2 000t/d熟料生產線的技術改造

錢永祥，郭高泰

2 000t/d熟料生產線的技術改造

錢永祥1，郭高泰2

為解決生產線自建成投產以來存在的窯系統設備運轉率低、產量低、煤耗高等問題，紅河州紫燕水泥有限責任公司于2013年3月進行了技術改造。改造后經過一年多的生產運行，2013年相比2012年窯系統運轉率由82.76%提高到90.71%；窯產量由2 138t/d提高到2 400t/d以上；可比熟料綜合煤耗由112.4kgce/t下降到108.6kgce/t。本文還介紹了窯產量、煤耗海拔修正方法。

紅河州紫燕水泥有限責任公司（以下簡稱紫燕公司）系昆鋼水泥建材集團的全資公司，位于海拔1 390m的云南省紅河州建水縣臨安鎮東村。紅河州紫燕水泥有限責任公司2 000t/d熟料水泥生產線于2010年2月以PC總包方式建成投產。該生產線自投產以來一直存在著設備故障多、生產運行不穩定、窯系統產量低、燒成熱耗偏高等問題。為此，昆鋼水泥建材集團、紫燕公司先后邀請了國內多家專業設計院對上述問題進行診斷分析，并對窯系統進行了熱工標定。2013年3月浙江中材工程設計研究院有限公司以EPC總包方式對其生產線進行了技術改造。

1　原生產線設備配置

原生產線的主要設備配置為? 4m×60m回轉窯帶在線單系列預分解熟料燒成系統、3.5MW純低溫余熱發電系統；采用MLS3626原料輥磨及布袋廢氣處理系統；?3.8m×13m圈流水泥磨帶G1 500×1 000輥壓機聯合粉磨系統。具體配置見表1。

2　技改前指標、存在問題及海拔修正方法

2.1技改前窯系統主要指標

根據紫燕公司2012年度生產統計報表，窯系統運轉率、產量、煤耗（2012年這些指標未受市場銷售、原料供應、人為調控等因素影響）見表2。

表1　生產線各系統設備配置

2.2產量、煤耗海拔修正方法

因為空氣密度與大氣壓力隨海拔高度的增加而降低，所以對有海拔高度生產線的窯產量、熟料煤耗需進行修正。

2.2.1窯產量海拔修正方法

按上述公式計算，紫燕公司所在地的大氣壓力為85 695Pa（相當于0.846標準大氣壓），窯產量的修正系數為0.92，比海平面降低8%。

表2　2012年窯系統有關統計指標*

據文獻［1］介紹，回轉窯在高海拔地區生產時，在保證窯內的風速不變（即窯內風速與海平面相同）的條件下，其產量應隨大氣密度或大氣壓力的平方根成正比降低。

即窯產量為：

式中：

2.2.2熟料煤耗海拔修正方法

根據《水泥單位產品能源消耗限額》（GB16780—2012）定義，熟料綜合煤耗為在統計期內生產每噸熟料的燃料消耗折算成標準煤，包括烘干原燃材料和燒成熟料消耗的燃料；可比熟料綜合煤耗為熟料綜合標準煤耗按熟料28d抗壓強度等級修正到52.5等級及海拔高度統一修正后所得的標準煤耗。

熟料綜合標準煤耗計算式：

式中：

ecl——熟料綜合標準煤耗，kg/t

Pc——統計期內用于烘干原燃材料和燒成熟料的

入窯與入分解爐的實物煤總量，kg

Qnet，ar——統計期內實物煤的加權平均低位發熱量，kJ/kg

QBM——標準煤發熱值，29 260kJ/kg Pcl——統計期內的熟料總產量，t

海拔修正系數K為：

熟料強度等級修正系數α為：

式中：

A——統計期內按規定計算的熟料平均28d抗壓強度，MPa

根據上述公式計算，紫燕公司熟料煤耗海拔修正系數為0.92，2012年熟料強度等級修正系數α為0.97，由此得到可比熟料綜合煤耗為126×0.92×0.97=112.4kgce/t。

2.3存在問題

從2012年窯系統的相關指標統計和海拔修正后的產量及煤耗可以看出，紫燕公司技改前窯系統設備運轉率為82.76%，低于正常的運轉率（85%以上）；窯產量海拔修正前為2 138t/d，修正后2 324t/d；熟料綜合煤耗為126kgce/t，可比熟料綜合煤耗為112.4kgce/t。根據國內同類型、同規模生產線的水準，窯系統產量在2 500t/d以上；可比熟料綜合煤耗按（GB16780—2012）標準規定：現有企業限定值為≤112kgce/t、先進值為≤103kgce/t。

3　診斷與實施技改內容

紫燕公司2 000t/d熟料水泥生產線各系統設備選型按平原地區2 500t/d生產能力配置，設計選型符合配置要求，預熱器、分解爐、回轉窯、高溫風機、窯頭窯尾風機主要參數經海拔修正后也能滿足一定幅度的提產改造要求。

圖1　回轉窯傳動大齒輪彈簧板與固定銷位置圖

本著盡量不動或少動大型主機設備的原則制定技改目標，擬定技改目標為熟料產量2 400t/d，熟料綜合標準煤耗110kg/t（未考慮海拔修正）。診斷與實施的技改內容分述如下。

3.1回轉窯傳動大齒輪改造

出現癥狀：業主反映回轉窯大齒輪從投入運行3個月后就出現持續周期性振動，長期振動會危及設備安全和窯襯壽命。

原因分析：（1）窯筒體變形；（2）窯墩基礎沉降；（3）彈簧板和固定銷松動。

實施意見：經過多次分析論證排除了前兩種原因，決定更換12塊彈簧板和固定銷，改造后振動消除（見圖1）。

3.2熟料冷卻機改造

出現癥狀：經多次測定，出冷卻機的熟料溫度在200～300℃范圍內，平均為254℃，遠高于設計環境溫度+ 65℃的指標。熟料溫度高不僅增加了熱耗，而且嚴重影響了熟料破碎機、輸送機等后道工序的設備運行，同時也影響了水泥磨產量。

改造方案：（1）三代篦冷機改為四代；（2）增加冷卻面積，改造內部結構；（3）更換部分篦板和冷卻風機。

實施意見：依據當地環境監測站對原12臺熟料冷卻風機的風量與風壓測定，發現實際運行的風量與風壓比設計要求參數小得多，提產后原篦床單位面積冷卻能力＜40t/d·m2，因此技改采用了更換部分篦板和冷卻風機的改造方案，并提高部分冷卻風機的風量和風壓。改造前后部分風機工況參數和熟料溫度變化見表3。

3.3生料、煤粉計量秤改造

窯頭、窯尾兩臺科氏力煤粉計量秤自投產后問題較多，跑煤、斷煤現象經常發生，中控給定量與反饋量的偏差較大。窯頭秤給定5t，反饋從1.9t波動到5.3t，窯尾秤情況相同。窯頭窯尾煤粉秤的頻繁波動，導致了分解爐溫度、燒成溫度、窯內通風、燃燒工況均都出現波動，以致于窯系統不能連續穩定運行。入窯生料的喂料波動或計量不準確也會造成預熱器系統溫度的忽高忽低，對穩定運行產生影響。因此改造選擇了將兩臺科氏力煤粉計量秤更換為轉子秤，將沖板流量計的生料計量更換為轉子秤。更換煤粉秤的同時，對窯頭窯尾煤粉倉的下料錐體、煤粉輸送羅茨風機也進行了相應改造。

3.4熟料輸送機改造

原熟料輸送機為SCD630型槽式輸送機，設備投產兩年多后，軌道、鏈條、槽子均磨損較大，在運行過程中頻繁跳槽和卡死導致停窯，改造提產后輸送能力已不能滿足生產要求。因此改造方案為拆除并更換原整機槽子、鏈條、滾輪和軌道，并調校頭尾輪中心，維持原傳動不變。

3.5熱風管道查漏補缺

為減少熱風管道散熱損失，本改造對窯尾C1出口風管、窯頭篦冷機至AQC余熱鍋爐連接風管、原料輥磨至旋風筒出口風管均采取了補漏、保溫、加耐磨涂料等措施。

煤磨取熱風管由AQC余熱鍋爐進風管道上引接改為篦冷機上單獨開口取風，避免了煤磨取風與余熱發電爭風問題，同時提高了余熱介質利用率，提高了余熱發電量。2013年噸熟料發電量由2012年26.5kWh提高到29.62kWh，年增發電量3 218 000kWh。

本次改造還涉及水泥磨提產、原料與水泥配料系統計量秤改造以及相關電氣自動化控制等內容，在此不作介紹。

表3　改造前后部分風機工況參數和熟料溫度變化*

表4　2013年窯系統有關統計指標*

4　技術改造效果

為減少停窯時間，本次技術改造安排在2013年3月初、年度設備大修時進行。在各項準備工作安排就緒后，2月28日停窯，3月1日開始施工，3月29日恢復點火投料，改造工期為28d。

技改后，2013年窯系統實際運行統計指標（2013年指標有市場銷售、原料供應等因素影響）如表4。

2013年8～10月份因受降雨量較大、炸藥審批以及水泥銷售市場的影響，窯系統降低了滿負荷生產，扣除實際停窯天數，2013年運轉率為90.71%，其中技改后的4、5、6月份在滿負荷運行情況下，月運轉率分別達到97.18%、96.53%、100%；平均產量＞2 400t/d；可比熟料綜合煤耗達到108.6kgce/t。

熟料煤耗是集設計、設備、原料、煤質及操作管理于一體的綜合性經濟指標。熟料綜合標準煤耗沒有達到預期指標，其原因為：一是受原料供應限制及水泥市場影響沒有滿負荷運行，影響了設備能力的正常發揮；二是2013年1～7月入窯煤灰分平均在39%上下、熱值在19 228kJ/kg左右，高灰分、低熱值煤質的使用給操作管理提出了更高要求；三是三次風溫低（～750℃）、入窯煤粉細度粗也增加了高灰分、低熱值煤不完全燃燒的熱損失。因此，在保證設備滿負荷運行的條件下，采取技術措施、加強操作管理，可比熟料綜合標準煤耗達到先進值是可以做到的。

［1］朱祖培.水泥科技論文選［M］.北京：中國建筑工業出版社，2007.

［2］王君偉，李祖尚.水泥生產工藝計算手冊［K］.北京：中國建筑工業出版社，2001.

［3］GB 16780—2012，水泥單位產品能源消耗限額［S］.■

Technical Modification of 2 000t/d Clinker Production Line

TQ172.622.29文獻標識碼：A

1001-6171（2015）04-0098-04

通訊地址：1云南昆鋼水泥建材集團有限公司云南昆明650302；2浙江中材工程設計研究院有限公司浙江杭州310022；

2014-11-01；編輯：趙蓮