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原標(biāo)題：4800t/d熟料生產(chǎn)線提產(chǎn)提質(zhì)改造
一、基本情況及存在的問題
某公司有條4800t/d熟料生產(chǎn)線，在2009年投 產(chǎn)。回轉(zhuǎn)窯規(guī)格中4.8m×74m，斜度4％，窯速0.4~4r/min，窯尾采用NST1分解爐和RF5/5000五級預(yù)分解系統(tǒng)，配置NC4234第三代篦冷機(jī)，有效篦床面積133㎡，熟料產(chǎn)量在5800t/d左右，標(biāo)準(zhǔn)煤耗108kg/t左右。 系統(tǒng)存在的問題主要有：①C1出口溫度偏高，在330℃左右。 ②出篦冷機(jī)熟料溫度高，在150~250℃，熱量損失大。 ③篦冷機(jī)細(xì)料側(cè)漏料嚴(yán)重，篦板、盲板磨損嚴(yán)重，有紅河現(xiàn)象，設(shè)備故障率高。 ④熟料質(zhì)量偏低，28天強(qiáng)度在56MPa左右。 ⑤熟料熱耗高，熟料標(biāo)煤耗達(dá)到108kg/t。 ⑥AQC鍋爐入口溫度偏低只有350℃，噸熟料發(fā)電量偏低(25kwM)。
二、改造方案
針對存在的問題先后對燃燒器、篦冷機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，同時調(diào)整配料方案及煅燒方案，取得了較 好的效果。
2.1 燃燒器部分
(1)更換窯頭煤粉燃燒器，將原三通道燃燒器 更換為HJGx型雙旋流四通道燃燒器，提高窯內(nèi)火焰強(qiáng)度。窯頭燃燒器頭部結(jié)構(gòu)見 圖1。
圖1 窯頭燃燒器頭部結(jié)構(gòu)
(2)更換頭煤輸送羅茨風(fēng)機(jī)，降低輸送風(fēng)量。原風(fēng)機(jī)風(fēng)量67m3/min，壓力68/6kPa，電機(jī)功率90kW；更換為45m3/min，壓力58.8kPa，電機(jī)功率55kw，同時對輸送管道進(jìn)行改造，由D229改為D194。
(3)更換窯頭一次風(fēng)機(jī)，原風(fēng)機(jī)參數(shù)風(fēng)量129m3/min、壓力49kPa，電機(jī)功率132kw；更換為風(fēng)量 78m3/min、壓力58.8kPa，電機(jī)功率90kw。
(4)更換窯尾分解爐燃燒器，將單通道管式燃燒器更換為單通道旋流燃燒器，提高煤粉分散度，提高煤粉燃盡率。
(5)更換分解爐輸煤羅茨風(fēng)機(jī)及管道，降低輸送風(fēng)量；原風(fēng)機(jī)參數(shù)風(fēng)量144m3/min、壓力68.6kPa，電機(jī)功率200kW，更換為風(fēng)量84.3m3/min、壓力58.8 kPa，電機(jī)功率110kw；管道由D351更換為D273。
2.2 篦冷機(jī)部分
(1)篦冷機(jī)一段配風(fēng)m3/h，裝機(jī)功率 1015kW，篦冷機(jī)系統(tǒng)總風(fēng)量m3/h，單位熟料配風(fēng)(標(biāo)況下)2.1m3/kg熟料，一段配風(fēng)0.82m3/kg熟料。原一段風(fēng)機(jī)配置見 表1。
表1 原一段風(fēng)機(jī)配置
系統(tǒng)總風(fēng)量配置偏小，不能滿足要求，特別是一段總風(fēng)量偏小，根據(jù)計算窯臺產(chǎn)255t，窯、爐煤粉燃燒需24.5萬m3風(fēng)量，系統(tǒng)風(fēng)量分配見 圖2。
圖2 系統(tǒng)風(fēng)量分配
以此為依據(jù)對一段風(fēng)機(jī)進(jìn)行技改，配置見 表2。
表2 技改后一段風(fēng)機(jī)配置
一段風(fēng)量增加27192m3/h，功率增加89kw 。
(2)冷卻機(jī)頂部增加兩道擋風(fēng)墻，第一道設(shè)置 在一段尾部，即三室的中后部，第二道設(shè)置于二段的中部七室的中后部，對篦冷機(jī)的風(fēng)進(jìn)行分割，避免窯、煤磨、余熱鍋爐及廢氣互相爭風(fēng)。
(3)對篦冷機(jī)篦床進(jìn)行改造，將一段、二段細(xì)料側(cè)的第一排活動篦板固定，減少磨損降低故障率， 消除紅河現(xiàn)象。
2.3 改造費(fèi)用
(1)燃燒器改造總投資81萬元，管道及羅茨風(fēng)機(jī)及施工費(fèi)36萬元，合計117萬元；
(2)篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)更換總投資57.4萬元。
三、改造后效果
本次改造利用年度大修進(jìn)行，工期18天，總投資174.4萬元，改造后生產(chǎn)線運(yùn)行穩(wěn)定，效果明顯，兩個月收回投資，取得了較好的效果。 改造后窯系統(tǒng)投料量提高20t/h，C1出口溫度降到310℃以內(nèi)，熟料溫度降到120℃以下，窯頭AQC鍋爐入口溫度提高20℃，提高到370℃，發(fā)電機(jī)功率增加520kw。
(1)熟料產(chǎn)量提高150t/d，由5800t/d提高到 5950t/d，年增產(chǎn)熟料45000t。
(2)熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低3kg，折實物煤耗4.3kg，熟料成本降低2.36元/t，年節(jié)約成本達(dá)400萬元。
(3)噸熟料余熱發(fā)電提高2.1kWh，由25.1kwh/ t提高到27.2kWh/ t，年增加發(fā)電量403萬kWh，節(jié)約電力成本169萬元。
(4)改造后系統(tǒng)裝機(jī)功率降低58kw，窯產(chǎn)量提高5％，熟料工序電耗降低1.5kWh/t，由56.4kWh/t 降到54.9kWh/t，年節(jié)約成本164萬元。
作者：陳俊，劉繼斌，顏新傳，朱精瑞
來源：《中國葛洲壩集團(tuán)水泥有限公司》
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章丘羅茨風(fēng)機(jī)的工作原理及特點(diǎn)
章丘羅茨風(fēng)機(jī)是一種容積式風(fēng)機(jī)，它輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成一定的比例。章丘羅茨風(fēng)機(jī)各支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現(xiàn)互相碰撞的現(xiàn)象，所以可以高速化，不需要內(nèi)部潤滑，而且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。具體來說，主要有以下幾方面的特點(diǎn);
章丘羅茨風(fēng)機(jī)的機(jī)殼是由進(jìn)排氣口遮壁線組成，形成螺旋式結(jié)構(gòu)，與葉輪頂部的直線所構(gòu)成的三角形進(jìn)排氣口隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)而循序開閉，運(yùn)行時噪音很低，并且沒有排氣脈動的現(xiàn)象。
(1)章丘羅茨風(fēng)機(jī)的葉輪為三葉直線型，葉輪之間只要確保側(cè)面間隙就可以，與同樣尺寸的傳統(tǒng)二葉型羅茨鼓風(fēng)機(jī)相比，效率更高。
(2)章丘羅茨風(fēng)機(jī)的齒輪采用特殊鋼，經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇慊鹛幚恚瑖?yán)格按照高精度齒輪研削制造，因而可以將來自齒輪對產(chǎn)品的不良干擾完全排除。
(3)章丘羅茨鼓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于輕工、化工、紡織、冶金、電力、礦井、化肥、石油、煤氣站、港口、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理、重油、噴燃和氣力輸送等國民經(jīng)濟(jì)部門;
羅茨風(fēng)機(jī)是鵬錦環(huán)保設(shè)備公司的代表產(chǎn)品也是主營產(chǎn)品，該機(jī)器結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，占地面積小;重量輕，使用方便;噪音小，精度高;使用壽命長。它作為公司的代表產(chǎn)品因為具有以上的獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的特點(diǎn)，所以應(yīng)用的行業(yè)也非常廣泛。諸多用于食品業(yè)、造紙業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、污水的處理、環(huán)保產(chǎn)業(yè)等。大多都是用于輸送空氣，章丘羅茨風(fēng)機(jī)還可以輸送煤氣、氫氣、乙炔、二氧化碳等易燃物、易爆和腐蝕性氣體。石化工業(yè)、建材工業(yè)、電力工業(yè)、冶煉工業(yè)、化肥工業(yè)礦山業(yè)、港口業(yè)、輕紡業(yè)等行業(yè)也能用的到;
為容積式風(fēng)機(jī)，輸出的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成正比，三葉型葉輪每轉(zhuǎn)動一周由兩個葉輪進(jìn)行三次吸排氣，在兩根互相平行的軸上有兩只三葉型葉輪，葉輪與橢圓形機(jī)箱內(nèi)孔面及兩葉輪之間始終保持微小的間隙，由于葉輪互為反方向勻速旋轉(zhuǎn)，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側(cè)輸送到排出的一側(cè)。各只葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現(xiàn)互相碰觸現(xiàn)象，因而可以高速化，不需要內(nèi)部潤滑，而且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，性能穩(wěn)定，適應(yīng)多種用途，現(xiàn)已被污水處理，焚燒爐(冶煉，鑄造)水產(chǎn)品供氧，燃?xì)庵迹ぜ撃ぃ斔头勰╊w粒(谷物)等領(lǐng)域廣泛使用;
聯(lián)峰鋼鐵公司是錦工風(fēng)機(jī)老客戶，該公司噴煤系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窖燒嘴設(shè)計為煤粉和轉(zhuǎn)爐煤氣五通道煤、氣混燒燃燒器，煤粉用量4?5t/h，轉(zhuǎn)爐煤氣用量25000—27000m3/h。因回轉(zhuǎn)窖煤粉使用量少，且高爐噴煤車間制粉能力富裕，決定不再新建設(shè)制粉系統(tǒng)，由高爐噴煤車間將煤粉輸送至噴吹站煤粉倉內(nèi)；煤粉倉內(nèi)煤粉經(jīng)粉體喂料機(jī)、轉(zhuǎn)子秤、螺旋泵供給，由羅茨鼓風(fēng)機(jī)送入燃燒器內(nèi)。噴吹站主要由收粉器、煤粉倉、倉頂布袋、粉體喂料機(jī)、轉(zhuǎn)子秤、螺旋輸送機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備組成，煤粉倉設(shè)計時預(yù)留600t/d石灰窖噴煤系統(tǒng)接口，3#1080m3高爐噴煤車間磨機(jī)為EM110立式球磨機(jī)，產(chǎn)量約為60t/h，除高爐煤粉需求外，富裕產(chǎn)量約20t/h。因此回轉(zhuǎn)窖的煤粉供應(yīng)可不再新建設(shè)制粉系統(tǒng)，利用高爐噴煤車間的噴吹罐向回轉(zhuǎn)窖噴吹站煤粉倉內(nèi)輸送煤粉，遠(yuǎn)距離輸送管道采用擴(kuò)徑技術(shù)來減少壓力損失，控制流速，實現(xiàn)低壓輸送；并設(shè)置一根吹掃管與輸煤管路同時抵達(dá)噴吹站，在沿途設(shè)置吹掃點(diǎn)，直至噴吹站煤粉倉。
煤粉倉的容積設(shè)計為90m3，材質(zhì)為碳鋼（Q235B），煤粉倉下端共有三個支腿，設(shè)稱重傳感器計量，為保證煤粉輸送暢通，錐體角度大于70°。每個錐體都設(shè)有沸騰裝置，使用N2沸騰，一則解決安全防爆問題，另一方面，通過沸騰解決煤粉倉掛灰問題。
考慮煤粉輸送以及煤粉儲放的安全要求，煤粉倉設(shè)有倉頂布袋除塵器，保持倉內(nèi)負(fù)壓操作。若預(yù)算充足，羅茨鼓風(fēng)機(jī)可采用變頻電機(jī)，煤粉停止輸送時，電機(jī)低頻運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能效果。
喂料系統(tǒng)的可靠、連續(xù)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定運(yùn)行是穩(wěn)定窖的熱工制度、降低煤耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和保證設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。煤粉經(jīng)稱重倉穩(wěn)流后再由FR喂料機(jī)均勻、穩(wěn)定地喂入RWF轉(zhuǎn)子秤。進(jìn)入RWF轉(zhuǎn)子秤的煤粉由轉(zhuǎn)子從進(jìn)料口帶至出料口并喂入下級設(shè)備。特殊設(shè)計的結(jié)構(gòu)使得稱重傳感器能精確地測出RWF圓盤體中粉體的重量，并由SPU信號處理單元將此弱信號進(jìn)行采集、放大、轉(zhuǎn)換，然后傳輸?shù)絇LC的模擬輸入接口。系統(tǒng)通過磁電式測速傳感器檢測轉(zhuǎn)子秤的轉(zhuǎn)速，并將此信號送入PLC的高速計數(shù)接口。采集到的物料重量與電機(jī)速度信號經(jīng)控制系統(tǒng)處理運(yùn)算得到粉體的實際流量，通過調(diào)節(jié)喂料機(jī)和轉(zhuǎn)子秤的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)粉體定量給料。對FR喂料機(jī)的調(diào)節(jié)引入預(yù)置加前饋的控制理念，使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的選型主要取決于已知的空氣需求量和系統(tǒng)管道操作壓力，以及空氣損失和所需的儲備系數(shù)及安全系數(shù)。煤粉輸送氣流速度一般由經(jīng)驗確定，輸送速度為25?30m/s時，才能保障煤粉與輸送空氣風(fēng)量在輸送管中處于全紊流狀態(tài)，否則輸送管內(nèi)會出現(xiàn)噎堵現(xiàn)象，輸送受阻。粉料輸送量和空氣消耗量的比可用“料氣比”來表示，料氣比的數(shù)值主要取決于輸送物料的特性、操作參數(shù)和氣固噴射器的幾何參數(shù)；這是個經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對于螺旋泵輸送煤粉，料氣比的設(shè)計值一般取<3kg/m3。經(jīng)過計算，羅茨風(fēng)機(jī)選型為：風(fēng)量：40m3/min;壓損：58.8kPa，型號：JGR200A，生產(chǎn)廠家：山東錦工有限公司。
燃燒器具有以下性能特點(diǎn)：
(1)噴頭選用Cr25Ni20鑄造后精加工而成，耐高溫、抗氧化，使用壽命長；
(2)火焰形狀規(guī)則，完整；火焰無波動，穩(wěn)定。不會出現(xiàn)火焰吹掃窖襯的現(xiàn)象，可延長窖襯的使用壽命;
(3)煤粉、煤氣和一次風(fēng)及二次風(fēng)混合良好，燃燒充分，故可提高窖的熱力強(qiáng)度，同時降低一次風(fēng)的比例，從而提高窖的產(chǎn)量并降低熱耗；
(4)攏焰罩形成碗狀效應(yīng)和火焰_開始沒有強(qiáng)渦流避免了溫度峰值，使火焰溫度分布均勻合理，可有效地保護(hù)窖口筒體和護(hù)板；
(5)降低CO和NO,的含量：由于燃料和風(fēng)混合更為充分，燃燒更為快速完全，降低了窖尾廢氣中CO和NO.的含量，有利于電收塵的安全運(yùn)行和環(huán)保。
根據(jù)目前生產(chǎn)情況，石灰窖產(chǎn)量約為960t/d。只采用轉(zhuǎn)爐煤氣時石灰窖的能源消耗量為轉(zhuǎn)爐煤氣800m3/t.灰(轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值為1600kcal/m3);改為噴煤后，用煤粉代替_半的焦?fàn)t煤氣(煤粉的熱值為7100kcal/kg)，煤粉的消耗量約為90kg/t.灰。能源的價格成本為：轉(zhuǎn)爐煤氣0.2元/m3,煤粉0.8元/kg;噴煤后噸灰產(chǎn)量預(yù)計可節(jié)約成本為8元/t.灰，每年可節(jié)省近300萬元。
投產(chǎn)以后，整套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，石灰窖產(chǎn)量約為960t/d，管道未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。喂料系統(tǒng)能夠可靠、連續(xù)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地輸送煤粉至燃燒器內(nèi)。經(jīng)分析能源消耗量：轉(zhuǎn)爐煤氣約為15000m3/h，煤粉約為4.5t/h，石灰窖產(chǎn)量約為960t/d，實際能源消耗沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，并且窖頭有碳顆粒，煤粉燃燒不充分.
經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、研究，總結(jié)出以下原因：
(1)轉(zhuǎn)爐煤氣含有水分，煤氣與煤粉混合過程中，形成碳顆粒，致使煤粉難以燃燒；
(2)煤粉指標(biāo)：揮發(fā)分約為10%、細(xì)度(一200目)約為70%。由于回轉(zhuǎn)窖內(nèi)負(fù)壓燃燒，燃料在爐膛內(nèi)存在時間短，煤粉揮發(fā)性低，難以迅速燃燒，造成煤粉燃燒不充分。
查閱回轉(zhuǎn)窖噴煤資料，煤粉充分燃燒需要保證煤粉揮發(fā)分不低于18%、細(xì)度(一200目)不低于80%，并且灰熔點(diǎn)溫度高于爐膛溫度，否則會出現(xiàn)煤粉燃燒不充分，能源消耗高，窖內(nèi)出現(xiàn)結(jié)圈現(xiàn)象。
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