水泥網(wǎng)獨家:齊硯勇支招!如何通過窯和分解爐改造降低企業(yè)生產(chǎn)成本?
在窯和分解爐的操作過程中,哪些關(guān)鍵技術(shù)或措施對于提升能效、降低碳排放最具潛力?在降低水泥企業(yè)成本、降低碳排放方面,回轉(zhuǎn)窯、分解爐還可以做哪些優(yōu)化改造?近日中國水泥網(wǎng)就這些問題咨詢了西南科技大學副教授齊硯勇。
針對預(yù)分解窯燒成系統(tǒng)節(jié)能,齊硯勇提出提高熱效率與提高篦冷機換熱效率兩條路徑。
1、提高分解爐分解、回轉(zhuǎn)窯煅燒熱效率途徑
預(yù)分解窯系統(tǒng)存在兩個耗能區(qū)域。其一,為分解爐碳酸鹽分解,分解爐出口溫度一般在900℃以下,傳熱方式為氣固對流方式進行。由于生料粒度只有幾十個微米,傳熱非常迅速,幾乎瞬間完成。碳酸鹽的分解也僅需幾秒鐘。提高效率的關(guān)鍵是生料的分散狀態(tài)、煤粉的燃燒。其二,為回轉(zhuǎn)窯生料的高溫煅燒,認為煅燒最高溫度約1450℃。傳熱方式以輻射換熱為主(占總換熱量80%)。輻射換熱能力與火焰溫度的四次方成正比,提高回轉(zhuǎn)窯火焰溫度是燒成系統(tǒng)最大的節(jié)能點。
(1) 分解爐
目前國內(nèi)絕大多水泥生產(chǎn)線所用石灰石,分解溫度在860℃(差熱分析測定)左右,但分解爐出口溫度控制在880℃的企業(yè)很多??刂七@么高的溫度,碳酸鹽分解僅93%左右。原因在于生料入爐分散不良、煤粉燃燒慢、生料在分解爐中出現(xiàn)600微米結(jié)團“灰花”、甚至分解爐微塌料,導(dǎo)致實際分解率偏低、波動大。
分解爐高效運行,主要在于料在爐中分散狀態(tài)、煤粉不能與料流沖撞,主要在設(shè)計。但需運行中檢查煙室縮口、分解爐錐部是否有“黑影”。
(2) 回轉(zhuǎn)窯
回轉(zhuǎn)窯效率的提高在火焰溫度的提高,需要密切關(guān)注的是回轉(zhuǎn)窯過剩空氣系數(shù)的控制。這是煤粉快速燃燒的最重大的參數(shù)!
操作控制上,(1)煤粉細度應(yīng)控制在80微米篩余<2.0%; (2)窯內(nèi)過??諝庀禂?shù)應(yīng)足夠,煙室氧含量應(yīng)控制在>3%;(3)適當加大旋流風量、降低軸流風量,縮短火焰長度、提高火焰溫度。
2、提高篦冷機換熱效率
篦冷機熱交換效率偏低,特別是高溫風(二、三次風)熱回收率低,普遍低于65%。二三次風+AQC回收熱普遍低于80%。冷卻用風量普遍在1.6nm3/kg.cl左右。風短路是高溫熱回收率低的最主要原因。橫斷面物料通風阻力存在絕對的不均勻,導(dǎo)致冷卻風量高、換熱效率低。操作控制上:
(1)阻力低(大顆粒多)應(yīng)減小鼓風量,阻力高(細顆粒多)區(qū)域,應(yīng)降低鼓風量
(2)通過調(diào)整料層厚度,降低高阻力區(qū)料層厚度,增加細料側(cè)通風量,避免紅河及結(jié)大塊。
(3)由于顆粒物料流動的復(fù)雜性,降低風短路,存在兩種截然不同的操作。如果加快篦床推動速度,阻力高區(qū)域料層厚度不能降低,出現(xiàn)風短路加劇,熱交換效率反而降低。只能采取降低篦速、堆厚料層,增加低阻力區(qū)料層阻力方法,達到通風均勻。
篦冷機余熱發(fā)電AQC鍋爐抽走廢氣溫度小于450℃。每噸熟料抽走11-15kg標煤熱量。若將450℃低溫風轉(zhuǎn)變?yōu)?100℃高溫風,整個燒成煤耗應(yīng)有6-8kg標煤的降低空間。
在優(yōu)化改造方面,齊硯勇指出三點:
1、分解爐生料下料點、喂煤點優(yōu)化
分解爐煤粉燃燒溫度低、過剩空氣系數(shù)低,如果煤粉進入分解爐被生料細粉包裹,出現(xiàn)煤粉燃燒慢、co濃度高,碳酸鹽分解率低,導(dǎo)致一級筒出口溫度高熱損失大。分解爐高效運行,需生料分散好、不塌料,煤粉流不能與生料流沖撞,保證煤粉在低氧環(huán)境下充分燃燒。
采用計算流體軟件,優(yōu)化下料點與喂煤點位置。
(1)保證生料分散好,不塌料
(2)保證煤粉不與生料流碰撞
2、采用回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒,全氧燃燒
如果能將燒成帶溫度從現(xiàn)在的1600℃左右,提高到1900~2000℃,則火焰輻射能力將提高1.8~2.1倍,將大幅度降低煤耗、改善熟料質(zhì)量、擴大原料來源。
3、篦冷機布料、風量調(diào)節(jié)
高效布料、調(diào)風裝置及智能化的控制風量軟件。將篦冷機冷卻用風量降低到1.2nm3/kg.cl。將高溫熱回收率提高到75%,也將大幅度降低燒成煤耗、電耗。
水泥行業(yè)減碳潛力巨大,加快轉(zhuǎn)型升級,邁入綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展階段,有效實行節(jié)能減排,可謂任重道遠。
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編輯:戴冬虞
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