摘要：该公司1#生产线C1旋风筒收尘效率低导致回灰量过高，主要原因是采用湿粉煤灰配料，超粉磨生料多，以及C1旋风筒气固分离效率低和下料管翻板阀锁风效果差。通过适当放宽生料细度的同时，延长C1内筒、改造翻板阀等措施，提高气固分离和收尘效率。技改优化后，回灰量降低了8t/h，吨熟料标煤耗降低0.29kg/t，每年可节约燃煤费用46.63万元，生产运行成本大幅下降。
0 引 言
我公司1号5000t/d生产线于2005年投产，采用RF5/5000旋风预热器，配套三代篦冷机。近年来，陆续对预热器分解炉、篦冷机等关键设备进行了技改，同时引进替代燃料、固危废水泥窑协同处置等项目，产能得到提高，但是，C1旋风筒收尘效率一直不超过89.5%，低于行业内95%的领先水平。通过利用仿真数值模拟技术改变气流切入角度等技改，提高气固分离和收尘效率，回灰量降低8t/h，收尘效率提高到91.5%，取得预期效果。
1 存在的主要问题
2024年初，经过四代篦冷机技改、窑尾烟室扩容后，熟料产量提升到6800t/d。为使窑尾烟气CO排放达标，窑尾拉风偏大，提高烟气氧含量促进燃烧，一级预热器出口负压保持在6300Pa左右。拉风增大后，C1上升烟道风速增加，一级筒出口粉尘浓度增加，C1旋风筒收尘效率降低，造成回灰量过大，不但增加飞灰热损失，影响烧成系统热效率，更为严重的是回灰量过大影响入窑生料化学成分的稳定性，继而影响熟料的稳定。另外，高温高尘烟气对余热发电系统SP炉换热装置和后置的高温风机叶片造成过度磨损，影响设备稳定运行。
因生产现场没有设置专门的回灰计量设备，为便于比较，以生料磨停止运行前窑尾回灰入窑、停磨后入库时生料计量秤的变化量来表征回灰量大小，实测差值在45t/h左右，相较于同等规模先进企业的35t/h有较大差距，因此C1旋风筒的技术改造和优化提升尤为重要。
2 原因分析
经分析，回灰量大小的影响因素主要有两点，一是采用湿粉煤灰配料，造成超细生料粒度多；二是旋风筒气固分离效率低和下料管翻板阀锁风效果差。随着产量的提高及环保管控的需要，预热器风量提高，旋风筒进出口风速提高，加上C1旋风筒翻板阀锁风效果差，漏风导致锥体的扬尘，促使收尘效率进一步降低。
2.1 生料过细料过多
通过对熟料线生料细度的测定，发现5μm以下的颗粒占比为30.51%，此部分比例比常规水泥生产线偏高，不利于旋风筒的收尘。具体数据见图1。
图1 入窑生料粒度分布图
通过对回灰的成分分析，发现其成分偏离正常生料，氧化铝含量明显偏高，与粉煤灰成分相对应，同时，结合日常粉煤灰配比变化与回灰量大小的对比，成正相关，说明粉煤灰是造成入窑生料回灰量变化的主要原因。为验证该猜想，对研磨后的粉煤灰做细度检测，发现80μm粉煤灰筛余为0，猜想成立。
2.2 旋风筒下料管锁风效果差
目前我公司熟料线C1旋风筒一级翻板阀使用的是单板配重式锁风阀，锁风效果较差，运行中出现翻板闭合不严、漏风、闪动不够灵活等问题，下料管漏风窜风严重，改变了各级旋风筒的风料旋流，影响旋风筒的收尘效果。
2.3 旋风筒气流短路
C1旋风筒内筒高度为3500mm，高度不足导致内筒底部比旋风筒进风口底部高，造成部分高粉尘风短路，直接进入C1内筒，形成回灰。
3 技改措施
3.1 改善生料细度控制指标
ATOX50辊式磨作为生料立磨，以湿粉煤灰作为铝质原料进行配料，生料细度控制0.2mm筛余1.5%，存在过粉磨现象。为解决生料过粉磨生料粒度分布差异大引起的回灰量大的问题，尝试将生料细度控制指标0.2mm筛余提高到2%，在同等分解炉温度下，分解率未出现降低，对熟料煅烧无影响。调整后，5μm以下的颗粒占比21.63%，相比30.51%，降低8.88%，生料粒度分布明显变好，有利于提高C1旋风筒的收尘效率。具体数据见图2。
图2 调整后的入窑生料粒度图
3.2 C1旋风筒下料管翻板阀由单道翻板阀改为双道翻板阀
保留现有翻板阀，在C1旋风筒下料管新增一道锁风阀，减少内漏风，提高分离效率，降低回灰量。
3.3 延长C1旋风筒内筒，提高收尘效率
一般情况下，预热器C1效率95%，C1效率90%，中间效率85%。C1旋风筒首先要求高的收尘效率，以减少物料循环的热损失。本次改造将C1内筒由3500mm增加700mm至4200mm，内筒底部比旋风筒进风口底部低20cm，理顺了C1筒内风的旋转流动方向，减少了内流风与外流风混杂交叉现象，解决风短路的问题。其材质选用304不锈钢制作的耐磨钢板（厚度16mm）。改造前后对比见图3。
图3C1旋风筒内筒结构改造前后对比图
3.4 应用先进技术
如图4，结合材料反应计算流体动力学（MI-CFD）仿真数值模拟技术，对旋风筒内部流场进行分析。根据模拟分析结果，将气流入口角度增大5∘，改变气流进入后的旋转轨迹，更有利于颗粒向筒壁运动并被分离。
图4 气流流线图
4 实施及效果确认
2024年6月停窑检修期间进行技改和优化提升，包括调整进口气流分布板的角度，以改善气流进入旋风筒的初始条件，减少旋涡的形成，从而进一步提高气固分离效率。
为验证回灰量的变化，利用原料磨停机避峰期间，通过入窑斗提电流、斜拉链电流及生料转子秤喂料量的对比，计算回灰量的大小，停磨时间均选择4h的平均数据，回灰量降低8t/h。技改前后回灰量技术数据对比见表1，技改前后预热器技术参数对比见表2。
表1 技改前后回灰量技术数据对比表
表2 技改前后预热器技术参数对比表
5 结束语
通过适当放宽生料细度控制指标减少超细粉，技改C1双翻板阀减少窜风，延长C1内筒避免高粉尘烟气直排，利用仿真数值模拟技术改变气流切入角度等措施，提高气固分离和收尘效率，有效减少了系统回灰量。经过六个多月的运行，经核对，同等湿粉煤灰配比下，回灰量降低8t/h，收尘效率提高到91.5%，吨熟料标煤耗降低0.29kg/t，每年可降低燃煤成本46.63万元，技术改造和优化提升取得预期效果，为企业发展提供了有力保障。
作者及单位：张 永、刘 虎、吴风英、郭脉兴、张 鹏、胡庆银，山东东华科技有限公司。
本文来源于《中国水泥》，仅用于学术交流，如有侵权，请联系删除。
