无烟煤水泥生产线的调试和生产1.docx
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无烟煤水泥生产线的调试和生产1
2×2500t/d无烟煤
水泥生产线的调试和生产
CommissioningandOperationof2x2500t/dCementLinebyBurningAnthracite
□□周履平，陈远胜2，周金慧3，马德生1
中图分类号:
TQ172.622.29
文献标识码:
文章编号:
1001-6171（2008）05-0096-04
目录
1工程介绍1
2设计介绍2
2.1一期工程工艺设计2
2.2二期工程工艺设计3
2.3一二期工程熟料烧成系统的设计特点4
3调试和技改8
3.1一期工程8
3.2二期工程11
4结语12
图表目录
表格1煤质分析2
表格2一线窑生产参数统计11
图表1分解炉结构6
1工程介绍
福建省永定闽福建材有限公司租赁经营原福建省永定兴鑫水泥有限公司一条2500t/d的纯无烟煤新型干法水泥熟料生产线,由天津水泥工业设计研究院有限公司设计。
该厂位于永定县龙潭镇联中村境内,厂址距石灰石矿山和粉砂岩矿山分别为1km和3km。
通过抚适公路向东7km可与漳（州）龙（岩）高速公路相接,向北25km至永定县坎市镇与铁路相连。
水路可运至潮汕等地。
根据福建水泥市场的需求,闽福建材有限公司委托天津水泥工业设计研究院有限公司二期扩建设计一条2500t/d熟料无烟煤新型干法水泥生产线。
2设计介绍
该厂采用石灰石、粉砂岩、粉砂岩夹石、铁矿粉等四种原料配料,燃料采用龙岩及永定当地的无烟煤。
石灰石采自永定县西坑矿区。
破碎后皮带运输进厂。
硅铝质原料采用永定县龙潭镇粉砂岩及粉砂岩夹石,汽车运输入厂。
铁质校正原料采用龙岩钢厂的铁矿粉,汽车入厂。
燃料采用无烟煤。
煤质分析见表1。
表格1煤质分析
表1煤质分析
Mar,%
Mad,%
Aad,%
Vad,%
Fcad,%
Qnet,ad,kJ/kg
8.1
1.18
25.64
2.9
70.28
23711
2.1一期工程工艺设计
（1）石灰石预均化堆场
破碎后的石灰石,由胶带输送机送至Φ80m预均化堆场。
储量为34100t,储期10.4d。
（2）辅助原料储存、破碎
入堆场的粉砂岩及粉砂岩夹石经破碎后送入长形预均化堆场。
入堆棚的铁矿粉由卸车坑送入长形预均化堆场。
（3）原料调配站、原料粉磨及废气处理
原料调配站设置四个配料库,分别用于储存石灰石、粉砂岩、粉砂岩夹石和铁矿粉。
原料磨采用由一台Φ4.6m×（10+3.5）m中卸烘干球磨机（能力190t/h）及组合式选粉机组成的闭路系统。
（4）生料均化与储存、生料入窑系统
设置一座Φ15m×45mTP型生料均化库,储量为6400t,储期1.7d。
（5）煤破碎、辅助原料/煤预均化
选用一台环锤式破碎机,能力为150t/h。
（6）煤粉制备
采用一台Φ3.4m×（6.0+3）m烘干兼粉碎的风扫式煤磨,磨机产量为17t/h。
（7）熟料烧成和冷却
熟料煅烧采用一台Φ4.0m×60m回转窑、单系列低压损五级旋风预热器、TSD型分解炉和一台可控气流篦冷机。
（8）熟料储存
设置一座储量为45000t的Φ40m×38.5m储存库和一座Φ8m×20m熟料散装库。
2.2二期工程工艺设计
（1）石灰石来自一期石灰石预均化堆场,粉砂岩、粉砂岩夹石和铁矿粉来自一期辅助原料预均化堆场。
（2）原料调配
原料调配站设置四个配料库,分别用于储存石灰石、粉砂岩、粉砂岩夹石和铁矿粉。
（3）原料粉磨及废气处理
原料磨采用由一台Φ4.6m×（10+3.5）m中卸烘干球磨机（能力190t/h）及组合式选粉机组成的闭路系统。
（4）生料均化库及生料入窑喂料系统
采用一座Φ18m×47.5m的生料均化库,储量为9000t,储期2.39d。
（5）煤粉制备
采用一台Φ3.2m×（6.0+3.0）m烘干兼粉磨的风扫式煤磨,磨机产量为15～16t/h。
（6）熟料烧成和冷却
熟料煅烧采用一台Φ4.0m×60m回转窑、窑尾带单系列五级旋风预热器及TSD型分解炉和一台可控气流篦冷机。
（7）熟料储存
采用一座储量为10000t的Φ18m×42m圆库。
2.3一二期工程熟料烧成系统的设计特点
分解炉和预热器采用天津院开发的带TSD型分解炉低阻五级预热器单系列系统。
本烧成系统按该厂挥发分约2.9%的无烟煤设计。
煅烧无烟煤对窑、分解炉及燃烧器等都有特殊要求。
对回转窑来说,要求确保稳定可靠地着火和形成形状与温度分布适宜的火焰;对分解炉内煤粉的燃烧要求是,保证煤的安全稳定着火、具有足够高的燃烧速率和燃料的高燃烬率,因此需要提高煤粉细度,加大炉容,以增加停留时间,在炉内形成高温区以加快燃烧,或提高燃烧气体中起始O2的含量。
多年来,天津院通过对各煤种的特性研究及预分解技术研究,开发出煅烧无烟煤的烧成系统,并在实际工程中得到成功应用,由此积累了丰富的设计、生产调试经验。
针对本项目具体煤质的烧成系统特点如下:
（1）分解炉
分解炉的结构示意见图1。
它主要由旋流预燃室与双喷腾主炉前后串联成一炉组构成。
来自窑头的高温三次风切向进入旋流预燃室,煤粉采用特制的多通道燃烧器喷入预燃室,在纯空气的高温环境中稳定着火并快速燃烧,来自C4旋风筒的热物料喂入预燃室三次风入口,
图表1分解炉结构
出预燃室的未燃尽煤粉及物料经斜烟道进入主炉中,继续边燃烧边分解,最后出炉进入C5旋风筒进行气固分离;窑尾废气经主炉下缩口直接喷入双喷腾主炉,并与预燃室的热气混合产生“旋流+喷腾”的复合作用,使分解炉的效率进一步提高。
本分解炉有如下主要特点:
●气体、物料和燃料在自上而下的旋流预燃室中,物料贴壁旋转,能起保护炉衬的作用。
中部较低的物料浓度有利于燃料在纯空气中高温辉焰快速燃烧,适当的高温燃烧区有利于无烟煤的燃烧,并可显著缩短煤的燃烬时间。
●旋流预燃室炉顶结构形状能促使物料沿壁更均匀分布与流场的优化,允许中部火焰达到更高的温度与较高的煤粉燃度。
●发生塌料时物料沿斜烟道可冲向双喷腾主炉,经窑尾缩口再次喷腾,无离线型分解炉或管道式分解炉塌料易堵三次风管之虞。
●采用特制的多通道燃烧器,可灵活调节火焰形状及喷嘴位置,保证低挥发分煤的稳燃并调控燃料燃烧速度。
（2）预热器
采用单系列窑尾预分解系统,在总结现有生产经验的基础上,进一步完善了预热器整体、旋风筒进风口、旋风筒内筒、锁风阀、撒料板部件及防堵装置等,使生产维护更加安全可靠。
预热器为高效低阻三心大蜗壳型预热器,其进气口为斜切角,没有复杂的内部装置,结构简单,故障率低。
由于扩大了进口区域与蜗壳,减少了旋风筒各种不合理的漏风,减缓了预热器进口平段积料,具有降阻效果好、分离效率高的特点。
内筒采用耐热钢制的悬挂分片式圆内筒,维修更换方便,系统的热交换效果提高。
（3）燃烧器
燃烧器采用适用于无烟煤煅烧的新型多通道大推力煤粉燃烧器。
回转窑燃烧器是烧成系统的重要工艺装备,它不仅影响窑的热耗和系统的操作性能,还对熟料质量和有害物质排放量产生影响。
窑燃烧器要有足够高的火焰温度和合理的火焰长度,以满足水泥熟料的烧成要求,同时又要求火焰峰值温度稳定,以保持窑皮稳定和延长耐火衬料的使用周期。
火焰形状调节灵活,以保证燃烧完全,避免窑尾出现机械及化学不完全燃烧。
同时燃烧器要尽可能降低一次风量,降低热耗及减少NOx的排放。
燃烧器的机理是,通过控制喷嘴射流的旋流强度和径向动量,加大燃烧器的推力,增强旋流风的旋流强度,实现大速差和高温回流,以确保无烟煤粉的稳定燃烧。
喷嘴调节灵活,既可以采用风量调节,也可以改变喷环面积进行调节,以适应不同煤种对高温回流区的要求;针对回转窑的煅烧特点,在燃烧器喷头外环前端设置稳燃腔,以减少火焰扩散,防止扫窑皮;喷嘴高温部分采用抗高温氧化性能、抗高温变形能力强的材质,外套管可单独更换。
3调试和技改
3.1一期工程
一期工程天津院调试组7人于2004年9月进厂,2004年9月28日窑系统第一次投料成功。
第一次烘窑期间,由于厂方没有准备烟煤,只能采用纯无烟煤烘窑,给烘窑过程带来很大的困难。
当柴油烘到窑尾温度250℃时,被迫进行油煤混烧。
刚喷煤时窑头煤量给到0.5t/h,由于转子秤的波动和火焰形状较差,窑头火焰经常熄灭。
经过调试人员调节窑头喷煤管的内外风间隙,喷煤管轴流风间隙,喷煤管外刻度尺处于0位;调节旋流风间隙,喷煤管外刻度尺处于-10位置;减小一次风的风压,调软调粗火焰形状,终于解决了问题。
点火把从窑内撤出,窑头火焰不再熄灭。
此次油煤混烧的成功,极大提高了调试人员的信心,使得烘窑按烘窑升温曲线要求稳定升温。
投料前虽然窑内也采取了预先投入生料30t,但初次投料,当烧成系统拉风时,窑前火焰熄灭。
通过不断攻关,调整投料操作方法,采用特殊的投料方式,投料取得了成功。
这一段时间暴露出来的问题集中在分解炉预燃室和窑尾烟室。
当三次风温达到850℃以上时,入预燃室的煤粉燃烧速度非常快,预燃炉内呈现明亮的火焰。
预燃炉内温度超过1200℃,炉火焰偏火,致使预燃炉中部局部火砖烧坏。
窑尾烟室和预燃炉出口处结皮非常严重,窑内常长厚窑皮。
为此,进行了调整和技术改造:
（1）校正预燃炉燃烧器同心度和垂直度,调整燃烧器伸进炉内的长度;
（2）在预燃炉中部增加温度测点;
（3）在预燃炉出口处增设捅料孔;
（4）在C4下料回主炉的下料管道增设重锤翻板阀;
（5）改变C4进预燃炉入口三次风管下料点的位置。
生产时通过调节预燃炉燃烧器一次风机的风量和三次风阀门的开度,有效控制了预燃室内煤粉燃烧速度,使煤粉在预燃炉和分解炉内均衡燃烧。
调节了窑头燃烧器的内外风间隙和一次风压,增加二次风温,增加窑头煤粉的燃烧速度。
通过以上调整,窑喂料在190～200t/h之间,超过设计产量,几年来一直稳定运行。
由于窑产量的大幅提高,熟料冷却效果达不到要求。
为此,冷却机增设了一台自动变频喷水系统,并委托天津院对冷却机进行了技术改造。
其主要改造内容为:
（1）改造一段篦床,将部分室供风的高阻力篦板改为梁内供风的充气篦板,使供风更加集中,对料层厚度变化适应能力更强;
（2）在篦床细料侧加装充气盲板,以缓解高温细料对细料侧盲板的热磨损;
（3）改动原有风机配置,根据标定参数适当利用原有风机,并添加3台新的风机。
改造后篦式冷却机参数为:
生产能力:
2800t/d
篦床有效面积:
62.2m2
改造后效果:
（1）改造后实际熟料产量达到2950t/d；
（2）二、三次风温分别达到1100℃和900℃;
（3）废气风温降低;
（4）熟料出冷却机温度降低到100℃;
（5）细料侧盲板使用寿命明显增强。
可见改造后在产量提升近20%的情况下,冷却机的熟料冷却效果得到了改善,热回收效率得到很大提高,煤耗热耗也得到降低,达到了预期的改造效果。
一线烧成系统主要工艺典型参数:
C1出口:
压力5670Pa,温度330℃;
烟室:
压力210Pa,温度1150℃;
生料投料量196t/h,窑速3.95r/min,窑电流450A。
一线窑产量统计见表2。
表格2一线窑生产参数统计
表2一线窑生产参数统计
时间
熟料产量（万吨）
按煤粉秤计算单位热耗（kJ/kg）
台时产量（t）
运转率（%）
综合电耗（kWh/t）
2006年
81.2
3333
111.6
83.38
70
2007年
1～9月
60.1
3345
111.3
82.13
70
一线2006全年熟料质量平均统计:
熟料率值:
KH=0.93,SM=2.62,AM=1.39;
全分析:
C3S62.02%,C2S15.48%,C3A6.76%,C4AF10.67%;
3d抗压强度32.1MPa,28d抗压强度59.0MPa。
3.2二期工程
二期工程天津院调试组6人于2007年9月进厂,2007年10月10日窑系统第一次点火,10月15日窑系统第一次投料。
二线设计时,与一线相比,取消了分解炉燃烧器的一次风机,增加了窑尾烟室缩口直径、预燃炉的直径和高度,减小了三次风管的直径。
为防止烘窑过程中出现后结圈和窑尾烟室结皮的现象,二线烘窑时油煤混烧温度控制在350～400℃。
从烘窑到初次投料两个班后,分解炉锥部结皮严重,最后止料处理。
其主要原因:
（1）投料初期出现的设备故障率高,两个班的投料时间共计7h,剩下的时间都作为窑头喷煤烘窑待设备处理;
（2）在止料过程中尾煤秤故障处理3h,在不投料和烘窑的状态下开动尾煤秤数次。
根据以上现象,决定在以后窑止料时窑头煤秤也同时停掉。
在预燃炉的煤粉没有完全燃烧以前,窑投料最好不要超过120t/h,否则没有分解好的物料在窑内过多,会造成窑内状态恶化。
当二次风温在900℃左右,三次风温在650℃左右时,预燃炉煤粉燃烧相对充分时再提高窑喂料量。
有了一线的生产经验,二线调试相当顺利,仅在半月时间内就达到和超过设计产量。
二线烧成系统主要工艺典型参数:
C1出口:
压力6000Pa,温度310℃;
烟室:
压力260Pa,温度1000℃;
生料投料量195t/h,窑速3.90r/min,窑电流420A。
配料和一线相同。
4结语
福建永定闽福建材有限公司2×2500t/d无烟煤水泥生产线,在厂院双方的共同努力下,在龙岩地区相同规模的生产线中,产质量都是最好的,生产运行稳定可靠,取得了良好的经济和社会效益。
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