科研開發(fā)
供煤系統(tǒng)的改進(jìn)和完善
王偉剛 李童玉 郭宏武 何正凱 王炳東
GY 水泥廠是一個擁有四臺余熱鍋爐窯的年產(chǎn) 100 萬噸的水泥企業(yè)。其中 1 # 和 2 # 窯為帶多筒冷卻機(jī)的 Φ 3.7/3.3 × 70m 的余熱鍋爐窯。 3 # 和 4 # 窯的規(guī)格分別為 Φ 3.3 × 60m 和 Φ 4 × 70m ，配篦冷機(jī)和三通道、四通道燃燒器等。 2003 年 4 月初 1 # 和 2 # 窯的燃燒器由單通道燃燒器改為雙通道燃燒器以后， 1 # 窯的喂煤量脈沖波動，窯熱工制度不穩(wěn)定，跑煤現(xiàn)象時有發(fā)生，熟料產(chǎn)量低，質(zhì)量差。熟料產(chǎn)量從原來的 21.0t/h 下降到 12 ～ 18t/h 。 2 # 窯的喂煤量也有波動，產(chǎn)量也有所降低。如不及時解決煤量脈沖波動和跑煤問題將嚴(yán)重威協(xié)著該廠的經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮。
1 窯喂煤量波動的原因
據(jù)觀察和分析，造成兩臺窯喂煤量波動和跑煤的原因有如下幾個方面。
( 1 )、煤粉倉容量偏小，僅有能滿足窯～ 1 小時的用量。稍不留意，就會造成空倉位過大。煤粉進(jìn)倉時高落差產(chǎn)生的大沖量，容易造成卸煤量不均甚至跑煤。
( 2 )、雙管螺旋喂料機(jī)的螺旋葉片磨損過大，葉片與殼體之間的間隙達(dá) 6mm 以上，個別處達(dá) 12mm 。實際運(yùn)轉(zhuǎn)時，煤粉在過大的間隙處滑動量大，也給從螺旋泵漏入風(fēng)留出“通道”，喂煤量難于控制。
( 3 )、螺旋泵規(guī)格偏大且結(jié)構(gòu)不合理。
螺旋泵兼有輸送和鎖風(fēng)雙重作用。一般選用輸送能力略大于雙管螺旋喂料機(jī)的喂煤量即可。然而， 1 # 和 2 # 窯的供煤系統(tǒng)中選用了輸送能力 ~15t/h 的 Ф 200 螺旋泵，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大於窯的用煤量( ~6.6t/h )。螺旋泵內(nèi)難于形成料柱，鎖風(fēng)效果差。另一方面，螺旋泵出料口處的帶配重的閥門是帶有弓形缺口的橢園板。風(fēng)從弓形缺口處竄入螺旋泵內(nèi)。從螺旋泵漏入的風(fēng)經(jīng)雙管螺旋喂料機(jī)乃至煤粉倉內(nèi)。使煤粉倉卸料不均勻。嚴(yán)重時，漏入的風(fēng)會將倉下部的煤粉流態(tài)化，流態(tài)化了的煤粉如同“雪崩”一樣地經(jīng)雙管螺旋輸送機(jī)和螺旋泵沖進(jìn)窯內(nèi)而形成跑煤。
( 4 )、羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏小。
該廠煤磨車間為獨(dú)立廠房，窯燃燒器用煤粉的輸送距離長～ 50m ，輸送高度～ 6m 。其煤粉管輸送阻力要比煤磨與窯頭聯(lián)在一起的廠的大，因而要留意煤粉輸送系統(tǒng)的羅茨風(fēng)機(jī)的選型和煤粉輸送管道的設(shè)計才行。另一方面，根據(jù)有關(guān)資料介紹，煤粉輸送時，管道風(fēng)速應(yīng)為 25 ～ 30m/s, 煤粉質(zhì)量與輸送空氣質(zhì)量比應(yīng)不大于 2.5 ： 1 。該廠供煤系統(tǒng)原設(shè)計羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量 27.3m 3 /min ，輸送管道內(nèi)徑為 Ф 158mm 。未考慮系統(tǒng)漏風(fēng)量時，據(jù)計算，煤粉輸送管的初速度僅為 23.2m/s ，輸送質(zhì)量比為～( 3.3 ： 1 )，偏高。實際運(yùn)行時，由于螺旋泵等處漏風(fēng)嚴(yán)重，因而管道風(fēng)速要比計算值低(實際標(biāo)定結(jié)果，管道風(fēng)速僅為 19.5m/s, 漏風(fēng)率達(dá) 15 % )，輸送質(zhì)量比要加大，有可能在水平輸送管道下部出現(xiàn)斷續(xù)的煤粉沉積，管道阻力會大幅度增加并出現(xiàn)一定程度的振蕩。此時，螺旋泵等處漏風(fēng)將進(jìn)一步加大，相應(yīng)煤粉輸送用風(fēng)量將減少，煤粉沉積現(xiàn)象將加重，管道阻力進(jìn)一步增加。如此惡性循環(huán)下去。勢必造成喂煤量的大幅度波動。此時，可以看到雙管螺旋輸送機(jī)兩頭軸端冒正壓，噴入窯內(nèi)的煤粉時多時少呈脈沖狀態(tài) , 窯頭在喘氣，窯尾溫度穩(wěn)定不下來，在 750 ～ 850 ℃ 大范圍內(nèi)波動，窯熱工制度不穩(wěn)定。
2 改進(jìn)措施
基于以上的分析。 2003 年 5 月中旬著手對 1 # 窯的供煤系統(tǒng)分步進(jìn)行改造，至 5 月 19 日 23 時完成如下改造內(nèi)容：
( 1 )、根據(jù)現(xiàn)場條件適當(dāng)加大煤倉容積。加強(qiáng)煤磨車間的管理。勤量倉，使煤粉倉料位保持在合理范圍內(nèi)，盡可能減少料位對喂煤量的影響。
( 2 )、更換雙管螺旋輸送機(jī)的螺旋葉片。
( 3 )、將羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，提高風(fēng)機(jī)風(fēng)量(詳見表 1 )，降低煤粉輸送濃度，減少煤粉在管道中的沉降機(jī)率，從而穩(wěn)定并降低煤粉管道輸送阻力。
表 1 、羅茨風(fēng)機(jī)改造前后的對比
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項目 |
型 號 |
轉(zhuǎn)速 r/min |
風(fēng)量 |
風(fēng)壓kPa |
電機(jī)容量 kw |
管道風(fēng)速※ m/s |
料風(fēng)質(zhì)量比※ kg/m 3 |
備注 |
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原設(shè)計 |
L43WD |
1750 |
27.3 |
19.6 |
15 |
～ 23.2 |
～ 3.3 |
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現(xiàn)改造 |
L43wD |
2050 |
32.5 |
19.6 |
15 |
～ 27.6 |
～ 2.8 |
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在熟料產(chǎn)量 21.5t/d ，實物煤耗為 0.3kg/kg-sh ，煤粉熱值 22990 KJ/kg 的條件下，未考慮系統(tǒng)漏風(fēng)量時的計算值。
將羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從 1750r/min 提至 2050r/min 后，風(fēng)機(jī)風(fēng)量提為 32.5m 3 /min 。未考慮系統(tǒng)漏風(fēng)量時，相應(yīng)煤粉輸送管的初速度為 27.6m/s ，輸送質(zhì)量比為～( 2.8 ： 1 )，接近傳統(tǒng)的推薦值。這樣可以改善煤粉輸送管的輸送狀態(tài)。此時的輸送風(fēng)量占窯需用空氣量的～ 5 % ，屬正常范圍內(nèi)。
( 4 )、改造螺旋泵，提高其鎖風(fēng)效果。
將螺旋泵由 Ф 200mm 改為 Ф 158mm 并在出口端留一段長為 60mm 的無葉片段，使其輸送能力降為～ 9t/h 。同時，將配重閥門改為整塊橢園板并適當(dāng)增加配重量。這樣，有利于在螺旋泵出口處形成鎖風(fēng)料柱，提高螺旋泵的鎖風(fēng)效果。
( 5 )、設(shè)置由膨脹倉、放散管和壓力式袋式收塵器組成的氣料分離泄壓系統(tǒng)。
圖 1 和圖 2 分別為新增加的膨脹倉和壓力式袋收塵器的制作圖。設(shè)置氣料分離泄壓系統(tǒng)以后，由于雙管螺旋喂料機(jī)的流體阻力遠(yuǎn)大于氣料分離泄壓系統(tǒng)。從螺旋泵處竄入的殘氣只能進(jìn)入膨脹倉，在膨脹倉內(nèi)氣體壓力降低、速度減慢。此時，殘氣中的煤粉的大部分被分離出來返回螺旋泵，少部分煤粉隨殘氣從排氣口排出并借助于氣體的殘余正壓經(jīng)放散管送至袋式收塵器(該收塵器裝有五個套在袋籠外的 Φ 220×1500的濾袋，總過濾面積為5 m 2 。)，煤粉被收集下來，凈化了的空氣排到大氣之中。從而在雙管螺旋喂料機(jī)出料口處穩(wěn)定在零壓或微正壓狀態(tài)，給雙管螺旋喂料機(jī)均勻喂料創(chuàng)造了條件。此外，還可以從 濾袋的漲癟程度直觀地判斷 螺旋泵的鎖風(fēng)效果以便采取相應(yīng)改進(jìn)措施。由氣料分離器、放散管及壓力式袋式收塵器等組成的氣料分離泄壓系統(tǒng)簡單而且實用，我們將其推廣應(yīng)用在 AYHB 水泥有限責(zé)任公司等廠的供煤系統(tǒng)中 都收到了顯著的效果。改造前后的供煤系統(tǒng)的流程如圖 3 所示。
1 # 窯的供煤系統(tǒng)進(jìn)行改造以后，雙管螺旋喂料機(jī)兩軸端不再冒正壓了，進(jìn)窯煤粉可控性增加了供煤量也穩(wěn)定了，窯頭不再喘氣了，窯頭溫度穩(wěn)定了。窯尾溫度也可穩(wěn)定在 800 ～ 820 ℃ 小范圍內(nèi)，窯熱工制度穩(wěn)定了。窯的產(chǎn)量隨即提高到 21.7t/h 。 1 # 窯供煤系統(tǒng)改造前后的產(chǎn)量詳見表 2 。隨后，利用停窯檢修的機(jī)會，在 2 # 、 3 # 、 4 # 窯推廣氣料分離泄壓系統(tǒng)，都收到明顯的效果。為 2003 年該廠提前一個月完成年產(chǎn) 100 萬噸水泥的任務(wù)做出了貢獻(xiàn)。
表2 . 1 # 窯供煤系統(tǒng)改造前后的產(chǎn)量
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5 月 14 日 |
5 月 15 日 |
5 月 16 日 |
5 月 17 日 |
5 月 18 日 |
5 月 19 日 |
5 月 20 日 |
5 月 21 日 |
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熟料日產(chǎn)量 （ t/d ） |
359 |
395 |
255 |
276 |
333 |
272 |
512 |
502 |
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臺時產(chǎn)量 （ t/h ） |
18.13 |
16.46 |
11.86 |
12.45 |
14.08 |
14.44 |
21.33 |
21.67 |
3 、存在問題和進(jìn)一步完善的建議
為用本地?zé)o煙煤代替價格高的外地?zé)熋簛盱褵嗍炝?，將兩臺 Ф 2.2 × 11m 開路煤磨改造為帶 HES(M) 型動態(tài)選粉機(jī)的閉路煤磨的技改工程于 2003 年 5 月下旬勝利投產(chǎn)了。此時窯用煤粉的細(xì)度由 R 0.008 = 15 ～ 25 % 降為 5 ～ 7 %，煤粉水分也能穩(wěn)定在2%以下。煤粉的流動性比技改前好多了，煤粉倉容積偏小等的矛盾又突出起來了。此時，會偶發(fā)跑煤現(xiàn)象。為徹底解決跑煤問題，進(jìn)一步提高供煤系統(tǒng)的穩(wěn)定性。我們建議實施上世紀(jì)八十年代原建材總局組織推廣的煤粉大循環(huán)和煤粉雙管螺旋喂料機(jī)傾斜向上布置的新技術(shù)。
( 1 )、實施煤粉大循環(huán)方案，從而從根本上消除煤粉倉的倉位對喂煤量的影響。結(jié)合該廠具體情況實施的煤粉大循環(huán)流程如圖 4 所示。
( 2 )、將雙管螺旋喂料機(jī)傾斜向上 10 o 布置，提高雙管螺旋喂料機(jī)的填充率，從而提高喂料機(jī)的穩(wěn)定性和精度。
實施以上改進(jìn)和完善措施以后，該廠回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)質(zhì)量將更有保證， 1 # 窯的產(chǎn)量已穩(wěn)定在 21.50t/h 以上。
