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談干法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線熟料產(chǎn)量的提高

2006-03-21 00:00
  一、 技術(shù)進(jìn)步,回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)量在不斷提高
  水泥生產(chǎn)工業(yè),干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線大致經(jīng)歷四個階段:干法中空窯生產(chǎn)線;立筒預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線;旋風(fēng)預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線和預(yù)熱預(yù)分解窯生產(chǎn)線。不同的時代,科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,水泥生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn),使回轉(zhuǎn)窯的熟料產(chǎn)量在不斷提高。例如:φ2.5m中空窯生產(chǎn)線臺時產(chǎn)量5t/h,加上立筒預(yù)熱器后產(chǎn)量達(dá)到7.5t/h,產(chǎn)量提高近50%,當(dāng)加上預(yù)分解系統(tǒng)后,產(chǎn)量達(dá)到20t/h左右,產(chǎn)量翻倍增長。φ3m中空窯生產(chǎn)線日產(chǎn)量為300t/d,加上五級預(yù)熱器后,產(chǎn)量達(dá)到600t/d,變?yōu)轭A(yù)熱預(yù)分解窯生產(chǎn)線后,產(chǎn)量達(dá)到1000t/d左右。
  隨著新型干法窯外分解技術(shù)的不斷深入研究和創(chuàng)新,同規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯在不同時期,不同的技術(shù)條件下,產(chǎn)量出現(xiàn)較大差異,我國在上世紀(jì)80年代至90年代建設(shè)了一批2000t/d干法窯外分解生產(chǎn)線,當(dāng)時采用的回轉(zhuǎn)窯均為φ4×60m。時至今天φ4×60m回轉(zhuǎn)窯均出現(xiàn)在2500t/d生產(chǎn)線上。表1為筆者統(tǒng)計的近幾年新建的一部分2500t/d生產(chǎn)線情況。
  90年代初,我國自己開發(fā)的4000t/d大型窯外分解燒成系統(tǒng)建在唐山冀東水泥集團(tuán),回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為φ4.7×75m。經(jīng)過十余年冀東集團(tuán)對該生產(chǎn)線的不斷改進(jìn),現(xiàn)在熟料產(chǎn)量已達(dá)到4800t/d,提高產(chǎn)量近20%。技術(shù)的不斷進(jìn)步使我們看到目前我國現(xiàn)存的大批水泥生產(chǎn)線均存在產(chǎn)量低,能耗高現(xiàn)象,有很大潛力待挖掘。新建的水泥生產(chǎn)線就回轉(zhuǎn)窯而言與國外先進(jìn)的預(yù)分解窯相比,在產(chǎn)量上仍存在一定的差距。筆者認(rèn)為預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線產(chǎn)量進(jìn)一步提高的空間是相當(dāng)大的。
  二、關(guān)于預(yù)分解窯產(chǎn)量的計算公式
  有關(guān)預(yù)分解窯生產(chǎn)能力的計算公式有很多,其中:日本T—14報告公式:G=1.38Vi0.641(相關(guān)系數(shù)r=0.868,n=24);日本水泥協(xié)會公式:G=0.230D1.5L;日本池田公式:G=2.85Di2.88;南京化工大學(xué)公式:G=1.5564Di3.0782;G=0.2725D2.680L0.48912
G=0.15362Vi0.97422;G=0.37743Di2.518L0.51861;李昌勇推薦公式:G=0.88Vi1.08(r=0.99987,n=80)G=0.682 Di3.018L0.254。
  上述這些公式在不同的歷史時期對新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的設(shè)計和生產(chǎn)起到了重要指導(dǎo)作用,但是隨著技術(shù)的進(jìn)步這些公式對今天的設(shè)計和生產(chǎn)的指導(dǎo)作用逐漸在削弱,新的計算公式應(yīng)運(yùn)而生。
  南京水泥工業(yè)設(shè)計院新推出的公式:G=8.495D2.382L0.8601;G=53.5Di3.14;天津水泥工業(yè)設(shè)計院熊會思推薦的公式:G=KDi3(K=50~60)。
  筆者按照熊會思推薦的公式統(tǒng)計計算幾種規(guī)格回轉(zhuǎn)窯的理論產(chǎn)量(見表2)。通過表2可以看出熊會思推薦的公式計算出的預(yù)分解窯產(chǎn)量的數(shù)值基本符合當(dāng)今我國預(yù)分解窯發(fā)展的現(xiàn)狀。
  那么預(yù)分解窯產(chǎn)量的提高在理論上還有多大空間呢?
  我國水泥行業(yè)資深老水泥專家趙靜山先生多年從事預(yù)分解窯的研究和開發(fā),大膽實踐,不斷創(chuàng)新。推出新的預(yù)分解窯產(chǎn)量的計算公式:(1)從窯的物料輸送原理推導(dǎo)G=KsDr3
 ?。?)從窯的發(fā)熱能力推導(dǎo)G=2230664Dr2Vo/Qyr式中:G—產(chǎn)量,kg/h;Ks—系數(shù),一般在5000~6000范圍;Dr—回轉(zhuǎn)窯熱端有效內(nèi)徑,m;Vo—回轉(zhuǎn)窯燃燒帶煙氣流速,m/s;Qyr—回轉(zhuǎn)窯熱耗,kcal/kg-cl。
  筆者按照G=KsDr3計算公式統(tǒng)計計算幾種規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量數(shù)值(見表3)。分析表3的數(shù)值,可見以φ4m窯為例按當(dāng)代2500t/d產(chǎn)量比較,最保守的產(chǎn)量差距也在1500t/d,相差近60%,我們可以把表3的數(shù)值作為下一步奮斗的目標(biāo)。
  三、應(yīng)用新技術(shù),不斷創(chuàng)新,提高產(chǎn)量,降低能耗
  筆者曾經(jīng)同趙靜山先生在一起工作一段時間,在此期間不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,應(yīng)用自己開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)和“RSF”預(yù)分解系統(tǒng)裝備,對落后的水泥生產(chǎn)線進(jìn)行創(chuàng)新改造。幾年來已完成十余項改造工程,效果十分明顯。φ2.5m中空窯改造后臺時產(chǎn)量達(dá)到25t/h。φ3m窯改造后產(chǎn)量達(dá)到1500t/d。φ3.2m窯改造后產(chǎn)量達(dá)到1600t/d。φ3.8×52.69m窯達(dá)到最高產(chǎn)量2850t/d。
  我們的技術(shù)理論是:水泥熟料煅燒工藝設(shè)計應(yīng)以求得最高換熱效率為基礎(chǔ),并以水泥熟料煅燒工藝系統(tǒng)的熱平衡取得最大換熱效率為目的。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):在于以煅燒系統(tǒng)設(shè)計替代單個設(shè)備的設(shè)計,并以回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力和物料的輸送能力確定窯產(chǎn)量為基礎(chǔ),設(shè)計窯外預(yù)分解水泥熟料煅燒工藝設(shè)備。
  “RSF”預(yù)分解系統(tǒng)為五級單系列預(yù)熱器和“RSF”管道式分解爐。
  吉林松江水泥廠2500t/d熟料生產(chǎn)線改造工程采用φ3.8×52.69m回轉(zhuǎn)窯和“RSF”五級單系列預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)。投產(chǎn)后最高產(chǎn)量達(dá)到2850t/d,正常產(chǎn)量在2500t/d以上。據(jù)筆者考證在2500t/d生產(chǎn)線上用φ3.8m直徑的窯屬國內(nèi)首創(chuàng)。若按2800t/d產(chǎn)量計算,回轉(zhuǎn)窯有效單位容積產(chǎn)量是5.77t/m3.d。目前國際上最好生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯有效單位容積產(chǎn)量在6.0t/m3.d左右,而國內(nèi)最好指標(biāo)在5.0t/m3.d左右。可見5.77t/m3.d指標(biāo)是國內(nèi)先進(jìn)水平。
  用我們創(chuàng)造的成績和上述表3的數(shù)值相比,φ3.0m窯已經(jīng)超過下限指標(biāo),距離上限指標(biāo)還差250t。φ3.2m窯距離下限指標(biāo)還差230t,距離上限指標(biāo)還差近600t。φ3.8m窯距離下限指標(biāo)還差近500t,距離上限還差近1000t。表3 的目標(biāo)距離我們并不遙遠(yuǎn),只要我們不懈努力一定會實現(xiàn)的。
  多年的不斷探索,不斷實踐,大膽創(chuàng)新。我們改造的生產(chǎn)線的產(chǎn)量指標(biāo)在不斷刷新。所以筆者認(rèn)為再經(jīng)過若干年的研究和探索,實現(xiàn)新型干法窯生產(chǎn)線更高產(chǎn)量的目標(biāo)一定會達(dá)到。
  四、未來實踐的設(shè)想
  水泥生產(chǎn)系統(tǒng)是一項綜合的系統(tǒng)工程,不能僅發(fā)揮單一的某一系統(tǒng)的功能,所以只有在同時發(fā)揮回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)和預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的功能時(相應(yīng)的其他配套技術(shù)發(fā)展也應(yīng)跟上),系統(tǒng)才能可望達(dá)到更高的理想產(chǎn)量。
  1.優(yōu)化設(shè)計預(yù)分解系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論,指導(dǎo)新型懸浮預(yù)熱,分解爐系統(tǒng)的研究開發(fā)和優(yōu)化工程。目前已開發(fā)出許多不同形式的高效低壓損預(yù)熱器和新型分解爐,以滿足不同原、燃料特性和工藝特性要求。不僅有利于提高燃料燃燒效率和燃盡率,并可保證物料在其中充分分散,均勻分布,提高氣固換熱效率,入窯物料分解率,以及全窯系統(tǒng)的熱效率。為回轉(zhuǎn)窯優(yōu)質(zhì)、高效、低耗提供充分保證。
  2.提高回轉(zhuǎn)窯燒成帶截面熱負(fù)荷,即通過提高窯頭的用煤量,挖掘回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力。從熱工方面考慮,回轉(zhuǎn)窯的實際生產(chǎn)能力主要受截面熱負(fù)荷,截面風(fēng)速,工作溫度這幾個參數(shù)的影響。特定的原料和特定的率值下,熟料的燒成溫度和燒成時間是一定的,而截面熱負(fù)荷與截面風(fēng)速又是相互關(guān)聯(lián)的,所以影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的最主要參數(shù)是截面熱負(fù)荷。
  3.提高分解爐的燒煤量,以充分發(fā)揮預(yù)熱分解系統(tǒng)的功效。在不斷增加窯頭噴煤量的情況下,繼續(xù)增大分解爐內(nèi)的噴煤量,達(dá)到總用煤量的75%左右,提高生料入窯溫度。
  4.應(yīng)用高效、先進(jìn)的篦式冷卻設(shè)備,既可保證出窯高溫熟料聚冷,提高熟料活性,也優(yōu)化了熟料冷卻機(jī)作為熱回收裝備的功能,使熾熱熟料進(jìn)入篦冷機(jī)后實現(xiàn)急冷的同時又提高了熱回收效率,從而可將入窯二次風(fēng)溫和入爐三次風(fēng)溫再提高一個檔次,這對入窯及入爐燃料燃燒,優(yōu)化全窯系統(tǒng)熱工制度,降低熱耗亦起到巨大作用。吉林松江水泥廠2500t/d生產(chǎn)線改造工程就是應(yīng)用先進(jìn)、高效的篦式冷卻機(jī),入爐三次風(fēng)溫最高達(dá)到1000℃以上,所以該生產(chǎn)線使用φ3.8m直徑回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量能達(dá)到2800t/d與入爐三次高溫風(fēng)是分不開的。
  5.相應(yīng)的其它配套技術(shù)的發(fā)展也是十分重要的。這包括燃料和生料均化技術(shù)水平,自動化控制水平,耐火材料研制水平,設(shè)計和生產(chǎn)操作技術(shù)水平等。沒有這些配套技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步完成提高回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量大幅增長是不可能的。 摘自《水泥商情網(wǎng)》

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