加大煤矸石在預(yù)分解窯系統(tǒng)中摻加量的技改措施

近幾年煤炭價(jià)格大幅度提升，熱值在5?500kcal/kg左右的原煤價(jià)格由700元/t左右漲至1?300元/t左右，甚至更高，給水泥企業(yè)造成了巨大的成本壓力，水泥企業(yè)面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

1、技改前生產(chǎn)情況定華能源建材有限責(zé)任公司（以下簡稱定華建材）有一條2?500t/d生產(chǎn)線，煤磨為Φ3.0m×（7.25+1.75）m風(fēng)掃煤磨，生料立磨規(guī)格為ZJTL3840，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.2m×60m，窯頭燃燒器配置艾法史密斯DBC-220-450-615燃燒器；分解爐規(guī)格為Φ5.4m×36.2m，預(yù)熱器系統(tǒng)采用單系列五級(jí)預(yù)熱器；篦冷機(jī)規(guī)格為4m×16.8m。定華建材采購原煤900元/t，煤矸石11元/t，二者有巨大的價(jià)差。煤矸石摻加量偏低，基本維持在原料配比中的2%左右，摻加量再提高，容易導(dǎo)致窯筒體內(nèi)長后窯皮和結(jié)圈、分解爐錐部結(jié)皮、C3旋風(fēng)筒錐部積料、塌料。技改前該線熟料燒成標(biāo)準(zhǔn)煤耗高達(dá)118kg/t。該公司為增加煤矸石摻加量、降低煤耗，與合肥水泥研究設(shè)計(jì)院有限公司合作，于2020年9月開始進(jìn)行針對(duì)性的技術(shù)改造工作。

2、原燃材料情況2.1原料情況原料配比見表1，改造前后入窯生料分析見表2。表1原料配比

%

2.2燃料情況入窯煤粉及煤矸石工業(yè)分析見表3。表3入窯煤粉及煤矸石工業(yè)分析2.3熟料情況改造前后熟料質(zhì)量對(duì)比見表4。

3、采取的技術(shù)措施3.1生料立磨進(jìn)行漏風(fēng)處理煤矸石含有6.4%的水分，增加其在生料中的摻加量，勢(shì)必導(dǎo)致生料綜合水分的增加，導(dǎo)致立磨系統(tǒng)烘干能力的下降，在其他系統(tǒng)不變的情況下，立磨系統(tǒng)的堵漏最簡單有效，而生料立磨磨輥門和排渣系統(tǒng)的漏風(fēng)處理則是重中之重。定華建材立磨磨輥門和排渣系統(tǒng)漏風(fēng)比較大。磨輥門采取的密封方式是廢舊帆布或者硅膠布，密封效果不好且磨損量大，使用壽命短，維修更換不方便。排渣系統(tǒng)采用敞開式皮帶輸送，立磨排渣口和入循環(huán)斗式提升機(jī)都是較大的漏風(fēng)點(diǎn)。對(duì)其分別進(jìn)行改造，磨輥門采取環(huán)形彈簧式密封（見圖1），排渣系統(tǒng)采用完全密封式振動(dòng)給料機(jī)輸送（見圖2）。圖1磨輥門密封改造前后對(duì)比（a）皮帶機(jī)輸送（b）振動(dòng)給料機(jī)輸送圖2排渣系統(tǒng)改造前后對(duì)比3.2分解爐擴(kuò)容+C4下料雙分料入爐煤矸石摻加量的增加，改善了生料的易燒性，摻加量越大，易燒性越好，在煤矸石摻加量達(dá)到生料配比中的4%~6%時(shí)，分解爐錐部結(jié)皮嚴(yán)重（見圖3），針對(duì)此現(xiàn)象，決定采取分解爐擴(kuò)容+C4下料雙分料入爐的方式。圖3分解爐錐部結(jié)皮拆除現(xiàn)有分解爐，分解爐直徑由5.4m改為6.2m，原分解爐爐容（690m3）+鵝頸管容積（364m3）=1?054m3，擴(kuò)容至分解爐爐容（980m3）+鵝頸管容積（364m3）=1?344m3；C4下料入分解爐采用雙分料方式（見圖4），保證分解爐爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻，避免產(chǎn)生局部高溫，進(jìn)而導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)皮。圖4分解爐分料改造示意3.3優(yōu)化預(yù)熱器各級(jí)旋風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)隨著煤矸石摻加量增加，為避免預(yù)熱器各級(jí)旋風(fēng)筒出現(xiàn)結(jié)皮、積料等現(xiàn)象，對(duì)各級(jí)旋風(fēng)筒進(jìn)行了優(yōu)化處理，加大C2~C5出風(fēng)管直徑，優(yōu)化各旋風(fēng)筒進(jìn)口形式，將旋風(fēng)筒加高加大，取消相關(guān)平段降低積料風(fēng)險(xiǎn)，減小旋風(fēng)筒進(jìn)口阻力損失，C5旋風(fēng)筒改造示意見圖5。圖5C5旋風(fēng)筒改造示意3.4更換適應(yīng)性更強(qiáng)的窯頭燃燒器煤矸石摻加量的提升，也對(duì)窯頭火焰提出了更高的要求，需要配置適應(yīng)性更好的HP3500強(qiáng)渦流型大推力燃燒器（見圖6），一次風(fēng)機(jī)配置變頻羅茨風(fēng)機(jī)，風(fēng)量94m3/min，風(fēng)壓58.8kPa，加強(qiáng)窯頭燃燒器對(duì)逐步提高煤矸石摻加量的適應(yīng)性。圖6HP3500燃燒器端面3.5整體更換第四代步進(jìn)式冷卻機(jī)定華建材原采用第三代往復(fù)推動(dòng)篦式冷卻機(jī)，故障率高、出篦冷機(jī)熟料溫度高，整體更換為第四代步進(jìn)式冷卻機(jī)，破碎機(jī)采用中置輥破，增加篦床有效寬度和長度，根據(jù)冷卻機(jī)空間受限、長度偏短的情況，創(chuàng)造性地采用了八道傳動(dòng)系統(tǒng)，定制短寬的第四代冷卻機(jī)（見圖7），篦床面積由61.2m2增至85m2，以滿足窯提產(chǎn)之后熟料冷卻需求。圖7改造前后冷卻機(jī)對(duì)比3.6優(yōu)化各個(gè)撒料箱的高度和角度針對(duì)煤矸石摻加量提升后C3錐部積料、塌料情況，將C3上升管道上的C1撒料箱距離C3旋風(fēng)筒頂蓋距離加高，同時(shí)將C3上升管兩個(gè)撒料箱底部角度由18°調(diào)整為14°（見圖8）更換撒料箱，并對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步改善撒料效果，防止煤矸石摻加量增大后，C3錐部積料、塌料。圖8改造前后C3上升管道撒料箱結(jié)構(gòu)

4、效果針對(duì)定華建材增加煤矸石的用量、降低煤耗、降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，本次技術(shù)改造項(xiàng)目實(shí)施完成后，效果顯著，煤矸石摻加量由2.5%左右提升至9%左右。通過生產(chǎn)調(diào)試和日常生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的控制和優(yōu)化、窯頭燃燒器的調(diào)整、熟料三率值的調(diào)整等優(yōu)化措施后，與技改前相比，窯產(chǎn)量大幅度提升，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗、熟料綜合電耗大幅度下降，C1出口溫度、負(fù)壓有較大下降，窯皮平整，后結(jié)圈現(xiàn)象也未再出現(xiàn)（見圖9），熟料3d強(qiáng)度和28d強(qiáng)度均有不同程度的提升。技改前后窯系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表5。圖9技改前后窯筒體窯皮分布情況表5技改前后窯系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

5、經(jīng)濟(jì)效益本次改造總投入約2?459.57萬元，根據(jù)目前國家環(huán)保以及錯(cuò)峰停產(chǎn)政策現(xiàn)狀，按照年運(yùn)轉(zhuǎn)200d，生料料耗1.57t/t，標(biāo)煤價(jià)格1?000元/t，電價(jià)0.6元/kWh，噸熟料利潤150元計(jì)算。（1）提產(chǎn)年效益：（3?550-2?900）×200×150÷10?000=1?950萬元。（2）節(jié)煤年效益：3?550×200×（118-101）÷1?000×1?000÷10?000=1?207萬元。（3）節(jié)電年效益：3?550×200×（61-54）×0.6÷10?000=298.2萬元。（4）煤矸石的摻加量：3?550×200×1.57×（9.18-2.45）%=75?019.31t。經(jīng)上述計(jì)算，定華建材經(jīng)過改造后，每年可獲得經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)3?455.2萬元，煤矸石摻加量增加75?019.31t，極大地降低了熟料生產(chǎn)成本，投資回報(bào)周期約0.71年，回報(bào)周期較短，同時(shí)增加了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

6、結(jié)束語采取一系列措施之后，該線達(dá)到了煤矸石摻加量由2.5%左右加至9%，年度可增加75?019.31t用量的目標(biāo)，極大地降低了煤炭成本。同時(shí)，熟料產(chǎn)量由2?900t/d提產(chǎn)至3?550t/d，生料工序電耗下降2.5kWh/t，