5000t/d生产线升级后的优化

01存在问题 

某公司二线5000t/d熟料生产线回转窑规格为Φ4.8m×72m,窑头配置史密斯FLSmith四通道燃烧器，配置的一次风机为罗茨风机。2020年年终大修时对系统进行了升级改造，将富士摩根第四代步进式稳流篦冷机更换为FLSmidth的十字棒篦冷机+中置辊破、TTF分解炉进行加高扩容、窑尾烟室进行整体更换等措施，通过一年的运行，窑系统运行基本稳定，窑全年产量平均达到6623t/d,吨熟料标煤耗达到103.17kg,吨熟料综合电耗达到50.20kWh,二次风温也达到了1100℃。但是，集团内部同时期改造的窑线中有的已达到7000t/d以上，故本公司决定和先进企业对标，联合设计公司专家，查找差距，并于2021年年底大修进行进一步改造优化，通过将原FLSmidth燃烧器更换为Polflame VN高效环保喷嘴可调式燃烧器等进一步优化改造，各指标均大幅提升，取得了较好效果。

01存在问题 

1)窑日产提高至6800t/d后出现f-CaO合格率下降，窑尾25m、50m处结圈和窑尾漏料等现象，被迫减料；

2)二次风温偏低，仅1100℃左右；

3)分解炉缩口有瞬时塌料现象，熟料中有少量小球，破碎后呈疏松性黄心料；

4)因篦冷机篦床压死停窑两次；

5)吨熟料发电量偏低，仅28.87kWh。

02原因分析

1)燃烧器适应能力不够。由于本次提产幅度较大，提产时燃烧器没有改造，造成火力强度不够，对燃料、原料的适应性变差，煤粉燃烧不好，窑尾烟室偏高，经常结后圈，尤其是窑50m处，结圈厚度高达0.4m,不仅使窑况变得更差，而且还会造成窑尾漏料。

2)出窑熟料温度低造成二次风温低。不管如何调整篦冷机速度和风压、风量，二次风温就在1100℃左右，瞬时上升到1150℃也不能持久，很快就会降下来。

3)分解炉缩口面积偏大，风速降低，造成塌料。分解炉缩口面积由原来的4.52m²(圆形φ2.40m)增加至6.00m²(正方形2.45m×2.45m),面积提高了32.7%,风速变低，造成瞬时塌料，以至于熟料中有结球现象。操作上被迫关小三次风闸板，塌料现象才得以缓解，但造成入窑生料分解率下降。

4)窑尾烟室改造时没按设计要求，造成窑尾漏料。设计要求喂料舌头下部距后窑口50mm以减少大量物料进入扬料勺，C₅下料管后移200mm以避免物料直接落入扬料勺。但改造时喂料舌头下部距和后窑口距离高达80~120mm,烟室扩大了而下料管根本就没改动，造成扬料勺内物料增多，来不及返回窑内就出现窑尾漏料现象。

5)篦冷机跳停的主要原因为温度联锁跳停。为保护篦冷机篦板，调试时设置了篦板温度报警及跳停联锁，水平篦板温度高于300℃或固定斜坡篦板温度高于200℃,红报警，中控操作员降低窑转速，减少窑喂料；水平篦板温度高于600℃或固定斜坡篦板温度高于300℃,篦床跳停。但操作中发现篦板温度有时迅速升高造成对应列跳停，温度降低后开启，开启后继续升高，反复几次造成篦床压力越来越大，造成篦床压死。

03改造方案

1) 更换燃烧器和一次风机。将原FLSmidth多通道燃烧器更换为蒂森克虏伯工程技术公司生产的Polflame VN高效环保喷嘴可调式燃烧器(见图1),罗茨风机更换为空气悬浮风机。Polflame VN燃烧器的煤风道在最外边、旋流风在里边，一次风喷嘴角度可0~30°在线调整。它独特的设计结构能形成更长的一次风射程，延长火焰及窑皮长度；一次风喷嘴的布局方式和直径经过优化，增加了一次空气喷入的动能，当高温的二次空气通过燃烧器时，能够与煤粉和一次空气更好地混合，从而改善煤粉的燃烧质量；可变的喷嘴系统能够方便调节一次空气的方向和流量，以便根据窑况调整火焰形状和强度。Polflame VN燃烧器具有的快速点火、对煤质质量适应能力强、一次风射程远等特点，形成的火焰更集中有力，火力更强，以利于提高烧成温度，提高熟料产质量。

将罗茨风机更换为空气悬浮风机。因为原有一次风机(罗茨风机)运行基本处于满负荷状态，设计风压为29.4kPa,而新换的Polflame VN燃烧器需要最大风压39.2kPa,考虑到节电降噪的因素，改造时将一次风机更换为空气悬浮风机。

2)将分解炉缩口面积减小。分解炉缩口面积由原来6.00m²(2.45m×2.45m)减小到5.06m²(2.25m×2.25m),

面积减小了15.7%,风速提高，减少了塌料几率。

3)窑尾烟室按设计要求进行改造。将喂料舌头拆除后重新安装、打浇注料，确保舌头下部距后窑口50mm,再将C₅下料管后移200mm,减少物料进入扬料勺，从而减少漏料几率。

4)将篦冷机篦板温度和跳停联锁解除，保存报警提醒。篦板温度迅速上升时并未发现熟料量大幅增加，很可能是窑皮等大块料接触到篦板热电偶造成，故将温度跳停联锁解除后再未出现篦床压死停窑事故，停机检查篦板也未发现烧损迹象。

04改造效果

2022年3月15日开窑后，运行十分稳定，产量、质量及发电量均有所提高，煤电耗有所下降。

1) 产量稳定在7000t/d以上(入窑提升机电流320A)。二次风温由原来的1100℃提高至1240℃左右，且十分稳定，正常情况波动在10℃以内。从窑皮长度看，火焰明显变长，增加了矿物在烧成带的反应时间，产量由6700t/d左右提高至7000t/d以上(见图2)。

2) 窑皮坚固平整。从筒体温度来看(见图3),改造后窑皮比改造前明显好转，火焰形状好，调节灵活方便，窑内温度分布合理。窑皮均匀，没有高温点和长后圈及后窑皮现象，且运行两个多月来窑皮变化不大。

3)熟料质量也有所提高。由于窑运行稳定，窑内煅烧温度高，二次风温也高，熟料结粒好转，黄心料减少，熟料强度也有所提高(见表1),虽然出窑熟料饱和比比2021年上升了0.005,但熟料烧失量下降了0.04%,f-CaO平均值下降了0.27%,合格率上升了3.03%,3d和28d强度分别上升了上升了0.7MPa、0.2MPa。

4）煤粉燃烧状况明显好转。更换为克虏伯燃烧器后，火焰活泼有力，煤粉燃尽率提高，窑尾在O₂含量低至0.5%的情况下CO仍为0,NOx高达1000~1600ppm。改造前后烟室气体分析见表2。

5）煤耗下降。由于台时和二次风温的升高，煤粉燃尽率提高，窑况较好，吨熟料标煤耗比2021年下降1.14kg。

6)电耗下降。将原有的一次风机更换为空气悬浮风机后，经过两个多月的运行，设备运行平稳，噪音大幅下降，日耗电比原罗茨风机减少460kWh,折合吨熟料电耗下降0.10kWh。另外，由于熟料台时提高、窑况好转，吨熟料综合电耗比2021年降低1.55kWh,达到48.65kWh,取得较好效果。

7)吨熟料发电量提高。由于窑台时大幅提高，窑头AQC锅炉入口温度由2021年平均的380℃上升至440℃左右，吨熟料发电量达到32.76kWh,比2021年提高了3.89kWh。

05结语

这次改造和优化比较成功，尤其是更换Polflame VN喷嘴可调式燃烧器后，风煤混合更好，火力强劲，有利于控制窑皮的厚度及稳定，为提高产质量打下坚实的基础。运行两个多月，运行指标较2021年均有明显提高 (见表3),窑皮平整坚固、产量提高400t/h左右，标煤耗下降1.14kg,综合电耗下降1.55kWh,f-CaO合格率提高3.03%,3d和28d强度分别上升了0.7MPa、0.2MPa;二次风温上升140℃左右，吨熟料发电量提高了3.89kWh,取得较好的效果。