2000t/d生產線燒成系統節能降耗改造

羅云海，涂永紅

（云南水泥建材集團有限公司，昆明 650034）

0 前 言

紅河紫燕水泥有限責任公司是云南水泥建材集團有限公司下屬的全資子公司，位于云南省紅河州建水縣，海拔1390m，項目規模為2000t/d熟料+3.5MW發電+80萬噸水泥粉磨，于2010年2月建成投產。回轉窯煅燒是水泥生產線中比較關鍵的環節，煤、電成本占全廠生產成本的60%～70%。而自投產以來，窯產量偏低，平均日產2061t，實物煤耗較高達到240kg/t。2012年8月委托某公司對燒成系統的C1～C3換熱管道、增濕塔外保溫、煤粉計量秤、窯筒體、傳動大齒輪翻面、12臺篦冷機風機以及對石灰石破碎、原料粉磨、生料庫均化、水泥配料系統、磨內配件和電氣自控等多個項目進行改造，共計投資917.5萬元。改造后熟料產量有所提高，平均日產達到了2400t，標煤耗120kg/t，仍然偏高，噸熟料成本居高不下。面對市場競爭，為降低成本，燒成系統精準、有效的技改成為企業降本增效的重要目標。通過系統優化和技術升級改造，達到節能降耗，提升質量，降低生產成本。

1 改造前工藝裝備狀況及主要指標

主要工藝配置表（見表1）。

表1 主要工藝配置表

改造前的主要指標及問題診斷（見表2）。

針對窯系統臺產低、煤電耗高、成本高的現狀，2016年6月～7月份，集團運營部先后邀請了華潤控股、天津院等單位的專家到建水公司進行現場踏勘，通過內外部多輪交流、問題診斷與分析，確認了系統存在的主要問題：

（1）預熱器系統內漏風嚴重、翻板活動不靈活；翻板長期處于敞開狀態：配重難以調整，回灰量大、C1出口溫度高（350℃）。

（2）窯尾煙室偏小、溫度高（1150℃），風速高，二次飛揚現象嚴重。

（3）分解爐縮口偏大（1700mm×1700mm），物料在縮口沒有噴騰效應，物料在分解爐分解時間不夠就直接入窯。

表2 改造前的主要指標

（4）分解爐煤粉燃燒不完全，分解爐溫度與C5出口溫度倒掛，分解爐撒料板磨損嚴重、撒料不均勻，物料熱交換不充分。

（5）窯、爐供煤用風量（一次風）超出正常要求近2倍，二次風溫過低（950℃～1050℃），三次風溫度只有（750℃）。造成燒成帶溫度偏低，且應對來料波動調整應變能力有限，造成煤電耗偏高，系統熱工不穩定。

（6）篦冷機配風不合理、篦板通風阻力大，熱交換效率差，熟料急冷不夠，二、三次風溫低（二次風950℃、三次風750℃），熟料溫度高，篦冷機出口熟料溫度平均200℃，造成水泥磨輸送膠帶經常損壞，熟料結粒細小，導致水泥磨系統的輥壓機做功不足，臺產偏低，電耗較高。

（7）一次風機配風過大，帶入窯內的冷風量過多，造成窯內溫度更低，燒成溫度不夠造成熟料結粒不好，飛沙較大，窯內熱工不穩定。

以上問題不但影響系統熱工穩定性，而且造成煤、電耗、NOx偏高，熟料粉化嚴重、強度低、易磨性差，使得熟料系統成本過高。

2 系統改造的思路與目標

2016年7月28日，集團運營部組織由內部專家委員會召開了關于窯系統改造項目的評審會議，分別對幾家單位提交的改造方案進行對比、評審，并組織專業人員赴曲靖富源水泥廠等生產線實地考察、交流，借助改造成功的經驗，形成系統改造的基本思路與目標。

在維持現有預熱器、分解爐、篦冷機以及窯尾風機不作大的改動的基礎上，通過優化配風（頭尾燃燒器），改善分解爐換熱效率、提高窯頭熱力強度、減少煤粉后燃，穩定提高臺產、降低煤電耗、改善熟料結粒；通過改善預熱器選粉分離效率和優化煙室、下料結構，減少窯尾結皮、穩定熱工、改善熱交換、降低C1筒溫度；通過調整、優化篦冷機分室配風、供風和篦板結構，改善急冷、熱交換效果和提升二、三次風溫度，在提高熟料質量的同時，降低熱耗和提高發電量指標。此外，對立磨后流程的系統漏風進行全面整治，在穩定提高窯系統臺產的基礎上，有效降低尾排風機實際風量。

根據專家評委對技術方案與預期目標的綜合評審結果、建議，最終確定由鄭州奧通熱力工程有限公司負責本次建水窯系統綜合改造的合作單位。改造的主要指標與目標見表3。

表3 改造主要指標與目標

3 改造方案

針對上述問題診斷與改造的思路，對改造具體項目內容與目標進行多次協商，確定具體改造的方案，于2016年8月和2017年2月分兩步進行實施。

3.1 預熱器系統

（1）更換新型翻板鎖風閥，減少內漏風，同時對外漏風部位進行封堵，提高分離效率，降低系統阻力和C1筒出口溫度，改善熱交換效率。

（2）窯尾煙室擴容與結構優化。

（3）調整底部斜坡角度，同時尾部向后、向上延伸，增加下料坡度。

（4）拆除煙室頂部，保留膨脹節，重新制作天圓地方，平滑過度，避免頂部與周圍的氣體形成渦流現象，減少結皮。

（5）角度調整能同時增大月亮門與斜坡垂直距離，擴大煙室容積，增大通風截面，降低氣體流速。

（6）改造C5下料管位置，下料管從煙室尾部插入，下料管底部要靠近斜坡底部，遠離窯尾縮口，使物料進入煙室時與風向盡量減少對流，避免入窯物料二次揚塵，降低物料循環負荷率，提高物料入窯率。

（7）改造下料小簸箕入窯長度，清除簸箕上部緩坡。

（8）改造空氣炮炮嘴位置和角度，防止形成物料堆積層，保證通風，防止漏灰。

（9）重新澆筑煙室縮口（改為1520mm×1520mm）面積控制在2.3m2，保證入爐物料的噴騰效果和氣體的提升帶料能力，在提高熱交換效果的同時，防止爐底塌料現象發生，穩定窯尾熱工。

3.2 窯頭燃燒器及送煤系統

（1）送煤風機：流量由原先的44.4m3/min改為25m3/min，壓力由68.6kPa改為49kPa，功率由90kW改為37kW。

（2）凈風機：流量由原先的（60m3/min+32m3/min）合計92m3/min改為40m3/min，壓力（49kPa+58.8kPa）改為58kPa，功率（110kW+75kW）合計185kW改為75kW，燃燒器凈風機為雙風機改為單風機。

（3）送煤管道：將φ194mm改為φ146mm（內徑130mm），在滿足穩定輸送前提下保證煤粉噴射速度。

（4）燃燒器：采用新型低氮節煤燃燒器，優化配風，適用低風量、中風壓運行。

目標：降低冷風量（約71m3/min）、裝機功率（163kW），實現減少電耗和熱耗，同時提高窯頭熱力強度，改善煅燒熱工條件。

3.3 分解爐燃燒器及送煤系統

（1）送煤風機：流量由原先的54.4m3/min改為38m3/min，壓力由58.8kPa改為49kPa，功率由90kW改為55kW。

（2）送煤管道：原輸送主管道φ219mm改為外徑φ180mm；原兩路φ201mm改為外徑φ140mm。

（3）燃燒器：把原來分解爐管道噴煤，改為旋流燃燒器，以保證煤粉迅速擴散，均勻混合，提高燃燒效率。

目標：降低分解爐系統冷風量、裝機功率，同時改善分解爐燃燒效率。

3.4 熟料冷卻系統

調整篦冷機冷卻風機的配風，一風室分5個區域獨立供風；一段充氣梁供風方式調整；更換固定端篦床框架及低阻力篦板；更換一段全部篦板，按照不同篦縫調整篦板位置；固定斜坡供風風機由2臺25000m3/h增加至5臺獨立供風52120m3/h，冷卻風機由原12臺增加至14臺，總供風量由309060m3/h增加至319800m3/h，風量增加10740m3/h，裝機功率由995kW增加至1245kW，一段二、三室充氣梁及篦下風機風壓提升約40%，從8000Pa提高至11000Pa左右。

目標：提高熟料的急冷效果，降低熟料溫度，改善熟料的質量。

4 改造效果

2017年2月第二階段改造完成后投入運行至今，從指標來看達到了預期的效果，見表4。

從表4的指標變化情況可以看出，通過預熱器翻板閥更換、煙室擴容和減小縮口的尺寸，減少預熱器系統的內漏風和循環量，提高換熱效率。更換窯頭和分解爐燃燒器，以及優化送煤配風系統，提高窯頭的熱力強度和抗波動能力。同時，通過對篦冷機供風方式的改造和篦板結構的調整，提高了熱回收效率，熟料溫度大幅降低，結粒得到改善，質量提高，水泥粉磨系統輥壓機做功能力提高，水泥磨產量提升了15t/h～20t/h，各項運營指標得到了明顯的改善，達到了預期的效果。

表4 改造后達到的指標

5 投資收益

根據改造前后的指標變化情況，主要以節煤、節電兩個方面進行經濟效益計算。

（1）投入。窯系統的改造共計投入308萬元。

（2）產出。

①按照現有煤價900元/t計算，全年70萬噸熟料產量，噸熟料標準煤耗下降5kgce/t，折算實物煤后全年可節約煤炭耗用量約7kg/t×70萬噸=4900t，減少煤炭采購費用約441萬元。

②按照平均電價0.5元/kWh計算，水泥綜合電耗下降2.62kWh/t，年產75萬噸水泥將降低用電成本98.25萬元/年。

③以上技改收益約539萬元/年。

以上效益未考慮熟料強度提升帶來的混合材摻量提高所產生的效益。

（3）投資回收期7.8個月。

6 結 論

本次技改，思路清晰、查找和改造內容明確，針對性較強，投資小，見效快，具有很好的投資回報率。通過以上改造，有效解決了長期以來困擾建水公司系統能耗高，產量低的根本問題，取得了較好的效果，為集團內其它生產線的技改項目提供了明確的改造思路。