預熱器系統降阻節能優化升級

韓 智

（焦作千業水泥有限責任公司，河南 焦作 454150）

1 項目背景

我公司回轉窯一號線使用的是帶分解爐五級旋風預熱器，生料首先進入二級旋風筒上升煙道，被氣流吹散，隨之進入一級旋風筒，氣料分離后，物料經過翻板閥、下料管進入三級旋風筒上升煙道，然后隨氣流進入二級旋風筒，最終物料得到充分預熱，從四級下料管進入分解爐內，與來自窯頭罩的三次風、窯內熱風及喂入的煤粉在噴騰狀態下進行煅燒分解，預分解的物料，隨氣流進入五級旋風筒分離后，進入回轉窯內煅燒。為防止氣流沿下料管反串而影響分離效率，在各級旋風筒下料管上均設有帶重錘平衡的翻板閥。為了提高物料分散效果，在預熱器下料管下部設置撒料箱，當物料喂入上升管道下沖時，首先撞擊在撒料箱上被沖散并折向，再由氣流進一步沖散懸浮。

目前一號線預熱器已使用11年，在回轉窯系統正常運轉的情況下，預熱器系統存在有以下問題：

1、預熱器煙室縮口容易出現塌料情況；

2、四級下料管到分解爐物料出料不均勻，煙室處容易出現結皮；

3、預熱器一級筒出口溫度偏高且阻力較大，平均在330℃以上，負壓在5900Pa以上；

4、各級翻板閥存在有內漏和外漏現象，下料管容易出現結皮，個別時間結皮會比較嚴重；

5、預熱器五級下料管溫度偏高，中控室顯示890℃左右，煙室負壓在350Pa以上，頭煤尾煤比例失調，尾煤用量較高；

6、回轉窯系統產量偏低，日產量在5300 噸左右。

通過分析，結合公司相關部門進行研究得出以下結論：

1、預熱器煙室縮口結構不合理容易造成塌料現象；

2、預熱器四級下料管撒料箱結構不合理造成物料下料不均勻，影響預熱器分解系統的換熱效率；

3、預熱器各級翻板閥結構落后，鎖風效果差，漏風嚴重；

4、預熱器一級筒出口負壓偏高，系統本身阻力較大，電耗和煤耗存在浪費現象；

5、高溫風機用風量偏大，系統能耗升高，煤耗及電耗損耗較大；

6、預熱器系統存在后燃現象，煤粉不能在分解爐內充分燃燒，造成五級下料管溫度高，結皮嚴重。

2 實施內容

根據得出結論，決定對預熱器系統進行優化，實施內容有以下幾個方面：

2.1 更換預熱器一級和五級旋風筒下料管翻板閥、C4 撒料箱及部分工藝管道改造：

取掉預熱器一級和五級旋風筒下料管原翻板閥，更換為先進的閃動鎖風閥，提高密封性及翻板閥的靈活性；取掉四級旋風筒原撒料箱，更換為簡單、實用的新型空冷撒料箱，改變原設計位置，根據下料位置，重新布置撒料箱；同時根據翻板閥及撒料箱的設計原理和布置位置，改造原工藝管道的布置，根據預熱器用風和節能需求，將工藝管道重新布置。

改造圖紙如下：

一級旋風筒翻板閥、下料管管道改造

四級旋風筒撒料箱及管道改造

在通過預熱器翻板閥、撒料箱及部分管道的升級改造，降低預熱器整體系統的阻力，提高物料在預熱器四級下料管入分解爐的分布效果，加大熱風及分散物料的熱交換面積，提高熱交換率，提高物料在分解爐內的分解效率，能解決從下料管下來的物料被箱體約束，形成一股料流沖入上升管道內部造成的撒料效果不理想的現象，保證下料管料流的流暢和穩定，能解決出口溫度偏高，阻力大的問題。

2.2 窯尾煙室縮口結構改造：

原預熱器煙室縮口結構設計不合理，容易造成煙室塌料情況，現將內部設計初期砌筑澆注料拆除，根據生產實際情況重新進行調整設計參數，將縮口尺寸控制為2000*2000mm。

煙室縮口結構改造如下圖所示：

煙室縮口結構改造

改變窯尾縮口結構，保證物料與三次風管送入的熱風和煤充分混合燃燒后經分解爐升騰進入五級旋風筒內，加強系統熱風和物料的熱交換效率，容易出現塌料的現象得到明顯改善，使得窯風和三次風更好的匹配，避免出現因局部高溫導致分解爐筒體溫度偏高造成預熱器耐火材料損耗嚴重的情況。

3、工藝系統參數調整：3月底我公司一號線回轉窯正式投產后，根據回轉窯系統運行的情況，實地調整預熱器熱工系統參數，保證預熱器系統熱工穩定，提高生料的預分解率，以減少系統結皮的產生，消除煙室縮口處物料塌料現象。

3 應用情況

本次改造于2018年3月完成，3月21日回轉窯系統投產時正式投入使用，通過4月及5月回轉窯系統運行觀察，實際運行效果非常好，達到了初期預想的目標。

1、從3月份回轉窯系統運轉開始，截止7月2日總結統計時間算起，回轉窯系統沒有再出現因預熱器系統事故造成任何停機，從4月13日開始至6月1日，回轉窯系統運轉率100%，未出現任何事故停機。同時根據統計2016年、2017年預熱器系統故障造成回轉窯停機如下表所示：

2016年 2017年 2018年 2月 正常 C2A 堵料停6.1h 4月 正常 C5B 堵料停0.5h 5月 C4B 堵料停16.47h C4B 堵料停3.45h C5A 堵料停7.38h 6月 C2A 堵料停6.05h 正常 9月 正常 C5B 堵料停4.62h 截止7月2日未出現預熱器系統故障造成回轉窯系統止料 10月 C5A 堵料停4.92h 正常

由上表可以看出，在2016年及2017年上半年中，回轉窯系統均因預熱器堵料造成停機3 次，但本次預熱器系統優化改造后，2018年上半年預熱器系統運轉效果非常好，沒有再出現預熱器堵料停機事故。

2、根據4月及5月回轉窯熟料產量統計計算出，預熱器系統優化升級后，生產線日產產量提高70 噸。

3、從4月及5月預熱器系統運行情況來看，預熱器一級筒出口溫度較改造前降低溫度≥10℃，出口壓力較改造前減少100pa 左右。

4、預熱器分解爐喂煤量在和系統優化之前投料量相同的情況下減少了0.3 噸每小時。

5、經過預熱器系統的優化和升級，系統阻力明顯降低，高溫風機降低2 個高壓電流。

4 效果評價

本次預熱器系統優化后，熟料產量提高70t/d，煤耗降低0.3t/h，高溫風機電流降低2A。每年按實際生產200 天，全年提高熟料產量：200d*70t/d =14000t；全年節 約 用 煤 量 ： 0.2t/h*24h*200d=960t ； 全年 節 約 用 電 量 ：2A*10000V*1.732/1000*24h*200d=166272Kwh；改造后上半年未出現因預熱器系統故障造成的回轉窯止料，避免回轉窯止料停機按2 次計算，每次事故停機平均時間5h，每小時熟料產量240t，240t/h*5h*2 =2400t，避免因預熱器系統故障引起的回轉窯系統止料10 小時，避免熟料產量虧損2400 噸。

預熱器系統降阻節能優化升級改造，首先減少了預熱器系統的結皮，減少了因預熱器系統故障造成的回轉窯止料停機，隨之減少了搶修時存在的安全隱患，減少了檢修工作量和檢修費用，同時避免了回轉窯系統的熱工工藝波動，避免了頻繁開停機對預熱器回轉窯系統耐火材料的損耗，同時保證熟料產量和質量等指標的完成，對熟料生產線的穩定運行起到了非常重要的作用。