小型回轉(zhuǎn)窯改為預分解窯幾個主要問題的研討

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

1　改預分解窯后產(chǎn)量的計算 

　　對預分解窯的產(chǎn)量計算，國內(nèi)外研究機構(gòu)、專家學者們根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，提出過多種公式。1986年原南京化工學院統(tǒng)計了國內(nèi)外147個廠家的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提出了一組計算公式(見表1)，是比較好的計算公式。  

式中: 
　　G——窯的臺時產(chǎn)量，t/h； 
　　L——窯的長度，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)驗值計算: 
　　D≤4m時，δ=0.15m； 
　　4<D≤5m時，δ=0.18m； 
　　5<D≤6m時，δ=0.2m。 
　　為了驗證表中公式的精確度，他們又對12種大小不同規(guī)格的窯進行了產(chǎn)量標定，綜合標定結(jié)果發(fā)現(xiàn)計算公式中，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，其實際能力比計算值一般高出10%以上。 
　　
在中空窯、余熱發(fā)電回轉(zhuǎn)窯、立筒預熱器窯、旋風預熱器窯改為預分解窯系統(tǒng)時，我們可以把用公式3計算出來的產(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)窯改為預分解窯后，其保證產(chǎn)量和可能達到的產(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，采用高性能的預熱器和分解爐，并在運行一段時間，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)計中，配套的預熱器、分解爐、高溫風機、冷卻機等，均應考慮在計算產(chǎn)量值的基礎(chǔ)上，留有10%～15%的富裕能力。 
　　
在改為預分解窯時，有些廠也準備將回轉(zhuǎn)窯進行局部擴徑，以提高產(chǎn)量，但要注意燒成帶長度和擴徑段長度也要相應延長，最好是全窯擴徑。 

2　預熱器的選擇 

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

從表3中可看出，預熱器出口廢氣溫度隨級數(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逐漸減少，即平均每級氣體溫降變小。每增加一級預熱器，需要克服更大阻力，動力消耗相應增大。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，計算出級數(shù)對某些經(jīng)濟技術(shù)指標的影響，結(jié)論如下: 
　　若以單位熱耗值最低為目標函數(shù)時，最佳級數(shù)7～8級。 
　　若以單位產(chǎn)品綜合能耗(包括熱耗與電耗)為計算的目標函數(shù)時，最佳級數(shù)6～7級。 
　　若以單位產(chǎn)品的成本最低為目標函數(shù)時，最佳級數(shù)5級。 
　　據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有生產(chǎn)資料統(tǒng)計，采用五級旋風預熱器約比四級旋風預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。采用四級預熱器的預分解系統(tǒng)，入窯生料分解率為80%～85%。而采用五級預熱器的預分解系統(tǒng)，入窯生料分解率為90%～95%。所以，采用五級預熱器的預分解窯，產(chǎn)量要比采用四級預熱器的預分解窯高5%～15%。因此，在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的改造中，應盡量選用五級預熱器。近幾年來，有的工廠已采用六級旋風預熱器，節(jié)能增產(chǎn)效果更好，但需采用更低阻力的預熱器系統(tǒng)。 
　　
在旋風筒的設(shè)計與選型中，另一重要的問題是應選用低阻力的旋風筒，這方面設(shè)計單位、設(shè)備制造廠各有自己的技術(shù)。我院為山東煙臺第三水泥廠設(shè)計的五級預熱器窯，1級筒出口實測阻力為2700Pa，僅有一般預熱器系統(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，達到了21.4kWh/t的較好水平。 
　　
該系統(tǒng)各部位參數(shù)測定數(shù)據(jù)見圖1，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格Φ2.6m×40m，帶五級預熱器和分解爐，設(shè)計生產(chǎn)能力500t/d，1994年標定時達到512.4t/d。 
　　 




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

　　在分解爐選型時，首先應考慮故障率低、運轉(zhuǎn)率高。筆者認為，KSV、NSF和DD爐等形式及其改進型較好，它們的特點是分解爐座落在窯尾上升煙道上、爐內(nèi)清理的結(jié)皮、落料可直接進入回轉(zhuǎn)窯中，無堵塞問題；其次應該考慮氣體通過分解爐阻力損失盡量小，降低主風機電耗。煙臺第三水泥廠生產(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。 
　　
在預熱器窯改為預分解窯時，如果保留原框架樓，分解爐設(shè)計時如何保證物料與燃料有足夠的停留時間也是一個重要的問題。我們在遼寧海城水泥廠回轉(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，較好地解決了這個問題。 

4　結(jié)束語 

　　在本文中重點討論了小回轉(zhuǎn)窯改為預分解回轉(zhuǎn)窯時，有關(guān)產(chǎn)量估算、預熱器級數(shù)選擇和分解爐選型這幾個問題。預熱器和分解爐的設(shè)計、入爐三次風管直徑、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、增濕塔、高溫引風機、除塵器及供煤設(shè)備等都要相應進行更換或改造。這些設(shè)備的更換或改造，其能力計算方法與一般方法相同。