4500t/d水泥熟料生产线的操作参数优化经验
0 前言
借助热工标定，可得到水泥熟料生产线系统风量、温度等关键参数，并可通过将测定值与设计值、同规格生产线值等的对比，确定生产线存在问题，并科学制定优化措施。本文针对陕西某水泥公司4500t/d水泥熟料生产线能耗偏高的问题，对其系统关键部位温度、压力、气体量等参数进行测定。分析造成烧成热耗偏高的原因，并对操作参数进行优化。通过优化，熟料烧成煤耗由 112 kg/t降低至102.08kg/t，同时熟料产量增加 570 t/d左右，经济效益显著。
1 优化前生产线运行情况介绍
陕西某水泥公司4500t/d熟料生产线烧成系统采用合肥院双系列五级旋风预热器及HF5000分解炉，回转窑规格Φ4.8m×74m，设计产能5000t/d，实际产能5125t/d，熟料烧成热耗784×4.18kJ/kg，主要指标落后于同规格生产线。对生产线开展热工标定，结果显示熟料产量为5125t/d时，C1出口温度为322℃，预热器出口烟气的粉尘浓度为72.39g/m³，烟气中O2含量为4.03%，生产线具体运行参数见表1。
1.1 熟料烧成热耗分析
(1)预热器出口废气量达到341884m3/h，单位熟料废气量为 1.601 m3/kg，高于常规1.40 m3/kg的系统风量；较大的烟气量使得出预热系统烟气的物理热增加，由此造成熟料烧成热耗增加 25×4.18kJ/kg。对系统废气量较大的原因进行分析，分解炉出口氧含量为 1.5%左右，至C1出口氧含量增高至 4%，表明预热系统从分解炉出口至C1出日回存在产重的漏风。
(2)测得预热器出口烟气中CO浓度达到在800×10-6，表明煤粉存在不充分燃烧，由此造成的化学不完全燃烧损失热为3×4.18 KJ/kg左右。结合冷却机用风对造成煤粉燃烧不充分的原因进行分析：当前烧成系统二、三次风量总和为0.796mg，其中三次风风量为0.449m3/kg(三次风阀门开度仅25%左右)，低于理论计算值0.550 m3/kg；三次风量较少影响了煤粉在分解炉内的燃烧速度和燃尽率，从而产生大量的CO。同时，三次风量偏低也造成冷机的热回收效率较低，造成熟料烧成热耗增加。
(3)根据化验值，当前熟料烧失量高达0.9%，高于0.15%左右的行业均值。料中的烧失量主要由未燃尽的头煤裹入熟料中造成，计算得因头煤未燃烧充分造成的机械不完全燃烧损失热约51×4.18KJ/kg。
1.2 烧成系统主要设备工况分析
(1)分解炉工况分析。结合设计图纸及运行参数，得到分解炉主要指标如表2所示。
根据表2，当前分解炉出口温度 879 ℃、窑尾烟室实测温度为1006℃，均在设计范围内；分解炉直径为 Φ7500mm，分解炉炉容(包括鹅颈管)为2159m3，计算得分解炉单位容积产量为98.97 kg/(m3·h)低于设计值，同时实际计算的容积热负荷为46779×4.18 kJ/(m3·h)，亦低于设计值，以上均表明当前分解炉产能还有进一步提高的空间。
(2)回转窑工况分析。同样方法得到回转窑主要参数及指标如表3所示。标定期间窑产量为5 125t/d，尽管达到设计产量，但较同规格生产线相比偏低；同时回转窑容积热负荷、截面产量均较低，表明窑仍有较大的提产空间。
(3)冷却机工况分析。冷却机主要参数及指标如表4所示。冷却风机标定的实际操作风量为2.119 m3/kg，一般第四代篦冷机实际操作风量应控制在 1.80～1.90 m3/kg左右，说明冷却机系统用风量较大。另一方面，出篦冷机熟料温度为144℃，高于设计值 65 ℃+环境温度，说明熟料冷却效果不理想篦冷机热回收效率为72.6%，较第四代冷机 75%热回收效率为低。
分析其原因，主要是二、三次风温低，三次风量较少。前段 M2、M3、M4三台风机压头偏小，均达不到设计值，尤其是M2风机压头仅为设计值的59%(可能与熟料料层偏薄，熟料层阻力低有关)，M3M4两台风机的风量为装机风量的68%和81%(需检查这两台风机的性能曲线是否存在问题)，影响了一段熟料急冷效果；后段 M9、M10、新 M8、M12、M13、M14风机压头均达不到设计指标。
2 优化措施及运行效果
2.1 优化措施
(1)优化冷却机操作。采用厚料层操作，降低前段篦板速度，保证高温段取风品质(风量大、风温高)，同时逐渐呈阶梯状降低后端冷却机用风，延长熟料在篦床的停留时间以提高篦冷机热回收效率。
(2)调整三次风阀及头煤用量。提高三次风闸板开度，增大三次风量，减少窑内通风，控制窑尾烟室 O2氧含量 3%之内，减少窑内 NOx的产生量，并可降低预热器出口 CO 含量，减少热损失。同时，适当降低头煤用量，改善燃烧器火焰形状，以改善头煤燃烧效果，降低熟料烧失量。
(3)排查系统漏风。对预热系统进行全面检查，重点对人孔门、检修孔、翻板阀等处漏风点进行排查，消除系统漏风。此举可在降低出预热系统烟气热的同时减少高温风机用风，降低电耗。
(4)开展适应性改造。为适应系统提产后的需求，同时实施以下改造内容：校正生料喂料、喂煤秤等计量设备，使其流量数据准确，保证操作员精细化操作；将各级旋风筒在线温度、压力仪表安装在各级旋风筒出口位置(目前安装在旋风筒出口的下料点上方，不能真实反映旋风筒的出口温度和压力)以便正确观察各级旋风筒运行情况。
(5)适当增加系统喂料量。在上述工作基础上，视窑况逐渐增加系统喂料量，以提高熟料产量。
2.2 优化后生产线运行效果
优化后，预热系统出口温度降低至300℃，出口压力降低至5885 Pa，预热器出口风量降低至1.352m3/kg，出口 O2含量平均值为 1.75%，冷却机风机用风量为 1.751m3/kg。系统运行稳定，产能、煤耗等指标较改造前均有所改善。熟料产量增加约570t/d，烧成煤耗从112kg/t降低至 102.08kg/t，改造效果较好。详细参数见表5。
3 结论
借助热工标定，对陕西某水泥公司4500t/d生产线烧成系统的操作进行优化，同时结合堵漏风、精确原燃料计量等工作，生产线熟料产量增加约570 t/d，烧成煤耗从 112kg/t降低至 102.08kg/t；单位熟料废气量从 1.601m3/kg减少至 1.352m3/kg；冷却风机操作风量也大幅减少；改造后系统操作更稳定，经济效益显著。
作者：张红波，刘 磊
单位：宝鸡众喜金陵河水泥有限公司
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