5000t/d水泥熟料生產線節能減排改造介紹

熊漢南（江西于都南方萬年青水泥有限公司，江西 贛州 360700）

0 前言

水泥是國民經濟建設和人民生活必不可少的基礎性原材料[1]，另一方面，水泥生產工藝決定了其高資源依賴性、高能耗、高排放的特性[2]；隨著資源的愈發緊缺及環保形勢的愈發嚴峻，節能、減排已經成為水泥工業最重要的任務之一。2020年，江西于都南方萬年青水泥有限公司（以下簡稱于都公司）5 000t/d水泥熟料生產線采用“高固氣比預熱分解技術”[3-6]對其燒成系統進行技術改造。改造后，熟料燒成煤耗降低至100.1kg/t，熟料產量增加400t/d左右，上述指標在同規格生產線中均屬先進水平。論文對其技改方案及改造前后生產線主要參數進行介紹，以期為同行提供參考。

1 生產線原情況介紹

于都公司5000t/d水泥熟料生產線采用五級雙系列預熱系統，回轉窯規格為Φ4.8 m×72 m。2020年6月，技術人員對生產線進行熱工標定，標定結果顯示，當熟料產量為6200t/d時，C1出口溫度310℃，預熱器出口煙氣的粉塵濃度（標況下）為109.7g/m3，煙氣中CO含量為2165×10-6。詳細參數見表1。

表1 于都5000t/d生產線改造前主要運行參數

據標定，分解爐出口CO的濃度為2435×10-6，由此判斷分解爐中煤粉未能充分燃燒；且入窯物料分解率長期保持在90%～91%，低于95%的控制指標。以上表明原生產線分解爐性能較差，無法保證煤粉的充分燃燒及碳酸鈣的充分分解。較低的入窯生料分解率，加大了回轉窯內的熱負荷，由此造成窯內煅燒困難，限制了產量的進一步提高。

結合分解爐尺寸及測量風速，當前分解爐主體有效內徑為7.24m，有效高度46m；鵝頸管有效內徑為5.34 m，有效高度48 m，分解爐總爐容達到2 982 m3。爐容基本滿足高產量需求，但受鵝頸管有效內徑限制，鵝頸管內風速高達18m/s，物料及煤粉在爐內總體停留時間僅為7.36s。較短的停留時間直接造成了物料分解不充分及煤粉的不完全燃燒。

另外，通過對匯總管風量進行測定，單位熟料配風量為1.312m3/kg，預熱系統出口煙氣的飛灰含量高達109.7g/m3，較設計指標（75g/m3）偏高；計算得當前系統分離效率僅為90.65%，未達到95%設計指標。出口飛灰攜帶的熱量達到40.67kJ/kg。如通過改造，提高系統分離效率，可有效降低飛灰熱量，從而降低熟料燒成熱耗。

綜合上述分析，原生產線存在的主要問題是尾煤燃燒效果較差、入窯生料分解率低；同時系統分離效率較差。造成以上問題的原因在于鵝頸管內風速較高，同時C1分離效率較低。

2 技改方案介紹

根據生產線存在問題，決定采用“XDL水泥熟料煅燒新工藝”[8]對生產線進行針對性改造，改造內容如下：

（1）分解爐改造為高固氣比分解爐。將現有鵝頸管全部拆除、在原位置新建高固氣比外循環裝置[9]，將未反應完全的生料及煤粉收集后重新進入分解爐，由此增加大顆粒物料在分解爐內的停留時間。實踐證明，這種方式可顯著提高入窯生料分解率（可提高至98%以上）及煤粉的燃盡率。同時，外循環物料量的重新入爐，增大了分解爐內固氣比，有效降低了爐內溫度場波動，避免了系統的結皮、堵塞現象；同時有效地固硫和抑制NOx產生，表現出均衡、穩定、低溫、對原燃料適應性強、有害氣體排放低等優勢。

（2）C1旋風筒更換。C1旋風筒整體更換為新型低阻高效型旋風筒，提高C1分離效率。

（3）其他適應性改造。為適應系統提產后的需求，同時實施以下改造內容：對部分旋風筒進風口及煙室進行改造，降低局部阻力；對性能較差、安裝不合理的翻板閥進行更換，降低內漏風；優化撒料箱，提高氣固之間的換熱效率。

改造前后的預熱系統外觀示意如圖1所示。

圖1 改造前后效果示意圖

3 技改后生產線運行效果

本次改造停窯工期40天，生產線于2021年4月25日重新點火生產。改造后預熱系統出口煙氣粉塵濃度降低至63.9 g/m3，入窯生料分解率提高至97%。系統運行穩定，產能、煤耗等指標較改造前均有所改善。經初步調試，熟料產量增加400t/d，燒成煤耗從101.2kg/t降低至100.1kg/t，改造效果較好。

4 結語

采用“XDL水泥熟料煅燒新工藝”對于都公司5 000t/d生產線燒成系統進行技改后，預熱器系統出口煙氣粉塵濃度從109.7 g/m3減少至63.9g/m3，入窯生料分解率大幅提高；熟料產量增加400t/d，燒成煤耗從101.2 kg/t降低至100.1kg/t；各指標均屬領先水平，同時改造后系統操作更穩定，體現出“XDL水泥熟料煅燒新工藝”的熱效率高，余熱利用充分，適應性強的優勢。