1000t/d窑外分解窑熟料质量和台时能力的提高与稳定

 哈尔滨水泥厂5号窑系统是由合肥水泥研究设计院开发设计的1000t/d熟料,带有PH2型(类RSP型)分解炉和5级旋风预热器,并采用2-1-1-1-1布置的窑外分解窑;生料磨是沈阳重型机械厂引进德国技术制造的MPS2450立磨,台时能力75t/h;2个Φ12m×24m均化库,储量5000t;生料配料计量和窑尾喂料计量均为承德自动化计量仪器厂引进德国技术生产的电子皮带秤,计量精度±0.5%;篦冷机为沈阳水泥机械厂生产的2.3m×17.7m的水平推动篦式冷却机;控制系统为引进美国贝利公司的N-90集散控制系统。

   

 该生产线于1992年10月份首次点火,试生产期间熟料质量差,台时能力低的问题一直是制约达标达产的难点之一,经过几年的实践和探索,终于使窑的熟料质量和台时能力得以提高与稳定,1995年7月份首次实现3d达标即连续72h生产合格熟料3028t;1998年5月份实现跨年度年达产,即1997年5月～1998年5月连续12个月生产合格熟料297019t;目前一直稳定运转在较高的产质量水平上(见表1)。以下为我们稳定提高熟料产质量的具体做法。

 

1  改进三通道喷煤嘴结构及安放位置,建立维护制度

1.1 三通道喷煤嘴结构的改进

   

我厂窑头喂煤用三通道喷煤嘴,原设计内风角度为45°,使用中出现刷窑皮、烧蚀耐火砖的现象,开始烧成带用200mm厚的磷酸盐砖,使用一周时间火点处就只剩下2mm厚,造成红窑,后来使用不烧结镁铬砖和半直接结合镁铬砖也只能使用2～3个月。而短粗的火焰使高温区过于集中也不利于熟料的烧成,此后,将内风角度改为15°,这样虽然火焰细长,但角度太小不能将风煤很好地搅拌混合,燃烧效率低,降低了对熟料的烧成能力甚至造成不完全燃烧使窑尾斜坡和缩口结皮加重,进而造成窑炉两路风的不匹配,引发塌料和堵塞,严重影响熟料质量和台时能力的提高,最后将内风角度改为30°,解决了问题。

1.2 三通道喷煤嘴在窑内位置的调整

   

三通道喷煤嘴结构改进后,还存在烧成带火点处窑皮薄,烧成带偏短的现象,烧成带耐火砖使用周期不足4个月,为此我们开始研究喷煤嘴在窑内的位置。以窑中心为参照点(如图1),原来的喷煤嘴在窑内位置是入窑400～500mm,a=30～50mm,b=75～85mm,经多次调整现在喷煤嘴在窑内的位置是入窑150～250mm,a=10～30mm,b=25～35mm,从而使得窑皮薄厚均匀(200～300mm),长短合适(16～18m)。耐火材料的使用周期大大提高,一般按一年春秋两次中修而形成的两个周期计算,烧成带前端火点处耐火砖可使用1个周期,而烧成带后端,耐火砖可使用2个周期,为稳定提高熟料质量和台时能力创造了条件。

1.3  完善三通道喷煤嘴的维护制度

   

三通道喷煤嘴由于其较传统的单通道喷煤嘴风速高,生产中磨损较快,磨损后,调整火焰能力减弱,火焰变短,严重时,煤粉不能有效燃烧,造成烧成带后结厚窑皮,且整个窑皮短,严重时在厚窑皮后部形成大蛋,1997年曾在此处形成过一次3个Φ1.0～1.2m大蛋,损坏耐火砖造成停窑,现在制定了每两个半月左右利用停车维护时间换一次喷煤嘴制度。

2  稳定提高入窑生料质量

2.1  减少混料

   

我厂生料是用石灰石、粘土和铁粉三组分配料,而粘土、铁粉没有均化库,均储存在老式联合储库内,由同一料仓同一条皮带输送至立磨配料站的各自料仓内,在储存和输送中经常造成粘土和铁粉的混料,一旦混料,质量就会失控,为此我们改变了粘土、铁粉堆放位置,采取每放完一种料后彻底清库的措施,基本解决了严重混料问题。

2.2 控制生料中有害成分

   

 生料中的有害成分(K₂O,Na₂O,SO₃),对窑外分解窑影响很大,它在预热器—窑系统内成几倍至几十倍的富集,易形成硫钾钙石、灰硅钙石和硫硅钙石等低熔点易结皮的矿物,造成预热器的堵塞和塌料。我厂曾出现生料中SO₃成分过高,造成频繁堵塞和塌料现象,后改用低硫含量铁粉解决了问题。

2.3  采用QCS生料质量自动控制系统提高配料精度

   

正常生产中,立磨操作员用自动控制方式,每小时只需输入生料分析结果,计算机将自动调整三种原料配比,消除了人为调整误差,提高了出磨生料质量合格率;异常情况,如出现混料时改为手动控制以减少由于混料而造成的质量波动。

2.4 努力提高均化库均化值

   

我厂均化库均化效果一直不理想,库存低时几乎无均化效果,出磨生料质量的波动,造成出窑熟料质量的波动并影响窑台时能力的提高,为此我们将均化库每库控制在半库以上的料位,一般15m左右,最低不低于10m,尽量提高均化值,目前均化值也只能达到2.5左右。

3 控制煤粉质量稳定喂煤系统

3.1 安装煤粉计量设备

   

我厂原设计的喂煤螺旋秤因达不到要求,影响生产而拆除,一度只靠喂煤双管转数计量,其数值只能做参考,操作员无法知道准确喂煤量,而出现跑煤或不下煤时也无从知道,只能从反馈工艺参数上判断,致使操作滞后,影响熟料质量和窑的台时能力,为此对喂煤系统进行改造,安装了冲击流量计,已收到良好效果。

3.2 控制喂煤精度,防止跑煤

   

 该窑投料量在72t/h时,分解炉喂煤量3.5t/h左右,而分解炉在双管螺旋输送机转数不变的情况下,却多次出现过近20t/h的喂煤量,经分析是喂煤双管螺旋输送机由于长期磨损,间隙过大所致,跑煤后系统温度超限,形成倒挂现象,严重时造成结皮堵塞或塌料,为此我们采取了定期检查,更换双管螺旋芯子的措施,控制其间隙在2.0mm以内。

3.3 控制入厂原煤质量

   

 我厂原煤质量差主要是煤灰分高且波动大(见表2),煤灰分的大幅度波动使入窑生料和煤粉不对口,熟料率值忽高忽低,KH值高时熟料烧不住,fCaO高,KH低时,熟料强度低且易发生结皮,导致堵塞或塌料,煤灰分高时热值低,不易燃烧完全,满足不了煅烧要求。为此,目前控制煤的灰分在28%±2%。

3.4  做好原煤入厂后的均化工作

   

 原煤卸入联合储库后,以横铺竖切的方法进行均化。即将不同质量的原煤,在联合储库中分层堆放在一起,用煤时吊车纵向抓取,使煤粉质量在堆放和抓取中达到均化目的。

3.5 控制出磨煤粉质量

   

我厂出磨煤粉水分控制1.0%以下,水分大时既不利于煤粉的燃烧,拉长黑火头,影响熟料煅烧,又不利于下煤的稳定,煤粉水分大,易造成棚库,煤下不来,被迫人工砸库,这样又容易造成塌库,诱发跑煤。

   

由表2可见,出磨煤粉细度是很粗的,其主要原因是新建的5号窑系统没有新建煤磨及原煤均化设施,而是利用原来老的煤粉生产设备。由于设备原因能力不足时,被迫放粗,高时可达18%,低时也在 12%以上。细度很粗的煤粉易造成不完全燃烧,系统出现温度倒挂现象,进而形成窑尾和预热器系统结皮、堵塞或塌料。目前针对煤粉细度问题已经采取措施,改造了煤磨并正处在调试阶段,力争将煤粉细度降至10%以下。

4  优化工艺参数,制定操作标准

4.1  窑的喂料量同转速相匹配

   

 窑的喂料量同转速按以下关系式调整:

   

 N=0.042G

式中:N———窑转速,r/min;

    

 G———窑喂料量,t/h。

   

 窑喂料量增加时必须增加窑转速,而窑转速达不到规定数值时,不能增加喂料量,这样就避免了窑内物料量时大时小,填充率不稳定而造成热工制度不稳定,为稳定熟料质量和提高台时能力创造条件。

4.2  稳定入窑物料分解率

   

入窑物料表观分解率的高低是评价窑外分解窑预热分解能力和系统工况的重要参数,也是稳定熟料质量和窑台时能力的关键。正常生产中均稳定在90%以上,混合室出口温度的设定值是在控制范围内根据入窑物料表观分解率的高低而改变,并自动控制分解炉喂煤量以稳定温度和入窑物料表观分解率。

4.3  建立窑的拉风投料标准

   

当尾温达900～950℃,窑速转至2r/min时,拉风至1号筒出口负压1000Pa左右,点分解炉,炉温达700℃时,设定喂料量56t/h,窑尾喂料提升机电流达29A时(提升机空载时电流为24A,额定投料量时电流为36A),拉风至1号筒出口负压3500～4 000Pa,不需挂窑皮情况下在2h内加至额定喂料量。这样既可使点分解炉系统拉风和投料时间相匹配,不致于造成拉风过早,使系统处于超温状态;又可使窑尽快达额定产量,因为预分解窑在额定产量下,各参数才能达到最佳值,工况也是最稳定的。

4.4  确定合适挂窑皮制度

   

挂好窑皮是优质高产低消耗的保证,尤其新换砖时必须注重挂好窑皮。按升温制度升温至规定投料温度时,首次投料量为56t/h。稳定运转至第3个班后分两次加至63t/h,再稳定运转3个班后加至正常投料量,正常生产中注意监视筒体温度,注意窑皮的变化,并及时调整和补挂。

4.5  熟料烧成系统主要控制参数

   

混合室出口温度:880±20℃;

   

入炉三次风温度:700～800℃;

   

窑尾温度:1000±50℃(最高≯1100℃);

  

  烧成带温度:1300～1400℃;

   

窑头负压:-(20±5)Pa;

   

投料前预热器出口负压:-3500～-4 000Pa;

   

入窑物料分解率:90%±5%。

4.6  注重发挥趋势图的作用

   

 中控室CRT画面上的各重要参数趋势图能记录过去、显示当前和预示将来。为此将原设计的各参数趋势进行了重新组合和优化,操作员根据主要参数趋势图变化,作预调整,避免了工况的较大波动,稳定了熟料的产质量。

5  提高篦冷机冷却能力,避免“堆雪人”和出红料

5.1  增加淬冷风量

   

 在原来6室5台冷却风机的基础上,将原来的1室分隔成0室和1室。增加1台0室淬冷风机。

5.2 避免冷风短路

   

一是进行厚料层操作,原来篦床上高温段平均料层只有350mm左右。在结粒不均时,冷却风从阻力小的大颗粒部位短路,细颗粒部位冷却不好,现熟料平均料层逐渐加至600mm;二是加强0室下4个锁风翻板阀的维护,避免失灵造成冷却风短路。

5.3   篦冷机控制合适的高低温度段速度比

   

高温段篦速∶低温段篦速=1∶1.2。

5.4  操作中注意风煤料的变化

   

尤其在煤料成分变化时加强操作及时联系调整。当煤灰分大,熟料中Fe₂O₃含量高或喷煤嘴磨损严重时均有“堆雪人”和出红料的危险。

6  提高窑运转率,稳定提高产质量

6.1  保证分厂入库配件质量

   

每次配件加工完或购回后,由技术人员验收后方可入库,杜绝原来在设备或电器配件上曾多次发生的因质量不合格而延误生产的情况。

6.2  重视春秋两次中修

   

中修期间各个检修项目均落实到个人,明确责权利,重要项目完工后由分厂各副厂长亲自组织验收,确保检修质量。

6.3  加强巡检工作

   

日常生产中对机械设备、电器设备和生产工艺问题的巡检是一项十分重要的工作。巡检中可以及时发现生产隐患,及时处理,避免造成事故。

6.4  做到计划停车维护

   

原来除春秋两次中修为计划停车外,其它停车多为故障被迫停车。匆忙抢修既影响质量又不能充分利用停车时间。为此分厂已逐步做到了日常的计划停车维护。

7   稳定提高窑产质量的其它措施

7.1  稳定增湿塔出口温度

   

正常生产中,窑磨同时开,增湿塔出口温度控制在270℃。原来手动控制时,温度时高时低,温度的变化造成气体体积的变化,使系统拉风量发生变化,而影响工况。为此,我们改造了增湿塔喷水系统,实现了温度自动控制。

7.2  稳定窑尾喂料秤的喂料量

   

原来多次因生料在输送过程中进杂物卡住称重仓的下料阀门,造成下料不畅,甚至不下料的情况,为此我们在提升机入称重仓的下料口安装了过滤网,定期检查除去杂物。

7.3  加强堵漏密闭工作

   

日常生产中定期检查系统密闭情况,对漏风点及时处理。

7.4  定期进行工艺标定

   

定期分析系统工况,从标定数据中,我们曾发现混合室出口温度实际值同中控显示值的差值随环境温度的降低而增大,经分析是仪表热电偶补偿导线方面原因所致。如没有定期的参数标测就很难发现问题,将给操作员的操作带来误导。

   

总之,影响新型干法窑熟料质量和台时能力的原因是多方面的,不同的厂、不同的窑都有各自不同的情况,要提高熟料质量和台时能力必须做艰苦细致的工作,具体问题具体分析,不断解决主要矛盾,才能使窑的产质量不断迈上新的台阶。