YC-三级预热器加竖烟道窑尾系统
水泥 2007-06-18
1 开发内容
1.1 竖烟道
为了达到较高预热效率和分解率，竖烟道设两个缩口，使物料形成二次喷腾加紊流运动，增加滞留料量，延长物料在竖烟道的停留时间。窑尾高温气体在下缩口内与物料混合形成一个强烈搅动的涡流区，使温度能分布均匀，减少局部过热，以防止结皮和堵塞。竖烟道结构见图1。
图1 竖烟道结构
1.2 旋风预热器
在多级旋风预热器中，每级旋风预热器由旋风筒、上升管道(风道)、下料系统(包括料管、锁风阀、膨胀盒、溜子和撒料装置)组成一个传热单元。见图2。
图2 旋风预热器的一个传热单元
1.2.1 旋风筒
内筒结构设计为扁内筒，使旋风筒内外筒之间形成一段狭窄通道，迫使气流向下，减少粉尘向内筒扩散，由于内筒入口截面积扩大和气体在内筒旋转圈数的减少，而起到减小阻力的作用。
导流板与扁内筒配合使用，可减少旋风筒入口处切向流与旋转流因碰撞形成的涡流损失。气流中的物料在分离后被强制向下运动，减少了向内筒扩散，提高了收尘效果，其分离效率可达到90%～95%。
1.2.2 下料系统
撒料板伸入风管的深度和高度对物料和气体的热交换的影响是不可忽视的，撒料板使物料在风管内得到充分的分散，并撞击打散小块物料。
膨胀盒的作用:(1)在旋风筒锥体等高的情况下可以增加锥度，减少物料的堵塞；(2)物料落入膨胀盒后在较大的切向速度作用下向边壁运动，即使锁风不好，也可以防止物料返回；(3)由于截面积的突然扩大，减小上窜风速，降低了对旋风筒收尘效果的影响。
锁风阀灵活与否直接影响到上一级旋风筒的分离效率。实践证明:当阀板开度10%～20%时，旋风筒分离效率下降30%～50%，当阀板开度达到30%～50%时，其分离效率下降70%～90%。
在预热器系统内容易发生堵塞结皮的地方，设有捅灰门和吹扫装置，保证系统在不正常时，能迅速处理及时恢复正常生产。
2 应用情况
该窑尾系统是针对当地铝矾土资源丰富为生产特种水泥而开发设计的，既可生产硫铝酸盐系列特种水泥，也可生产普通水泥。烧成系统工艺流程见图3，配套的主要设备见表1。
| 序号 | 名称 | 规格型号 | 数量/台 |
| 1 | 回转窑 | Φ2.8m×44m；斜度 3.5%；窑速 0.437～2.185r/min ；55kW | 1 |
| 2 | 预热器 | 三级旋风＋竖烟道；C1: 2-Φ2500mm；C2 :Φ3600mm；C3 :Φ3600mm；竖烟道: Φ2200mm | 1 |
| 3 | 燃烧器 | 三通道喷煤管 | 1 |
| 4 | 增湿塔 | Φ3.85m×35m；处理风量:120000m3/h | 1 |
| 5 | 电除尘器 | 15/7.5/3×8/0.4 | 1 |
| 6 | 高温风机 | 2070SI.BB24；全压5500Pa；风量100000m3/h ；250kW | 1 |
| 7 | 煤磨 | Φ1.7m×2.5m；能力3t/h；95kW | 1 |
| 8 | 单筒冷却机 | Φ2.8m×28m | 1 |
图3 烧成系统工艺流程图
1.气力提升泵；2.窑尾系统；3.回转窑；4.单筒冷却机；5.三风道喷煤管；6.高温风机
该项目投产后，采用石灰石、砂岩、铁粉及铝质校正原料铝矾土4组分配料生产普通水泥。原料经过预均化、配料、闭路粉磨、生料均化等措施，使入窑生料合格率达到85%以上，入窑生料及出窑熟料化学成分见表2。1997年5月我院对该生产线进行达标调试，对设备、自动化仪表进一步调试完善，并加强质量和生产管理。5月12～19日窑系统连续运转7d，投料168h，平均台时产量14.1t/h，日产量338.4t/d，熟料平均标号58.4MPa，实现了调试达标。正常生产时熟料强度值见表3，预热器的参数见表4。
| Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | Σ | KH | SM | IM | |
| 生料 | 35.51 | 13.37 | 3.32 | 1.97 | 42.17 | 2.29 | 98.57 | 0.96 | 2.53 | 1.69 |
| 熟料 | 0.32 | 21.61 | 5.22 | 3.39 | 63.86 | 3.51 | 97.91 | 0.89 | 2.51 | 1.54 |
| C3S | C2S | C3A | C4AF | 细度 | 比表面积 /(m2/kg) | 凝结时间/(h:min) | 抗折强度/MPa | 抗压强度/MPa | |||
| 初凝 | 终凝 | 3d | 28d | 3d | 28d | ||||||
| 54.45 | 19.89 | 8.08 | 10.31 | 5.0 | 303 | 1:52 | 2:50 | 5.5 | 8.6 | 31.1 | 58.4 |
| 指标 | 产量 /(t/d) | 窑尾温度 /℃ | C3出口 | C2出口 | C1出口 | C1出口含尘 浓度/(g/m3) | 热耗 /(kJ/kg) | 表观分解率/% | |||
| 温度/℃ | 压力/Pa | 温度/℃ | 压力/Pa | 温度/℃ | 压力/Pa | ||||||
| 设计值 | 320 | 950～1000 | 840 | 2130 | 690 | 3000 | <380 | 4100 | <70 | <4100 | 50 |
| 标定值 | 339 | 960 | 815 | 2100 | 670 | 2820 | 364 | 3860 | 59.15 | 4073.7 | 52 |
| 正常生产期间 | 320 | 950±50 | 830±20 | 2100±100 | 680±20 | 2900±100 | 380±20 | 3900±100 | 4100±50 | ≥48 | |
连续生产三年来，烧成系统运行基本稳定，锁风阀动作灵活，竖烟道、旋风筒的参数等均达到了设计要求，但有时存在回转窑后结圈及窑尾烟室结皮甚至堵塞现象，通过对结皮样分析，硫含量高达14%，是造成结皮堵塞的主要原因，在生产中采用低硫煤并严格控制原料有害成分，使结圈结皮现象基本消除。经过生产中不断优化调整，产品质量稳步提高，1998年全年熟料产量9.51万t，水泥综合电耗110kWh，熟料热耗4105kJ/kg熟料，熟料平均标号57.3MPa，水泥出厂合格率和富余标号合格率均达100%。1999年5月，对烧成系统进行了热工标定，其结果见表4。
3 结论
在日产熟料170～360t规模的预热器窑中，三级筒加竖烟道构成2-1-1的组合方式，吸收了五级旋风预热器和立筒预热器的优点，克服不足。该系统工艺简单，性能可靠，对原料适应性强，不易堵塞，技术指标先进，建设投资低
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