前言悬浮预热器,旋风分离器已有九十九年的历史,其理论研究和应用开发均已取得很大成果。自六十年代以来,人们力图把旋风分离器的分离能力推向超微颗粒的分级(即低阻力高效率),通过相似理论和量纲分析,把流场的物理量和旋风分离器的结构尺寸用无量纲量来表达,出现了以D.奈特和W.李斯特为代表的边界层分离理论。另一方面,人们在开发研究中,继续寻求高性能旋风筒。水泥工业也不例外,随着生产设备的大型化,干法预热器窑不断发展,人们不断研究低压损和高分离效率的旋风筒,以降低悬浮预热器的能耗。
在预热器系统中,在二级旋风筒排气管道顶部设置了紧急风门装置,实际它巧妙地起到了一个备用烟囱的作用。在正常生产中它处于关闭状态,只是在下列几种情况时需要开启:第一,在窑点火初期和升温阶段时打开,可以防止未完全燃烧的煤粉和CO含量较高的烟气进入高温风机和电除尘器内;第二,窑内热工制度突然被破坏,窑烧异常,出口废气温度超过350℃等;第三,在前道工序突然(临时)故障而停料养火时;第四,需要烘干窑内耐火材料和预热器内的耐火材料时。总之,在保护后道工艺设备,如高温风机、电除尘器等方面紧急风门起了较好的作用。

2.5  增湿塔的设计性能比较优越

    窑系统中的增湿塔是从日本NCC引进的软件,国内制造。它在整体结构上呈自立圆筒型,比起国内常采用的套筒形阻力要小,在其进风口位置上,设有双层布风板,使气流均匀分布。在布风板下方设置6个水雾喷头,水压4MPa,并由同流水量自动控制,雾化效果良好,这也是该增湿塔的特点之一。由于增湿塔性能优越,因此在日常生产中,出电除尘器的排空废气颜色清淡,用肉眼几乎无法看见。

2.6   采用了较为先进的三通道喷煤管

    宝山窑窑头燃烧系统是从日本引进的三通道喷煤管,它的最大特点在于风煤的混和充分,火焰的形状及长度达到较为理想的状态,同时也使一次风量减少,尤其比较适合使用劣质煤。

2.7  悬浮预热器操作简便

    宝山窑虽然比起传统干法窑来说似乎复杂得多,但具体操作起来并不困难。这是因为它设有很多监测点,每级旋风筒和风管均设有温度和压力测点,便于随时掌握判断运行状态,特别是位于一级旋风筒出口处的气体分析仪,便于掌握窑内燃烧气氛以更好控制排风大小。同时,有完备的自动记录装置,整个系统的主要参数,包括各级温度,窑速和电流,喂料量和喂煤量,高温风机电流,氧气含量等,均实现自动记录,这为实现回转窑操作稳定提供了充分的依据。

3  关于操作的几个问题

    由于宝山窑是一条新型干法生产线,其操作方法有不同于传统干法窑的独特的一面,笔者想就试生产以来所遇到的几个问题进行探讨。

3.1  关于最佳喂料量的问题

    对新型的五级旋风预热器窑来说,它的最佳喂料量无疑就是它的设计标定产量(熟料产量25t/h,相当于生料喂料量40～42t/h)。在此产量下的悬浮预热器系统不但能发挥出最佳的效益,而且也更加容易使该窑系统处于稳定运转状态。这一点完全不同于传统干法中空窑和湿法窑。笔者曾操作过Φ3.1/2.5×78m湿法回转窑,似乎产量愈低愈易操作,确切地说,在窑产量达到设计产量的50%～60%时,最易使窑处于稳定状态。究其原因,它们的根本区别在于生料预热机理及方式不同。悬浮预热器窑在旋风预热系统内依靠气流将生料悬浮实现气—固换热,它的上升管道和旋风筒必须保持一定的气流速度,即必须有一个最低的用风量才能使系统内处于稳定运行状态。因此,对五级旋风预热器来说,有一个气料比问题:如果喂料量过低气料比增大,造成热量无谓损失;如果喂料量过高,气料比过低,完不成相应的预热分解作用,增加回转窑烧成的热负荷,二者均使节能效益大大下降。所以,在正常操作时,产量不要低于标定产量的80%(宝山总厂相当于生料喂料量34t/h左右),但由于目前我们受到两个制约因素的影响(一个是生料供应不足,每小时缺10t左右;另一个是冷却机能力不足),尚不能达到这一基本要求,1991年的熟料平均台时产量仅维持在18t/h左右,这是十分遗憾的。

3.2  关于出一级筒废气中O2含量控制值问题

    出一级筒废气中O2含量直接反映了窑内过剩空气系数的大小,在具体操作中,它又直接与窑尾排风量有关:当加大窑尾排风量时,O2含量会明显地上升;当减小窑尾排风时,O2含量减小;当减小到一定值时,不仅要造成窑内还原气氛(CO含量明显上升),而且又要影响到预热器系统的效率,因此,控制适当的O2含量,对正常窑煅烧操作是必需的。宝山窑在点火调试期间,当熟料产量达标时,O2含量波动在4%～5%。然而,在近年的试生产中,O2含量高达7%左右,这又作何解释?笔者以为仍然是产量过低所致。因为一方面,正如前所述,为了确保悬浮预热器系统的正常运行,它必须保持一定的气流量;另一方面,就烧成机理来说,有近70%的热量是消耗在生料的预热和分解上,这两者都要通过一定的窑尾排风来解决。当产量较高时,通过加大窑尾排风,使这两方面很好地协调起来,产量过低就必然导致单位熟料废气量的增加(O2含量明显增加),热量损失增大。

3.3  关于三通道喷煤管使用问题

    前已讲过三通道喷煤管的优点在于能够最大限度地降低窑中一次风的含量,其原因是该种喷煤管将一次风分为三股风:送煤风、内风、外风。如何操作三通道喷煤管就是如何使用这三股风。根据宝山窑的具体情况,送煤风量的控制应主要取决于煤粉细度和水分,水分高(大于7.5%)细度粗(4900孔筛余量大于12%),则送煤风量就大,反之则小;内风的控制应主要取决于煤质状况,挥发分低(小于25%),灰分高(大于18%),内风可相应增加;外风的控制则是根据火焰发散程度来定。

    宝山窑在达标性能试验时,煤质状况如下:Wy:1.12%;Ay:15.84%;Vy:32.54%;FCy:50.80;QyDW:23956kJ/kg;细度(4900孔筛余)7%～8%。所用送煤风量为:1379.8m3/h,内外风量为:1335.6m3/h,整个一次风量约占整个窑用风量的8.27%。

    但是,在后来的生产中,尤其是在冬季,煤质状况变化不大的情况下,送煤风量与内外风量的控制有一些变化。例如,送煤风量已提高到1526.8m3/h,而内外风量则降至为1196m3/h,分析其主要原因是由于两台罗茨风机(窑的一次风机)吸入了单筒冷却机筒体蒸发的大量水蒸气,易使煤粉成团,并粘附在喷煤管壁上,迫使送煤风量提高,这是今后必须要进行改进的。 悬浮预热器

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