新一代燒成技術c

1、天津院科研中心 彭學平2008年3月18日Part 概述概述推薦的新一代燒成系統(tǒng)配置推薦的新一代燒成系統(tǒng)配置1 1、帶六級預熱器的新型高效第三代預分解系統(tǒng)；、帶六級預熱器的新型高效第三代預分解系統(tǒng)；2 2、兩檔支撐短回轉窯；、兩檔支撐短回轉窯；3 3、新型高效煤粉燃燒器；、新型高效煤粉燃燒器；4 4、第四代行進式穩(wěn)流篦式冷卻機。、第四代行進式穩(wěn)流篦式冷卻機。Part 第三代五級（六級）預分解系統(tǒng)第三代五級（六級）預分解系統(tǒng)第三代預分解系統(tǒng)技術方案第三代預分解系統(tǒng)技術方案1、通過大量的冷態(tài)及熱態(tài)模擬研究；2、通過大量的現(xiàn)場實際的熱工檢測的分析；3、通過預熱器單元及系統(tǒng)、分解爐系統(tǒng)的CFD模擬研究

2、的分析；4、通過對一、第二代預分解系統(tǒng)大量的工程實踐的歸納總結分析；5、在此基礎上進行多專業(yè)（包括工藝、裝備、土建等）的結合，進行系統(tǒng)的優(yōu)化改進提高，使系統(tǒng)達到極優(yōu)。預熱器預熱器提高預熱器系統(tǒng)換熱效果，降低系統(tǒng)阻力；1、相應優(yōu)化管道結構及風速、撒料裝置結構等預熱器預熱器2、第三代旋風筒采用二心270o大蝸殼型式，研究顯示其分離效率較高。數(shù)值模擬研究CFD計算結果表明，該旋風筒C1分離效率可達9496，其它各級90，較第二代（分離效率C1 9395，其它88）有一定幅度的提高，而預熱器系統(tǒng)阻力相當。70.00%75.00%80.00%85.00%90.00%95.00%100.00%10.001

3、2.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.00入口風速(m/s)分離效率分離效率(%)(第三代)分離效率(%)(第二代)預熱器的預熱器的CFDCFD模擬研究模擬研究模擬結果工況系統(tǒng)壓損管道壓損比例旋風筒壓損比例V13.639772648%70892%V15872546%81894%下料管795577%73893%撒料盒792567%73693%伸入150mm872546%81894%英德海螺V12.72918465%87295%V16.233651294%62296%V18719122%70798%V20759-7-1%766101%工況系統(tǒng)換熱管道換

4、熱比例旋風筒換熱比例V13.6391189480%2420%V151239577%2823%下料管644164%2336%撒料盒1228368%3932%伸入150mm1239577%2823%英德海螺V12.721137869%3531%V16.23314110977%3223%V181379972%3828%V201359873%3727%工況分離效率V13.63972%V1566%下料管70%撒料盒70%伸入150mm66%英德海螺V12.7274%V16.23377%V1879%V2081%第三代池州海螺池州海螺第三代第三代池州海螺相對于第二代預分解系統(tǒng)管道系統(tǒng)換熱提高19；總換熱提高

5、12；壓降減少：80 Pa，減少11。分解爐的型式分解爐的型式燃料為煙煤、氣及油時：采用雙噴騰型TDF；燃料為無煙煤、低揮發(fā)分煤，較難燃燒的劣質煤：推薦采用三噴騰型TTF。TDFTTFTDF分解爐煅燒劣質煤分解爐煅燒劣質煤 nTDF爐為在線爐，利用窯尾熱焓。針對燃燒氣氛不如離線分解爐的問題，合理布置C4下料，提高燃燒區(qū)域局部溫度。n延伸管道可增加氣體和物料的停留時間，有利分解爐功能的發(fā)揮。 n TDF爐有噴騰效應、湍回流強、固氣停留時間比大、溫度濃度場均勻、物料分散及換熱好、結構簡單、阻力系數(shù)低等特點。高溫型和正常型高溫型和正常型TDF分解爐分解爐高溫型多噴騰高溫型多噴騰TDF分解爐分解爐低低

6、NOx型分解爐型分解爐本項目均考慮低NOx分解爐方案；以5500 t/d為例，分解爐總的設計氣體停留時間為5.8 s，還原區(qū)的氣體停留時間為1.6 s，氧化區(qū)的氣體停留時間為4.2 s，完全能滿足后續(xù)煤粉燃燒及生料分解的需求。至C5max.80%max.30%C4料煤粉C4料窯氣煤粉分解爐熱態(tài)模擬結果分解爐熱態(tài)模擬結果溫度場流場濃度分布網(wǎng)格分布圖TTF分解爐計算結果分解爐計算結果分料比例燃盡率分解率出口溫度（）CO2（）O2（）11067.173.184232.3022070.270.684232.3033071.971.684332.3044073.274.984632.1055073.27

7、7.884532.10670%7583.785131.807100%86.669.485930.51.3窯尾布置特點窯尾布置特點u 塔架中間能夠自下而上立柱，土建受力分布趨合理，為節(jié)省塔架鋼重量提供可能；u分解爐與C5旋風筒連接簡單，裝備專業(yè)優(yōu)化受力分析，C5筒進口處可不設膨脹節(jié)。u分解爐布置在塔架中部，雙列預熱器對稱布置在二側，分解爐的整體高度不影響塔架高度。u優(yōu)化后，5500t/d劣質煤生產(chǎn)線窯尾塔架用鋼量減少約300t。六級低耗預熱器系統(tǒng)六級低耗預熱器系統(tǒng)出預熱器廢氣溫度280；系統(tǒng)阻力6000Pa；入窯物料分解率92%；為取消增濕塔、管道噴水提供可能。系統(tǒng)系統(tǒng)比較比較參 數(shù) 序號 項

8、目 單 位 五 級 預 熱 器 六 級 預 熱 器 備 注 1 系 統(tǒng) 能 力 t/d 5500 C1 m 4- 4.7 4- 4.7 C2 m 2- 6.8 2- 6.6 C3 m 2- 6.8 2- 6.6 C4 m 2- 6.8 2- 6.8 C5 m 2- 6.8 2- 6.8 2 預 熱器 C6 m / 2- 6.8 型 式 TTF 三 噴 騰 規(guī) 格 m 7.6/ 5.8 有 效 容 積 m3 2593 3 分 解爐 g s 7.41 7.45 +0.04 4 預 熱 器 塔 架 尺 寸 m 16 25.5 79 16 24 92 5 設 備 重 t 725 814 +89 6 火

9、 磚 重 t 2681 2997 +316 7 表 面 積 m2 7427 8265 +838 表 面 散 熱增 加 2.5kcal/kg 8 出 口 廢 氣 及 粉 塵 帶 走 熱 (kcal/kg) 157.5 140.2 -17.3 溫 度 310 280 壓 力 5300 Pa 6100 Pa 風 量 208.3 m3/s 196.1 m3/s 9 高 溫 風 機 電 耗 kW h/t 10.5 11.4 +0.9 10 喂 料 提 升 機 電 耗 kW h/t 0.59 0.66 +0.07 11 喂 料 提 升 機 萬 元 170 210 +40 12 土 建 鋼 材 量 t 10

10、00 1200 +200 13 施 工 費 用 萬 元 1600 1900 +300 14 回 收 年 限 年 3.3 注 ： 1、 總 費 用 按 如 下 方 式 考 慮 ： 熟 料 年 產(chǎn) 量 150 萬 噸 ， 設 備 費 0.85 萬 元 /t， 土 建 鋼 材 費 0.7 萬元 /t， 火 磚 費 0.35 萬 元 /t ， 電 費 0.5 元 /kW h； 煤 按 熱 值 5000 kcal/kg， 500 元 /t 考 慮 。 總 費 用差 計 算 如 下 ： 投 資 增 加 費 用 89 0.85+316 0.35+200 0.7+40+300 666.25 萬 元 ； 高 溫

11、 風 機 及 提 升 機 運 行 增 加 費 用 150 (0.9+0.07) 0.5 72.75 萬 元 ； 因 熱 耗 降 低 的 運 行 減 少 費 用 150 （ 17.3-2.5） /5000 500 222 萬 元 ； 回 收 年 限 （ 72.75+666.25） / 222 3.3 年 。 2、 窯 尾 喂 料 提 升 機 由 于 提 升 高 度 增 加 13 m，相 應 傳 動 改 變 ， 故 費 用 增 加 40 萬 元 （ 此數(shù) 據(jù) 由 天 津 院 椿 本 公 司 提 供 ） ； 窯 尾 施 工 費 用 由 費 用 控 制 部 提 供 ； 3、 高 溫 風 機 僅 考 慮

12、 運 行 費 用 的 差 異 ， 不 考 慮 設 備 的 變 更 ， 提 升 機 運 行 費 用 忽 略 。 配配 置置序 號 項 目 單 位 參 數(shù) 1 燒成系統(tǒng) 系統(tǒng)能力 t/d 5500 C1 m 4-4.7 C2 m 2-6.6 C3 m 2-6.6 C4 m 2-6.8 C5 m 2-6.8 2 預熱器 C6 m 2-6.8 型式 TTF 三噴騰 規(guī)格 m 7.6/5.8 有效容積 m3 2593 3 分解爐 氣體停留時間 s 7.0 4 預熱器塔架尺寸 m 162492 改進窯門罩的結構 ； 改進三次風管結構及支撐型式 ；其其 它它Part III 二檔回轉窯二檔回轉窯采用兩檔短窯

13、的原因采用兩檔短窯的原因 提倡短窯的主要理由是由于預分解窯的入窯物料分解率比過去大為提高，入窯后所需分解時間大為縮短，如仍采用L/D為1416的常規(guī)三檔窯，過渡帶將過長，物料在過渡帶的升溫速度緩慢，致使形成的C2S和游離CaO結晶有足夠時間生長變粗，乃至到了燒成帶，就會影響C3S的形成速度，不僅需要提高燒成溫度（由1420提高到1450)，而且需要較長的燒成時間(由10min延長到12min)。如采用L/D為10左右的短窯，去掉“多余”的過渡帶長，即可保持熟料礦物的微晶結構，提高熟料的易磨性和強度。兩檔短窯的優(yōu)點兩檔短窯的優(yōu)點1 1）降低能耗。研究表明，在）降低能耗。研究表明，在CaCOCaC

14、O3 3分解過程中形成新生態(tài)的分解過程中形成新生態(tài)的CaOCaO，其具有很，其具有很高的活化能和很強的反應性高的活化能和很強的反應性；回轉窯表面積較小，表面散熱減少。；回轉窯表面積較小，表面散熱減少。2 2）提高熟料質量。）提高熟料質量。CaOCaO晶粒越小、活性越強，則越有利于晶粒越小、活性越強，則越有利于C C3 3S S的形成，熟料的形成，熟料28 28 d d強度越高。此外，升溫速度越快，強度越高。此外，升溫速度越快，CaOCaO的吸收速度也越快，越有利于的吸收速度也越快，越有利于C C3 3S S的形的形成。而兩檔窯內的煅燒情況滿足上述要求。成。而兩檔窯內的煅燒情況滿足上述要求。3

15、3）對原、燃料的適應性更強。在相同生產(chǎn)能力的情況下，兩檔短窯的直徑一般）對原、燃料的適應性更強。在相同生產(chǎn)能力的情況下，兩檔短窯的直徑一般大于三檔預分解窯。因此，在相同操作條件下熱負荷降低。這樣，對于易燒性較大于三檔預分解窯。因此，在相同操作條件下熱負荷降低。這樣，對于易燒性較差、堿或其他有害成分含量較高的生料，其適應性更強。差、堿或其他有害成分含量較高的生料，其適應性更強。4 4）磚耗顯著降低。由于燒成帶溫度可以降低，窯內氣體速度亦隨之降低，不僅）磚耗顯著降低。由于燒成帶溫度可以降低，窯內氣體速度亦隨之降低，不僅傳熱得到改善，而且可減少熟料粉塵的再循環(huán)，加之機械方面的有利因素，所以傳熱得到改

16、善，而且可減少熟料粉塵的再循環(huán)，加之機械方面的有利因素，所以耐火磚壽命大大提高，磚耗顯著降低。耐火磚壽命大大提高，磚耗顯著降低。5 5）降低了基建投資?？蓽p輕設備的重量）降低了基建投資?？蓽p輕設備的重量1010，降低了設備造價；因減少了一，降低了設備造價；因減少了一個回轉窯的墩子，混凝土用量可減少個回轉窯的墩子，混凝土用量可減少1515，減少了工程造價；因縮短了回轉，減少了工程造價；因縮短了回轉窯筒體的長度，鋼走道的長度可減少窯筒體的長度，鋼走道的長度可減少3030，并減少占地面積，縮短了各種輸，并減少占地面積，縮短了各種輸送設備和管道的長度，各種管道和電線電纜都相應縮短，使工藝布置更加緊湊，

17、送設備和管道的長度，各種管道和電線電纜都相應縮短，使工藝布置更加緊湊，各項投資也相應減少。各項投資也相應減少。6 6）其他方面的優(yōu)點：從機械角度來看，二檔窯的筒體為靜定的結構，筒體的應）其他方面的優(yōu)點：從機械角度來看，二檔窯的筒體為靜定的結構，筒體的應力不會隨土建不均勻沉降而使筒體應力發(fā)生變化。采用二擋支承，找正容易，安力不會隨土建不均勻沉降而使筒體應力發(fā)生變化。采用二擋支承，找正容易，安裝簡化。裝簡化。TCDRITCDRI的兩檔短窯的兩檔短窯TCDRITCDRI的兩檔短窯型譜的兩檔短窯型譜序設計最大設計設計 長徑 單位容單位截面燒成帶單位產(chǎn)量產(chǎn)量熱耗熱耗 比 積產(chǎn)量熱力強度熱力強度號直徑D(

18、m) 長度L (m) t/d t/dkJ/kg.clkcal/kg.cl L/D(t/m3.d)(x106kJ/m2.h)(x105kJ/m3.h)13.404010001250334580011.763.451.841.2023.604213501500334580011.673.902.181.3533.804616001800322077012.113.742.301.3444.004820002200309474012.004.102.521.4054.205025002700309474011.904.412.721.4464.405233003600305373011.825.05

19、3.241.6474.805640004500301173511.674.703.201.4885.006050005500301172012.005.023.691.6495.206260006600296972011.925.353.981.70105.406465007000292771511.855.264.041.66115.606670007700292771511.795.073.991.58125.806880008300288571011.725.224.221.62136.007085008800284371011.675.114.231.57 D x L 回轉窯規(guī)格Par

20、t IV TCDRI煤粉燃燒器煤粉燃燒器TCDRITCDRI煤粉燃燒器的發(fā)展歷程煤粉燃燒器的發(fā)展歷程 從早期的單通道發(fā)展為三通道、四通道，燃燒從早期的單通道發(fā)展為三通道、四通道，燃燒器噴嘴風速從器噴嘴風速從7080 7080 m/sm/s發(fā)展為發(fā)展為300 300 m/sm/s，燃，燃燒器推力大幅增加，對各種燃料的適應性提高。燒器推力大幅增加，對各種燃料的適應性提高。新型燃燒器的結構新型燃燒器的結構新型燃燒器的結構新型燃燒器的結構煤粉顆粒軌跡追蹤示意通過離散相模型，將煤粉顆粒認為是離散的固體顆粒，計算出其在燃燒器的運動軌跡，藉以判斷煤粉混合程度和磨蝕情況新型燃燒器的特點新型燃燒器的特點1 1、

21、無磨損，使用壽命長；、無磨損，使用壽命長；2 2、燃燒器推力大，可達、燃燒器推力大，可達1500 1500 m/sm/s.%.%以上，對各種煤質的適應性好；以上，對各種煤質的適應性好；3 3、一次風用量少，凈風比例為、一次風用量少，凈風比例為8.5%8.5%，較老燃燒器小，較老燃燒器小3.56.5%3.56.5%。Part V 第四代篦冷機技術第四代篦冷機技術冷卻機總貌料床輸送料床輸送Clinker bed transport表面硬化處理表面硬化處理 - 防磨防磨損損 Hardfaced wear protection固定料層固定料層 fixed clinker layer冷卻風冷卻風 coo

22、ling air沖程沖程 Stroke第四代行進式新型篦冷機第四代行進式新型篦冷機流量控制閥流量控制閥模塊化設計模塊化設計降低安裝時間和工程設計時間行進式原理篦冷機試驗模塊密封確保無漏料入口固定端支撐裝置及流量閥支撐裝置及流量閥 冷卻機型譜1t/d275030003500550040002t/d30003300380060004400rows1010101010m3.03.03.03.03.0m2.852.852.852.852.85Lanes6881210m2.43.23.24.84m1.6222.82.4Modules1311121312m26222426246mm6006006006006007mm300300300300300l/min4.854.004.614.854