小型回轉(zhuǎn)窯改為預(yù)分解窯幾個(gè)主要問題的研討

目前，有的小回轉(zhuǎn)窯已改為預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯，還有一些廠家也正在考慮這個(gè)問題。本文在我們研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，討論有關(guān)幾個(gè)主要問題，為小型回轉(zhuǎn)窯的改造提供參考。因?yàn)橹睆?lt;2.5m的小回轉(zhuǎn)窯不應(yīng)該改為預(yù)分解窯，所以本文只討論直徑2.5m以上的回轉(zhuǎn)窯的改造。  

1　改預(yù)分解窯后產(chǎn)量的計(jì)算 

　　對(duì)預(yù)分解窯的產(chǎn)量計(jì)算，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)、專家學(xué)者們根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提出過多種公式。1986年原南京化工學(xué)院統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)外147個(gè)廠家的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提出了一組計(jì)算公式(見表1)，是比較好的計(jì)算公式。  

式中: 
　　G——窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，t/h； 
　　L——窯的長(zhǎng)度，m； 
　　D、Di——分別表示窯筒體內(nèi)徑和襯磚內(nèi)徑； 
　　Vi——窯的有效容積，m3； 
　　Di=D-2δ；窯襯磚厚度δ按經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算: 
　　D≤4m時(shí)，δ=0.15m； 
　　4<D≤5m時(shí)，δ=0.18m； 
　　5<D≤6m時(shí)，δ=0.2m。 
　　為了驗(yàn)證表中公式的精確度，他們又對(duì)12種大小不同規(guī)格的窯進(jìn)行了產(chǎn)量標(biāo)定，綜合標(biāo)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)計(jì)算公式中，窯產(chǎn)量與Di、L之間的關(guān)系，即公式3更接近于窯的平均產(chǎn)量值，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)80年代中后期投產(chǎn)的窯，由于技術(shù)水平與管理水平均有所提高，其實(shí)際能力比計(jì)算值一般高出10%以上。 
　　
在中空窯、余熱發(fā)電回轉(zhuǎn)窯、立筒預(yù)熱器窯、旋風(fēng)預(yù)熱器窯改為預(yù)分解窯系統(tǒng)時(shí)，我們可以把用公式3計(jì)算出來的產(chǎn)量作為保證產(chǎn)量，而選用好的系統(tǒng)，管理水平提高后，產(chǎn)量可再提高10%以上。這樣，常見不同規(guī)格的中小回轉(zhuǎn)窯改為預(yù)分解窯后，其保證產(chǎn)量和可能達(dá)到的產(chǎn)量見表2。 

從表2中列出的數(shù)據(jù)看，用公式3計(jì)算的結(jié)果與80年代中期與90年代初期的情況相符，但近年來情況表明，采用高性能的預(yù)熱器和分解爐，并在運(yùn)行一段時(shí)間，提高操作水平后，產(chǎn)量還可以提高10%～20%，所以在改造工程設(shè)計(jì)中，配套的預(yù)熱器、分解爐、高溫風(fēng)機(jī)、冷卻機(jī)等，均應(yīng)考慮在計(jì)算產(chǎn)量值的基礎(chǔ)上，留有10%～15%的富裕能力。 
　　
在改為預(yù)分解窯時(shí)，有些廠也準(zhǔn)備將回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行局部擴(kuò)徑，以提高產(chǎn)量，但要注意燒成帶長(zhǎng)度和擴(kuò)徑段長(zhǎng)度也要相應(yīng)延長(zhǎng)，最好是全窯擴(kuò)徑。 

2　預(yù)熱器的選擇 

　　最大限度換熱，盡量低的流體阻力，盡量省的基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠是對(duì)預(yù)熱器的基本要求。 
　　有專家進(jìn)行了理想條件下的物料平衡計(jì)算和熱平衡計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。  

從表3中可看出，預(yù)熱器出口廢氣溫度隨級(jí)數(shù)的增加而降低，即熱回收效率有所提高。但它們之間不是線性關(guān)系，而是隨著n值增大，廢氣溫度的降低趨勢(shì)逐漸減少，即平均每級(jí)氣體溫降變小。每增加一級(jí)預(yù)熱器，需要克服更大阻力，動(dòng)力消耗相應(yīng)增大。而且還增大了土建和設(shè)備投資。有研究資料表明，在不考慮土建投資的情況下，計(jì)算出級(jí)數(shù)對(duì)某些經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的影響，結(jié)論如下: 
　　若以單位熱耗值最低為目標(biāo)函數(shù)時(shí)，最佳級(jí)數(shù)7～8級(jí)。 
　　若以單位產(chǎn)品綜合能耗(包括熱耗與電耗)為計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)時(shí)，最佳級(jí)數(shù)6～7級(jí)。 
　　若以單位產(chǎn)品的成本最低為目標(biāo)函數(shù)時(shí)，最佳級(jí)數(shù)5級(jí)。 
　　據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有生產(chǎn)資料統(tǒng)計(jì)，采用五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器約比四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的出口廢氣溫度降低40℃左右，可降低熟料燒成熱耗約125kJ/kg。采用四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解系統(tǒng)，入窯生料分解率為80%～85%。而采用五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解系統(tǒng)，入窯生料分解率為90%～95%。所以，采用五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯，產(chǎn)量要比采用四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯高5%～15%。因此，在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的改造中，應(yīng)盡量選用五級(jí)預(yù)熱器。近幾年來，有的工廠已采用六級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器，節(jié)能增產(chǎn)效果更好，但需采用更低阻力的預(yù)熱器系統(tǒng)。 
　　
在旋風(fēng)筒的設(shè)計(jì)與選型中，另一重要的問題是應(yīng)選用低阻力的旋風(fēng)筒，這方面設(shè)計(jì)單位、設(shè)備制造廠各有自己的技術(shù)。我院為山東煙臺(tái)第三水泥廠設(shè)計(jì)的五級(jí)預(yù)熱器窯，1級(jí)筒出口實(shí)測(cè)阻力為2700Pa，僅有一般預(yù)熱器系統(tǒng)阻力的一半左右，因而該窯系統(tǒng)的熟料煅燒電耗也較低，達(dá)到了21.4kWh/t的較好水平。 
　　
該系統(tǒng)各部位參數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)見圖1，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格Φ2.6m×40m，帶五級(jí)預(yù)熱器和分解爐，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500t/d，1994年標(biāo)定時(shí)達(dá)到512.4t/d。 
　　 




　　圖1　煙臺(tái)第三水泥廠回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)熱工標(biāo)定數(shù)據(jù) 
　　產(chǎn)量:512.4t/d；熱耗:3768kJ/kg 
3　分解爐選型應(yīng)注意的問題 

　　在分解爐選型時(shí)，首先應(yīng)考慮故障率低、運(yùn)轉(zhuǎn)率高。筆者認(rèn)為，KSV、NSF和DD爐等形式及其改進(jìn)型較好，它們的特點(diǎn)是分解爐座落在窯尾上升煙道上、爐內(nèi)清理的結(jié)皮、落料可直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，無堵塞問題；其次應(yīng)該考慮氣體通過分解爐阻力損失盡量小，降低主風(fēng)機(jī)電耗。煙臺(tái)第三水泥廠生產(chǎn)線采用N-KSV型分解爐，分解爐本身的阻力僅為-555Pa。北京燕山水泥廠700t/d生產(chǎn)線采用的NSF型分解爐阻力也是較低的。 
　　
在預(yù)熱器窯改為預(yù)分解窯時(shí)，如果保留原框架樓，分解爐設(shè)計(jì)時(shí)如何保證物料與燃料有足夠的停留時(shí)間也是一個(gè)重要的問題。我們?cè)谶|寧海城水泥廠回轉(zhuǎn)窯改造中，采用噴騰型分解爐與管道型分解爐相結(jié)合的方法，較好地解決了這個(gè)問題。 

4　結(jié)束語 

　　在本文中重點(diǎn)討論了小回轉(zhuǎn)窯改為預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯時(shí)，有關(guān)產(chǎn)量估算、預(yù)熱器級(jí)數(shù)選擇和分解爐選型這幾個(gè)問題。預(yù)熱器和分解爐的設(shè)計(jì)、入爐三次風(fēng)管直徑、回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速及功率確定等問題在有關(guān)的專業(yè)書中有詳細(xì)說明，此文不再敘述。由于改造后產(chǎn)量大幅度提高，水泥燒成系統(tǒng)附屬的冷卻機(jī)、增濕塔、高溫引風(fēng)機(jī)、除塵器及供煤設(shè)備等都要相應(yīng)進(jìn)行更換或改造。這些設(shè)備的更換或改造，其能力計(jì)算方法與一般方法相同。