2008.5CHINACEMENT
表4预热器出口温度及废气量
项目
天瑞
汝州
国内
2000t/d水平
国内
4000t/d水平
国内
5000t/d水平
温度(℃)3373176～3643186～3483066～335
废气量
(Nm
3
/kg·熟料)
1.44191.3966～1.726/1.3656～1.45
天瑞集团汝州水泥有限公司(以下简称汝州公
司)5000t/d新型干法水泥熟料生产线由天津水泥工
业设计研究院自主开发设计,烧成系统采用五级双系
列旋风式预热器带TSD型分解炉的!4.8m×72m回转
窑,分解炉规格为:主炉1-!7700mm(内径),预燃
室:2-!4900mm(内径),冷却机为TC-12102型推动
篦式冷却机,于2005年7月正式点火,8月份实现达
标,生产基本稳定,为进一步掌握生产运行情况,提高
产品质量,为优化工艺参数和操作提供依据,进一步
节能降耗,我公司与天津水泥工业设计研究院合作,
对该生产线窑系统进行现场热工标定,测试和计算依
据《水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法》、
《水泥回转窑热平衡测定方法》要求进行,测试使用的
仪器由天津水泥工业设计研究院负责校验,测试数据
由天津水泥工业设计研究院处理,标定期间现场生产
情况、原燃材料成分以及系统参数变化小,因此此间
测试数据基本符合测试要求,标定结果具有代表性及
可靠性。
1系统总体性能(见表1~表5)
表3为公司窑系统的主要品参数于国内不同规
模新型干法生产线窑系统主要参数对比情况,可见测
试期间,窑系统熟料产量高于设计指标,但窑系统热
耗也高于设计指标,窑系统的热效率为52.79%,窑单
位容积产量5.30t/m
3
·d,同规模生产线中数较好水平。
图1为国内新型干法系统散热损失对比,汝州公
司窑系统散热量及回转窑散热量与国内同规模生产
线相比相差不大。
预热器出口废气带走热是主要的热损失,由废气
量与废气量温度决定,废气量越大,废气温度越高,热
损失就越多,从表5中可以看出,在目前产量5607t/d
时,汝州公司预热器出口温度及废气量基本正常,预热
器出口温度基本再设计范围内,在国内属于较好水平。
5000t/d
烧成系统
热工标定与工艺分析
张冠军
(天瑞集团汝州水泥有限公司,河南汝州,467500)
表1生料、熟料等成分分析(%)
项目烧失量SiO
2
AL
2
O
2
Fe
2
O
3
CaOMgOK
2
ONa
2
OSO
3
生料35.5013.943.332.0542.961.600.610.060.08
熟料0.3822.425.463.0864.782.600.820.100.44
煤灰50.7623.669.316.680.861.340.326.74
表2煤粉成分分析及发热值
分析
项目
工业分析(%)低位热值(Q
net,ad
)
M
ad
A
ad
V
ad
FC
ad
St
,ad
kJ/kg(kcal/kg)
煤粉1.5824.1722.4251.700.8523290(5570)
表3窑系统参数比较
项目
天瑞
汝州
国内
2000t/d水平
国内
4000t/d水平
国内
5000t/d水平
窑产量(t/d)56071880～25114200～46005200～5669
窑单位容积产量
(t/m
3
·d)
5.303.2～4.744.18～4.614.59～5.21
热耗(kcal/kg)770.52725～853715～750721～732
电耗(kWh/t)25.6126～30～2524.76
窑热效率(%)52.7948.3-～58.2/56.89
图1国内新型干法系统散热损失对比
CONSTRUCTION
新厂建设
53
中国水泥2008.5
表7各级料管物料分解率
项目C
1
C
2
C
3
C
4
C
5
分解率(%)2.904.4612.6525.5898.24
图3高温风机电耗比较
熟料形成热指生料在煅烧成熟料的过程中所消
耗的各种物理化学能,是烧成熟料必须的理论热耗,
在生产条件相同、热工制度稳定的条件下一般是确
定的。表3中各项支出热量可见,汝州公司5000t/d
生产线熟料形成热占总热耗的50.02%,因此要进一
步降低热耗,只有剩下的49.98%有潜力可挖,而预
热器出口废气显热、冷却机排出空气显热、系统表面
散热损失、出冷却机熟料显热分别占21.20%、
14.55%、6.56%、6.30%,,四者总计占48.61%,说明这
四项指标是影响熟料烧成热耗的主要原因,为进一
步节能降耗提供了依据。
2预热器
2.1预热器系统温度及压力及效率
表6为预热器各级温度分布情况,图2为国内
新型干法窑的各级预热器旋风筒出口之间的温度
降与汝州公司5000t/d生产线的对比,从各级预热
器的出口温度分布来看,汝州公司温度降基本正正
常,从图中可以看出,两个厂的规律基本是一致的,
即C
2
～C
1
间的气体温度降最大,其他各级依次减少,
这主要是因为入预热器的生料温度与C
2
出口温度
相差较大的缘故。
汝州公司5000t/d生产线在产量5607t/d时,预
热器的总阻力损失为6650Pa,系统阻力偏高,主要原
因时分解炉系统压损较大,炉出口压力-2230Pa,大
大高于正常-1200～-1500Pa,据了解天津院已有生
产线将分解炉与烟室缩口由现在的!2050mm扩大
为!2400mm,在使用过程中效果较好,因此汝州公
司将论证改进。表7为各级预热器物料分解率。
C
1
出口废气总管中废气的粉尘浓度反映了整个
预热器系统的分离效果,从测试结果来看,废气总管
的粉尘浓度平均为66.76g/Nm
3
,在设计范围之内,经
了解,天津院其他同类型预热器出口粉尘浓度基本在
50～70g/Nm
3
。
2.2窑尾各点气体成分
从测试数据来看目前汝州公司预热器系统存
在较大的漏风,因此汝州公司在下一步的操作过程
中应适当调整系统拉风,将烟室和分解炉出口O
2
含量控制在1%～3%左右,预热器出口O
2
含量控制
在2%～4%左右。
2.3系统电耗
窑尾高温风机的电耗是整个预热器系统设计优
劣的一个重要评判指标,高温风机电耗低,说明预热
器系统低压损的设计的成功,图3为汝州公司高温风
机电耗及其与其他厂的比较,汝州公司5000t/d生产
线高温风机单位电耗为12.53kWh/t,从中可以看出,
较其他厂偏高,主要原因是目前系统产量较高,预热
表5烧成系统热量平衡表
支出热量
序号项目kJ/kg(kcal/kg)%
1熟料形成热1721.9(411.78)50.02
2蒸发生料水份耗热4.20(1.00)0.12
3预热器出口废气显热729.62(174.48)21.20
4预热器出口飞灰显热28.99(6.93)0.84
5冷却机排出空气显热500.70(119.74)14.55
6煤磨抽热风29.35(7.02)0.85
7冷却机飞灰显热10.29(2.46)0.30
8化学不完全燃烧损失7.28(1.74)0.21
9系统表面散热损失225.88(54.02)6.56
10出冷却机熟料显热216.97(51.89)6.30
11其他热损失-33.03(-7.90)-0.96
12系统总支出热3442.15(823.17)100.00
表6预热器系统各级温度分布(℃)
系统部位C
1
C
2
C
3
C
4
C
5
HX
气体温度364571738857891
各级温度20716711934
汝州
气体温度337531686808904
各级温度19415512196
图2部分厂预热器旋风筒出口温差比较
CONSTRUCTION
新厂建设
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2008.5CHINACEMENT
器系统出口阻力偏高所致。
3分解炉
汝州公司分解炉为双喷腾型TSD炉,其特点为
结构简单,阻力系数低,具有双喷腾效应和碰顶效应,
能稳定入窑生料分解率在92%以上,从测试情况来
看,分解炉运行效果较好,这为回转窑减轻负荷和提
产提供了很好的基础,同时分解炉和C
5
筒出口温度
不存在“倒挂”现象,分解炉出口的CO浓度不高,表
明风煤配合适当,分解炉煤粉燃烧完全,但如要进一
步提高产量分解炉容积将可能成为制约因素。
4冷却机
汝州公司窑系统篦冷机为第三代带空气梁的新
型篦冷机,在标定过程中,冷却机总风量为2.145
5Nm
3
/kg·熟料,基本与第三代篦冷机的(第三代篦冷机
用风量一般为1.9～2.2Nm
3
/kg·熟料)相当。
从表8可知汝州公司5000t/d生产线入窑二次风
温温度和入炉三次风温度都比较高,从窑头罩护板及
耐火材料的腐蚀情况以及出窑熟料情况来看,窑头飞
砂料较多,经分析可能为窑头飞砂随二次风入窑,使得
二次风温偏高。
另外从测试结果来看,出篦冷机熟料温度平均
256℃,最高测时温度为433℃,最低为173℃,表明熟
料冷却不好,同时管废气温度也偏高,温度为325℃。
篦冷机冷却效果差,主要原因有:
(1)结粒情况:由于种种原因造成熟料结粒不
均,使得熟料出窑时造成离析,大颗熟料集中一端,
细粉熟料集中另一端,造成“红河”现象,从现场观察
看,“红河”现象严重,熟料结大块较多,原因主要在
原料调配,根据汝州公司化验结果表明生料中铝含
量偏高,钙偏少,熟料烧成时细料、液相量多,入篦冷
机时结大块,在篦床两侧形成“红河”,建议加强控制
生料成分,适当调整窑头用煤等措施避免熟料结粒
不均及飞砂料现象。
(2)设备维护:冷却机篦板损坏,造成冷却风“短
路”漏风,冷却机壳体、观察门(孔)、下料锁风阀等存
在多处漏风。
(3)中控操作:操作经验不足,二、三段篦床推动
次数太快,熟料冷却时间不够,料层薄,容易“短路”,
监控电视运行不正常,操作缺乏多元依据。
5建议与结论
(1)建议加强原材料控制指标,适当调整生料配
料率值,尽量使生料配料减缓窑头飞砂量,提高KH
值保证熟料后期强度的增进。
(2)调试期间熟料岩相分析来看,窑内存在还原
气氛,熟料冷却基本正常。
(3)在目前产量下,预热器系统阻力较高,出口温
度基本正常,废气总管的粉尘浓度平均为66.76g/Nm
3
,
在设计范围之内。
(4)从窑尾气体成分来看,窑尾烟室和分解炉出
口O
2
含量偏低,预热器系统漏风较大,建议适当匹配
系统拉风,检查系统漏风点,加强密封堵漏工作。
(5)改善生料配比,合理控制率值,减少窑头飞砂。
(6)加强篦冷机维护,优化系统操作,如果要进一
步提高产量,建议采用第四代推动式篦冷机。
(7)针对较高的预热器与冷却机出口温度,建
议公司采用纯低温余热发电,回收废热,达到节能
降耗的目的。
通过对现场标定数据的分析,表明汝州5000t/d
生产线窑系统与国内同规格生产线相比,其工艺指标
在国内来说,属较好水平,但同国外先进水平相比,仍
有很大差距,需进一步挖掘潜力。□
参考文献:
[1]胡道和.水泥工业热供设备.武汉:武汉工业大学出版社1996.114-117
[2]谢克平.论新型干法水泥生产线的精细操作与管理.新世纪水泥导
报.2006,(2):1-3
[3]吴国芳等,乌兰3号预分解窑的热工标定与节能分析.水泥2007,
(9):29-31
表8气体参数
测定项目
气体体积
Nm
3
/hm
3
/h
入窑二次风59576958
入炉三次风613193274280325
冷却机余风40043187264958
温度
℃
55
|
|
