窯尾預熱器與分解爐的功能及作用

2021-03-04 09:56:12 字數 5046 閱讀 2464

新型乾法新在**,好在何處,是值得眾多水泥工作者認真研究和**的問題。與傳統迴轉窯不同, 新型乾法水泥生產工藝新在設定了由預熱器與分解爐組成的窯尾系統,實現了碳酸鈣在窯外的分解;從此實現了水泥熟料生產的規模化、現代化、裝置的大型化、管理的科學化,是水泥工業落實科學發展觀、實現迴圈發展、可持續發展的關鍵技術,是現代水泥工業的標誌性技術。因此認真研究和掌握窯尾預熱器和分解爐的功能及操作技術是當前新型乾法生產線順利達產、達標的重要課題。

但在企業生產中,操作者對迴轉窯的鍛燒過程注意較多,而對窯尾系統的重要性和工作狀態研究不多,重視不夠,以至不能較早、較快地找出和糾正窯尾系統不斷出現的問題,如結皮、堵塞、塌料、熱提高,運轉率低,熟料質量不高等,浪費了時間,延誤了時機。

1 預熱器的功能和作用

窯尾預熱器一般由五級預熱器組成,每個預熱器呈"三心"大旋亮構造。"三心"即指在垂直方向上氣流出口中心、物料出口中心、預熱器的幾何中心在空間120°分布。目的是在預熱器主體腔內形成合理的流場、溫度場和壓力場最大程度地發揮各級預熱器熱交換、氣固分離、遲滯固相降速的作用,把各級預熱器的收塵效率發揮到極致。

由於內筒不在預熱器的腔體中心,與周邊筒體的距離有寬、有窄,距離大的地方形成寬腔,距離小的地方形成窄腔。稀固相氣流沿切線方向進入寬腔,速度下降,部分粉塵沉降;氣流繼續進入窄腔後,速度加快,在離心力和氣流壓力的作用下,多數粉塵貼著腔壁下滑至腔內錐體;氣流通過窄腔後再進入寬腔,速度復又下降,部分粉塵再次沉降,最後含有少量粉塵的氣流由內筒逸出預熱器。內筒由掛片組成,具有消除氣流的渦流作用,使被挾帶進入內筒的粉塵進一步沉降。

氣流由進入腔體至由內筒逸出,腔內形成較穩定有序的流場、壓力場有利於氣、固兩相的分離和熱交換,但氣固兩相的主要熱交換過程是在進入預熱器前的氣流管道中進行的。

預熱器系統一般自上而下分別由c1、c2 、c3 、c4 、c 5 級筒組成。在高溫風機負壓氣流的作用下,氣流由分解爐依次進入 c 5、c4、c 3 、c2 、c1 級旋風筒,經增濕塔進入袋式收塵器,各級預熱器的出口溫度、壓力依次遞減。氣流由c5 至 c1 級旋風筒的通道始終是暢通的,而生料由 c1 級筒餵入後,由於受到各級筒翻板閥的作用,在缺少通風的情況下,不能在重力下自動進入下級筒。

c1 級筒出口物料經翻板閥被 c3 級筒出口氣流吸送至c2 級筒,c2 級筒出口物料經翻板閥被 c4 級筒出口氣流吸送至 c3 級筒,c3 級筒出口的物料經翻板閥被c5級筒出口的氣流吸送至c4級筒,c4級筒出口物料經翻板閥在自重和負壓的作用下被吸人分解爐,分解爐中的結粒物料從菸室進入迴轉窯,粉料被吸人 c 5 級筒後,由c 5 級筒沉降入窯尾煙室,氣流則進入 c4 級筒。從上述過程可以看到,各級預熱器接受上一級預熱器的低溫物料,接受下一級預熱器的高溫氣體。低溫物料與高溫氣體在進入本級預熱器的管道中交匯, 由於氣、固兩相溫度反差較大因此熱交換進行的較為迅速相充分,是氣、固兩相熱交換的主要過程,70%-80%以上的熱交換都是在本級預熱器進氣管道中進行的,而在預熱器內氣、固兩相的熱交換大致在 20%左右。

但預熱器是氣、固兩相進行熱交換的重要前提條件,只有預熱器在充分進行氣、固分離之後,才能逐級順利實現氣、固兩相的熱交換,因此各級預熱器氣、固兩相的分離作用是預熱器的主要功能。

氣、固兩相的分離效果取決預熱器的收塵效率,一般c1 級筒收塵效率為 90%-95% ,c2、c3、c4級筒為 86%-88%,c5級筒的收塵效率應在 88%以上,其中 c1級筒的收塵效率最為關鍵,它控制實際進入預熱器粉狀物料的多少。500ot/d 生產線窯尾 c1 級筒每小時的餵料大致為 330t/h,如 c1 級筒收塵效率為95% ,則每小時實際進入窯尾的物料為 314t/h,另外有 16t/h 料伴隨氣流進入窯尾袋收塵器。如果 c1 級筒的收塵效率降為90% ,則每小時實際餵入窯尾的生料僅有297t/h,而隨氣流進入窯尾袋收塵器的物料則多達33t。

這部分物料再經袋收塵器下設的絞刀、斜槽、提公升機返回生料倉,再由窯尾提公升機重新餵入c1 級筒, 這一過程的能耗損失、裝置的磨損都是無謂的浪費。

如 c1 、c2 、c3 、c4,c5級筒的收塵效率下降,將使本級筒內已進行充分熱交換的生料又返回上級筒與低溫稀固相氣流混合,造成熱量的損失和浪費。所以各級預熱器的收塵效率是影響窯尾系統正常、高效執行的重要引數。從理論上講各級預熱器的收塵效率應當是越高越好,但追求過高的收塵效率將使系統阻力增加,導致過多的壓力損失,窯尾風機功率的增加,同樣是一種能量的損失。

設計中已對預熱器系統的阻力和風機功率進行了恰當配置保持收塵效率設計引數的穩定是十分必要和重要的。在正常生產中,影響各級預熱器收塵效率的因素主要是內筒的長短,掛片的完好程度以及翻板閥的工作狀態等,此外風量的變化,給料量的變化也都對收塵效率有或多或少的影響,因此提高操作水平,保持各級預熱器較高的收塵效率是水泥企業生產管理上的乙個重要課題。在預熱器設計引數確定之後,內筒尺寸長短的變化將決定預熱器的收塵效率。

一般說,內筒長度不變,收塵效率不變,由於磨損、燒失,長度變短,收塵效率將隨之呈線性下降,掛片磨損、燒失,部分進口氣流易從出口短路,收塵效率則有較大的下降。

翻板閥是預熱器系統唯一的運動部件,它的作用一般常被忽視,它的工作狀態對預熱器的功能性作用影響較大,嚴重時可使迴轉窯不能正常工作。"煤粉後燃"和氣體溫度過高會造成生料液相過早產生或液相過多,使翻板閥板面積料,動作失靈或長開,這種現象在 c3、c4 、c 5 級筒最易發生。

如某一級預熱器收塵效率下降,造成該級筒應該收下來的粉狀物料沒有及時收下來而進入上級;在上一級筒仍然保持較高收塵效率的情況下, 進來的粉塵不能如數排出,而下一級筒的物料又源源不斷地回到上級筒則該筒的粉塵累積量不斷增加,粉塵濃度不斷增大。粉塵在本級筒內的不斷聚集,猶如積雲不斷加厚,處於懸浮狀態的濃厚積塵, 在上公升氣流負壓不堪重負之下,該筒粉狀物料勢將沿上公升氣流管道、預熱器如爆雨一樣一路狂瀉,直至分解爐形成"塌料"。一般是下級預熱器收塵效率下降,造成上一級筒的塌料,通常以 c2 、c3 級筒塌料現象較多,其中 c3 、c4級筒收塵效率的下降是主要原因。

翻板閥動作失靈或常開是造成預熱器收塵效率下降或塌料的另乙個主要原因。如 c3 級筒的下料管與c5 級筒上公升氣流管道相連,其中 c3 級筒下料管的翻板閥起到管道密封和控制物料流動的作用。一旦該翻板閥動作失靈或常開,c5 級筒的上公升氣流短路走捷徑,部分氣流將攜帶粉塵通過翻板閥進入c3級筒,這一結果使c4級筒的壓力、溫度下降, 形成c4級筒收塵效率的實質性下降,c3 級筒壓力、 溫度增高,粉塵濃度增加,易造成「塌料」。

上述現象可以從中控室各列各級預熱器出口的溫度、壓力值的不平衡和明顯變化做出判斷。

例 1 某國內曾知名企業,c1 級筒收塵效率為95%,c2級筒收塵效率不足 80%,在內筒磨短、磨平之後,收塵效率更下降到60%以下,因而頻繁發生"塌料",事故不斷,被工人稱為"天天窯"、"禮拜窯",即天天塌料,每禮拜塌料,噸熟料實物煤耗竟高達 220kg。 頻繁塌料使生產線始終不能正常生產,企業苦不堪言,以至瀕臨破產的邊緣。

2 山西某廠投產以來,每隔lo天到半個月都要發生一次間歇性塌料。塌料時生料從窯尾密封圈處外逸,歷時 30min 之久,"狼煙"四起,汙染嚴重。目前企業尚未找到經常發生塌料的原因,損失不言而喻。

所以內筒磨損、燒失和翻板閥板面積料,導致動作失靈或常開是預熱器工作中最易產生的兩大弊病, 應引起高度注意。應該說翻板閥的動作情況應列為巡檢工的日巡檢內容,一旦翻板閥動作失靈或常開,應做為事故進行處理,一定要避免帶病運中控室顯示屏上各個數值顯示對判斷生產線的執行狀態都是十分重要而有意義的。中控室操作人員應認真記錄該生產線各列、各級預熱器氣流出口溫度、壓力的初始資料、正常執行資料及預熱器發生事故時的溫度、壓力的變化資料等,從對這些資料的變化規律和兩列同級預熱器出口溫度、壓力引數變化的對照中研究、分析、判斷預熱器執行是否正常或產生問題的原因並有針對性地提出處理意見。

此外,雙列對應預熱器的溫度、壓力呈現規律性數值差時,則應考慮是由兩列 c1 級筒給料量的不均衡造成的,應調整給料量。

2 分解爐的功能和作用

分解爐的作用主要有三個:一是使燃料在爐內具有充分的燃燒時間,理論燃燼度應達到 100%,以使燃料的熱量得到最大釋放。二是通過激烈的旋流、噴騰,使物料的分散度達到最大,促使其在分散懸浮狀態中與熱氣體進行充分的熱交換三是促使碳酸鈣的快速分解,分解率應達到90%以上。

要實現上述目的,分解爐內稀固相氣流應有乙個相對穩定的流場、濃度場、溫度場和壓力場。分解爐從誕生到今天經歷了多次研製和改進,派生和衍生的型式多種多樣,林林總總,歸納起來共有五大類 37種。依氣流的運動形式大致可分為旋-噴式、預燃室-噴騰式、流化床-噴騰式和懸浮管道式等。

各型式分解爐依靠"旋風效應"、"噴騰效應"、"懸浮效應"和"流態效應",使稀同相氣流在爐內達到高度分散,增加物料與熱氣流間的接觸面積,延長物料在分解爐內的滯留時間,達到提高燃燒效率,提高熱交換率及提高入窯生料分解率的目的。日常使用的分解爐多具有兩種以上的氣流運動形式。但從巨集觀上看,各種分解爐的技術原理基本相同,並且隨著分解技術的日趨成熟和技術上的相互滲透,各種預分解窯在工藝裝置和分解爐的結構形式上又大同小異。

評判乙個分解爐是否先進,大體有兩個必要條件:第一是碳酸鈣的分解率及單位熱耗的大小。新型乾法標準煤耗可以降至 l00kg/t 熟料而實現碳酸鈣的窯外分解,分解爐發揮了關鍵作用。

濕法窯噸熟料標準煤耗為 200kg,中空窯為 160kg,立波爾窯140kg,新型乾法可以降到 100kg 以下。新型乾法窯前標準煤耗大體為40kg,窯尾標準煤耗60kg。如果認為各種迴轉窯熟料鍛燒標準煤起大致相同的話,新型乾法相對各種迴轉窯的標準煤耗的減少量均應為預熱和分解過程中節省的標準煤數量。

即可以認為,通過分解爐節省的煤量,與上述各種落後工藝相比,較濕法窯噸熟料節省標準煤起高達 100kg,較中空窯節省 60kg,較立波爾窯節省40kg。因此預熱器和分解爐的設定和應用對節能降豔、降低生產成本、提高經濟效益發揮了決定性的作用。

對於分解爐來說,分解率達到 90%以上應該說已基本滿足工藝要求,在分解爐已達到 90%以上時,不應再追求更高的分解率。如追求更高的分解率,勢必要提高分解爐的溫度。爐溫過高,將導致液相礦物 c3a和 c4af 的過早、過多產生,將造成c3、c4\c5 級筒翻板閥板麵因積料而動作失靈,也是 c5 級筒易發生結皮、堵塞的另外一種原因(原料與燃煤中的有害成分是正常因素)。

第二是煤粉的燃燼度和對煤種的適應性。燃燼度高可使燃煤熱值實現最大釋放,燃燼度低會造成燃煤的浪費;還會造成"煤粉後燃"。"煤粉後燃"是窯尾系統的嚴重問題,是燃煤在應燃燒的地方沒有燃燒,在而後不該燃燒的地方無謂地燃燒,在工藝上幫"倒忙",造成熱量的損失和成本的增加。

"煤粉後燃"是指進入分解爐的煤粉由於煤質易燃性差、煤粉細度不夠、氧氣量不足等原因,沒能在分解爐內充分燃燒,而進入c5、c4、c3 級預熱器並繼續燃燒的現象。"煤粉後燃"使各級預熱器的溫度場發生變化,不正常公升高,液相過早、過多出現,造成 c5級筒下料管結皮、堵塞,造成預熱器內筒燒失,**率下降等。

窯尾預熱器

工藝編號51.01 51.02 名稱rf5 5000旋風預熱器帶分解爐c1旋風筒c2旋風筒c3旋風筒c4旋風筒c5旋風筒 分解爐包括 撒料箱下料管翻板閥 預熱器聯結風管煙室 膨脹節等空氣炮 4 5000mm2 6900mm2 6900mm2 7200mm2 7200mm 7.5 31m bb4 20...

窯尾預熱器結皮堵塞的原因及預防措施

1 堵塞原因 1.1 操作判斷不及時 1.2 澆注料脫落卡在下料管處 1.3 分解爐溫度偏高。2 原因機理解析 原因多且複雜,從工藝 原燃料 裝置 熱工制度 操作管理方面講大致有 2.1 結皮 結皮是高溫料在窯尾煙室 上下管道 各級 主要是最後兩級 旋風筒錐體內壁上粘結的硬皮,粘結與熔融交替,使皮層...

預熱器堵塞的原因

5 工藝設計不合理或耐火襯料砌築不好造成嚴重堵塞 旋風筒進口水平管道過長,錐體或下料管角度過小以及耐火襯料砌築不平整等都容易產生積料或使料流不暢造成堵塞。二 預熱器堵時的現象 1 氣體溫度急劇上公升 堵塞時懸浮在氣流中的生料量大大減少,生料和熱氣體不能有效的進行熱交換,整個系統的的氣體溫度將會上公升...