计产量为900t/d,实际产量有望超过1000t/d。
1.2.3优化减小回转窑规格的意义
用较小规格的回转窑实现较高的产量的意义:一是对于已经投产的回转窑,继续挖掘生产潜力,提高产量,降低热耗、电耗;二是对于新建工程,在满足业主对建设规模要求的前提下,把回转窑规格减小。10000t/d熟料的生产线,目前的回转窑规格是Ф6.0m×95m。通过我们对新型干法窑产量的推导。未来通过应用新技术,可能采用Ф5.2m×60m的回转窑就能实现,这样对设备制造、运输、安装、系统造价、运转率、能耗、电耗等都会十分有利。
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