我國的煙煤礦藏分布不均,北多南少,南方的煙煤比無煙煤價(jià)格高出許多。如果采取措施使用無煙煤做燃料,或者參加一定量的無煙煤,則可降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文主要介紹水泥熟料生產(chǎn)線煤粉制備系統(tǒng)的改造。" />

水泥熟料生產(chǎn)線煤粉制備系統(tǒng)改造

2010-12-20 00:00
  1.前言
 
  我國大部分回轉(zhuǎn)窯采用煙煤作燃料,但我國的煙煤礦藏分布不均,北多南少,南方的煙煤比無煙煤價(jià)格高出許多。如果采取措施使用無煙煤做燃料,或者參加一定量的無煙煤,則可降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。但與煙煤相比,無煙煤成礦地質(zhì)年代更加久遠(yuǎn),晶體更加完整,因而質(zhì)地更硬,易磨性差。同時(shí),無煙煤揮發(fā)分低、著火溫度高、燃燒速度慢、燃燼率差。因此當(dāng)采用無煙煤時(shí),必須提高燃燒反應(yīng)空氣溫度和降低燃煤粒徑。水泥廠采用煙煤作燃料時(shí),出磨煤粉細(xì)度一般要求在10~12%左右,但采用無煙煤時(shí),出磨煤粉細(xì)度一般要求不超過3%,當(dāng)采用煙煤和無煙煤搭配時(shí),出磨煤粉細(xì)度一般控制在5%左右。
 
  2005年5月份,合肥水泥研究設(shè)計(jì)院對(duì)韶峰集團(tuán)2000t/d水泥生產(chǎn)線煤粉制備系統(tǒng)進(jìn)行了綜合改造,采用煙煤和無煙煤搭配使用,改造前后,節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
 
  2、原煤粉制備系統(tǒng)存在的問題
 
  湖南韶峰水泥集團(tuán)2000t/d水泥熟料生產(chǎn)線建于上世紀(jì)九十年代初,煤粉制備系統(tǒng)由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制,仍為傳統(tǒng)配置,即由Φ2.9×4.7m風(fēng)掃煤磨、Φ2.6m粗粉分離器和Φ2.5m旋風(fēng)收塵器和雙風(fēng)機(jī)組成的煤粉制備系統(tǒng)。由于粗粉分離器分離效率低,回粉細(xì)度一般不超過20%,系統(tǒng)采用二級(jí)收塵。

  由于無煙煤的價(jià)格比煙煤低許多,企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,決定摻加20~50%的無煙煤作燃料。系統(tǒng)改造前,韶峰公司也采用了一部分無煙煤作燃料(約33%),磨機(jī)產(chǎn)量只有13t/h左右,出磨煤粉細(xì)度控制在10%左右,不能滿足燒成系統(tǒng)的煤粉需要量。但企業(yè)改造前的煤粉制備系統(tǒng)只適用于煙煤的制備,不適用于無煙煤的生產(chǎn)制備,另外為了進(jìn)一步提高無煙煤的摻加量,韶峰集團(tuán)決定對(duì)煤磨系統(tǒng)進(jìn)行改造。但該系統(tǒng)用于制備無煙煤時(shí),粗粉分離器和旋風(fēng)分離器的分離效率很低,很難滿足摻加50%無煙煤的生產(chǎn)要求,因此必須更換。另外,原有的電收塵器漏風(fēng)嚴(yán)重,收塵效率難以滿足新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的排放要求,因此也要改造或更換。

  3、改造措施
 
  3.1 改造內(nèi)容
 
  當(dāng)采用煙煤和無煙煤搭配時(shí),出磨煤粉細(xì)度一般控制在不超過5~6%。在摻加20~50%無煙煤作燃料后,回轉(zhuǎn)窯能正常煅燒、粉塵排放符合國家新標(biāo)準(zhǔn)的前提下,為了盡量降低投資、縮短施工周期,將生產(chǎn)損失降低到最低程度。因此本次改造只對(duì)磨機(jī)、選粉系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)及控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,原煤破碎和儲(chǔ)存系統(tǒng)、窯頭喂煤系統(tǒng)不做改造。
 
  工藝改造方案:廢除原有的粗粉分離器、旋風(fēng)分離器、循環(huán)風(fēng)機(jī)和循環(huán)管道,增加新型的渦流式高效煤粉選粉機(jī),采用高濃度防爆型氣箱脈沖煤磨袋收塵器取代原來的電收塵器 (由于收塵器本身投資不大,為了縮短施工周期,減少停產(chǎn)損失,廢除原有的電收塵器,直接新增一臺(tái)袋收塵器),新增一臺(tái)高壓風(fēng)機(jī)。同時(shí)對(duì)磨內(nèi)進(jìn)行改造,采用新型襯板,調(diào)整研磨體級(jí)配,以提高粉磨效率,降低出磨煤粉細(xì)度。
 
  電氣及自動(dòng)化改造方案:改造后的裝機(jī)容量增加55KW,原供電線路可以滿足改造后的要求;新增的煤粉排風(fēng)機(jī)采用軟起動(dòng)方式,其他新增電機(jī)采用全壓起動(dòng)方式; 煤磨選粉機(jī)的調(diào)速采用全數(shù)字式交流變頻器起動(dòng)與調(diào)速; 保留的原有設(shè)備還繼續(xù)由原控制回路控制,新增兩臺(tái)控制柜, 信號(hào)引至原控制回路,相應(yīng)增加硬件和修改操作程序;新增供配電線路的敷設(shè)采用電纜溝與電纜橋架、穿管相接合。
 
  3.2 改造后的工藝流程
 
  改造后的工藝流程為:原煤進(jìn)入Φ2.9×4.7m風(fēng)掃煤磨內(nèi)進(jìn)行烘干兼粉磨,煤粉和氣流一起進(jìn)入CMS39渦流選粉機(jī)內(nèi)進(jìn)行分選,粗粉重新回到磨內(nèi)進(jìn)行粉磨,細(xì)粉隨氣流進(jìn)入高濃度防爆型氣箱脈沖煤磨袋收塵器內(nèi)進(jìn)行氣料分離,經(jīng)收塵器收集下的合格煤粉進(jìn)入原有的煤粉倉內(nèi)儲(chǔ)存,凈化后的氣體由排風(fēng)機(jī)排入大氣。
  
  
 
  
 3.3 新增主要設(shè)備說明
 
  3.3.1 磨內(nèi)改造
 
  普通風(fēng)掃煤磨內(nèi)裝波形襯板,采用30~70mm的鋼球作為研磨體。全部襯板的截面結(jié)構(gòu)尺寸都相同,磨內(nèi)鋼球經(jīng)常出現(xiàn)反向分級(jí),不符合粉磨規(guī)律的要求。用普通風(fēng)掃煤磨磨制細(xì)度要求高(0.08mm方孔篩篩余小于5%)的無煙煤和劣質(zhì)煤時(shí),矛盾更加突出,一方面,由于細(xì)度要求高,應(yīng)該采用較小的研磨體,才能產(chǎn)生更多的細(xì)粉; 另一方面,無煙煤和劣質(zhì)煤里的煤矸石較多,應(yīng)該采用較大的研磨體,才能滿足破碎能力的要求。由于上述原因,其產(chǎn)量將大幅度下降,電耗上升,細(xì)度不易穩(wěn)定。
 
  磨內(nèi)改造的目的就是解決上述矛盾,提高粉磨效率。其要點(diǎn)是采用新型襯板和合理的研磨體級(jí)配。
 
  新型襯板:是一種分級(jí)襯板。用于水泥磨的分級(jí)襯板不適用于煤磨,因?yàn)樗忻黠@的死角,可引起煤粉積聚而導(dǎo)致自燃和爆炸,此外它還使磨機(jī)的有效容積顯著減少。新型襯板的主要特征為不產(chǎn)生死角,不降低磨機(jī)有效容積。在磨機(jī)的橫截面沿周長(zhǎng)方向,襯板形狀仍呈波形,而在沿磨機(jī)的軸線方向,襯板的提升能力由進(jìn)料端向出料端逐漸變小。生產(chǎn)實(shí)踐證明,這種襯板使研磨體沿筒體軸向?qū)崿F(xiàn)了正向分級(jí),同時(shí)還使平均球徑降低成為可能,從而提高細(xì)磨能力,本次改造更換新的端蓋襯板和筒體襯板約22噸。
 
  合理的研磨體級(jí)配:由于襯板的分級(jí)作用,平均球徑可以降低,可以大量采用小球提高細(xì)磨能力。結(jié)合我院多年從事煤粉粉磨的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出合理的研磨體級(jí)配方案,使磨機(jī)本身能產(chǎn)生更多的細(xì)粉,配合高效選粉機(jī),提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。
 
  3.3.2 CMS選粉機(jī)
  
  自從國內(nèi)第一條在窯外分解線上成功地采用全無煙煤煅燒水泥熟料后,國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯水泥廠為降低熟料煅燒成本,掀起了采用當(dāng)?shù)亓畠r(jià)的無煙煤或貧煤代替價(jià)格昂貴的煙煤的熱潮。另一方面,如果提供給分解爐的煤粉足夠的細(xì)的話,可以確保煤粉在分解爐內(nèi)完全燃燒或可適當(dāng)提高分解爐用煤的比例,從而可進(jìn)一步提高分解爐窯的熟料產(chǎn)質(zhì)量。我院研究和設(shè)計(jì)的CMS煤磨選粉機(jī)充分結(jié)合了國內(nèi)關(guān)于風(fēng)掃煤磨方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),可有效降低和控制煤粉細(xì)度并能提高風(fēng)掃磨系統(tǒng)產(chǎn)量,CMS煤磨選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工藝系統(tǒng)與從國外引進(jìn)的和其它國產(chǎn)的煤粉用選粉機(jī)相比具有獨(dú)到之處。
 
  帶CMS煤磨選粉機(jī)的新型風(fēng)掃煤磨有如下幾個(gè)特點(diǎn):
 
  1)系統(tǒng)產(chǎn)量高
 
  帶CMS煤磨選粉機(jī)的新型風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)的產(chǎn)量可比帶粗粉分離器的老式風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)提高30%以上,比帶國產(chǎn)其它牌號(hào)的煤粉動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的新型風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)的產(chǎn)量提高10%左右。
 
  2)CMS煤磨選粉機(jī)分級(jí)效率高。
 
  3)可以有效地降低和控制煤粉細(xì)度。在系統(tǒng)用風(fēng)量固定在某一合理范圍以后,只要調(diào)整選粉機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速,就可以有效地控制煤粉細(xì)度。煤粉顆粒級(jí)配合理,有利于煤粉著火和完全燃燒。
 
  4)系統(tǒng)配備了性能良好的防爆型高濃度氣箱脈沖袋收塵器并采用全負(fù)壓操作,可以做到清潔文明生產(chǎn)和達(dá)標(biāo)排放。
 
  5)系統(tǒng)通風(fēng)良好,料路暢通并設(shè)置了足夠數(shù)量和面積的防爆閥,可確保安全生產(chǎn)。
 
  6)CMS煤磨選粉機(jī)采用了新型耐磨材料,使用壽命長(zhǎng),維修工作量小。
 
      7)CMS煤磨選粉機(jī)體積小、處理量大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),動(dòng)載荷小,新廠和老廠都可以采用。
 
  3.3.3 高濃度氣箱脈沖煤磨袋收塵器
 
  1)本體結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)
 
  為防止內(nèi)部構(gòu)件煤粉的積灰。所有粱、分離板等均設(shè)置了防塵板,而防塵板的角度均為70°以上,灰斗的溜角大于70°,同時(shí)為防止兩斗壁間夾角(谷角)太小而積灰,兩相鄰側(cè)板焊上溜料板,加大谷角,消除煤粉的沉積,另外考慮到由于操作不正常和煤粉濕度大時(shí)出現(xiàn)灰斗結(jié)露堵塞,在對(duì)收塵器殼體進(jìn)行保溫的同時(shí)也要對(duì)收塵器灰斗進(jìn)行保溫。
 
  2)采用防靜電濾料
 
  在袋收塵器內(nèi)部,由于約650g/m3以上的高濃度煤粉隨空氣流動(dòng),粉塵與濾布的沖擊摩擦等都能產(chǎn)生靜電。靜電的積灰會(huì)產(chǎn)生火花從而引起燃燒。對(duì)于高濃度脈沖清灰,濾袋更需要抗靜電,同時(shí)收塵器殼體要接地,接地電阻小于4Ω。
 
  3)采用防爆安全閥
 
  在爆前安全閥可自動(dòng)打開并進(jìn)行壓力釋放,釋放壓力的大小可以調(diào)節(jié),壓力釋放后可以自動(dòng)恢復(fù)原狀,保持原來密封效果。
 
  4)采用高能清灰系統(tǒng)
 
  高濃度煤粉在收塵、輸送過程中由于積塵速度快很容易造成堆積,從而形成事故的隱患。采用一級(jí)收塵時(shí),由于氣體含塵濃度大,大量煤塵積附在濾袋的表面,為了減少粉塵在濾袋上的停留時(shí)間,要求縮短清灰時(shí)間,加大清灰強(qiáng)度,高壓脈沖清灰可在極短的時(shí)間內(nèi)用高壓氣體(5~7kg/cm2)對(duì)收塵器進(jìn)行噴吹清灰,同時(shí),脈沖閥動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的聲波還可以使濾袋產(chǎn)生微振動(dòng),起到了助清灰作用,為了加大清灰強(qiáng)度,采用進(jìn)口脈沖閥,這種脈沖閥的耗氣量大,脈沖寬度為0.15秒,當(dāng)閥進(jìn)口氣體壓力為7kg/cm2時(shí),閥門一次噴出來的氣量可達(dá)0.8m3,為了提高清灰效果,在每個(gè)袋室內(nèi),脈沖閥多方位交替噴吹,且一個(gè)周期的清灰動(dòng)作可在很短的時(shí)間內(nèi)完成,清灰動(dòng)作之快,是其它清灰方式無法比擬的。另外,脈沖清灰與以往的反吹清灰相比,吹入的空氣量大大減少,降低了收塵器內(nèi)部氧的含量,因此,高壓脈沖清灰方式可以迅速地清除附著在濾袋上的粉塵,避免濾袋表面粉塵的聚積,是適合高濃度煤粉一級(jí)收塵的理想清灰方式。
 
  5)加強(qiáng)設(shè)備的密封,減少漏風(fēng)
 
  由于收塵系統(tǒng)是負(fù)壓操作,設(shè)備的密封性能直接影響系統(tǒng)內(nèi)部的含氧量,含氧量過高對(duì)爆炸粉塵來說是事故的隱患,安裝制作過程中要求設(shè)備漏風(fēng)率控制在<5%。
 
  6)安全檢測(cè)及報(bào)警
 
  完善的安全監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)是收塵器安全、可靠運(yùn)行的保證,它可將事故的隱患消除在萌芽狀態(tài)中。我們知道煤粉的自然和外來火源是引起收塵器爆炸的主要原因,所以安全監(jiān)測(cè)與報(bào)警主要從這兩個(gè)方面加以考慮,具體措施有:
 
 ?、懦瑴貓?bào)警系統(tǒng)
 
  當(dāng)收塵器的進(jìn)口溫度超過一定值時(shí)中央控制室發(fā)出報(bào)警信號(hào),意味著系統(tǒng)超溫,需采取措施進(jìn)行滅火降溫。
 
 ?、瓢惭bCO2或氮?dú)庀罍缁鹣到y(tǒng)
 
  當(dāng)收塵器內(nèi)部溫度過高,或其中的CO濃度超過300ppm時(shí)便自動(dòng)啟動(dòng)消防滅火系統(tǒng),以便降低收塵器內(nèi)部溫度保護(hù)濾袋,如果是由于煤粉自燃使收塵室內(nèi)溫度提高同時(shí)亦伴隨著CO濃度的提高,出現(xiàn)CO濃度超標(biāo)報(bào)警,則噴入收塵室內(nèi)的CO2或N2應(yīng)具有阻燃和降低CO濃度的效果,以免發(fā)生爆炸。
 
  7)采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)
 
  收塵器的清灰、卸灰、溫度檢測(cè)及報(bào)警采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)靈活、準(zhǔn)確可靠,脈沖閥的清灰周期可以任意調(diào)節(jié)??刂葡涮峁┤齻€(gè)無源接點(diǎn),分別為備妥信號(hào)、綜合故障信號(hào)和正常運(yùn)行信號(hào)。
 
  4、改造周期
  本次改造從2005年5月8號(hào)正式開始,由于韶峰廠準(zhǔn)備充分,調(diào)配合理,此次改造配合窯內(nèi)更換耐火磚同時(shí)進(jìn)行,于2005年5月18號(hào)開始投料,20號(hào)即達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn),總周期只用了12天。
 
  5、改造效果
 
  改造后的煤磨系統(tǒng),工藝流程簡(jiǎn)化,新增功率約為55KW。
 
  1)、改造前后的參數(shù)對(duì)比
 
  
 
  
  2)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
 
  韶峰公司所用的煙煤主要來源于河南平頂山,到廠平均價(jià)為405元,無煙煤為地產(chǎn), 到廠價(jià)為255元。改造前實(shí)物煤耗為161kg/t-熟料。由于燒成系統(tǒng)沒有改造,因此假定改造前后實(shí)物煤耗沒有變化,重新搭配后的綜合低位應(yīng)用熱值不變。
 
  (1)節(jié)約燃煤成本
 
  改造前入窯煤:煙煤:無煙煤=67:33
  改造后入窯煤:煙煤:無煙煤=50:50。
  則每噸熟料節(jié)約:
  [(405×67%+255×33%)-(405×50%+255×50%)]×161÷1000=4.516元/t-熟料
  根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模:2000t/d熟料,年運(yùn)轉(zhuǎn)率82.2%,即年運(yùn)轉(zhuǎn)300天,則年生產(chǎn)熟料60萬噸,則年節(jié)約燃煤成本為:60×4.516=270.96萬元。
 
  (2)由于裝機(jī)功率增加而增加的電耗
 
  改造后系統(tǒng)裝機(jī)增加55kW,且全部為低壓,回轉(zhuǎn)窯年運(yùn)轉(zhuǎn)率約82.2%,煤磨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率較回轉(zhuǎn)窯低, 計(jì)算電耗時(shí)仍按按82.2%考慮。電價(jià)平均0.54元/kwh,則因?yàn)檠b機(jī)增加而增加的年用電量為55×70%×7000×0.54=145530元=14.55萬元
  (3) 直接經(jīng)濟(jì)效益
 
  直接經(jīng)濟(jì)效益為節(jié)約燃煤成本與裝機(jī)功率增加而增加的電耗之差,即270.96-14.55=256.41萬元,這里沒有考慮系統(tǒng)產(chǎn)量的增加而產(chǎn)生的效益,實(shí)際上,當(dāng)無煙煤摻量進(jìn)一步增加,或者熟料產(chǎn)量超過設(shè)計(jì)規(guī)模時(shí),成本還可進(jìn)一步降低,經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。由此可見,改造后的經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。
  
  6、存在問題
 
  當(dāng)然,所有的改造都不可能盡善盡美,本次改造也存在如下問題:
  1)由于利用了原有的出粗粉分離器的一部分和膨脹節(jié),造成管徑稍微偏小,管道風(fēng)速過大,因此此段磨損比較嚴(yán)重
  2)由于庫存研磨體不足,造成研磨體未能加載到設(shè)計(jì)的裝載量,影響產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。
 
 
                                (中國水泥網(wǎng))
 
 
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