加大煤矸石在預分解窯系統(tǒng)中摻加量的技改措施

近幾年煤炭價格大幅度提升，熱值在5?500kcal/kg左右的原煤價格由700元/t左右漲至1?300元/t左右，甚至更高，給水泥企業(yè)造成了巨大的成本壓力，水泥企業(yè)面臨著嚴峻的考驗。

1、技改前生產(chǎn)情況定華能源建材有限責任公司（以下簡稱定華建材）有一條2?500t/d生產(chǎn)線，煤磨為Φ3.0m×（7.25+1.75）m風掃煤磨，生料立磨規(guī)格為ZJTL3840，回轉窯規(guī)格為Φ4.2m×60m，窯頭燃燒器配置艾法史密斯DBC-220-450-615燃燒器；分解爐規(guī)格為Φ5.4m×36.2m，預熱器系統(tǒng)采用單系列五級預熱器；篦冷機規(guī)格為4m×16.8m。定華建材采購原煤900元/t，煤矸石11元/t，二者有巨大的價差。煤矸石摻加量偏低，基本維持在原料配比中的2%左右，摻加量再提高，容易導致窯筒體內(nèi)長后窯皮和結圈、分解爐錐部結皮、C3旋風筒錐部積料、塌料。技改前該線熟料燒成標準煤耗高達118kg/t。該公司為增加煤矸石摻加量、降低煤耗，與合肥水泥研究設計院有限公司合作，于2020年9月開始進行針對性的技術改造工作。

2、原燃材料情況2.1原料情況原料配比見表1，改造前后入窯生料分析見表2。表1原料配比

%

2.2燃料情況入窯煤粉及煤矸石工業(yè)分析見表3。表3入窯煤粉及煤矸石工業(yè)分析2.3熟料情況改造前后熟料質(zhì)量對比見表4。

3、采取的技術措施3.1生料立磨進行漏風處理煤矸石含有6.4%的水分，增加其在生料中的摻加量，勢必導致生料綜合水分的增加，導致立磨系統(tǒng)烘干能力的下降，在其他系統(tǒng)不變的情況下，立磨系統(tǒng)的堵漏最簡單有效，而生料立磨磨輥門和排渣系統(tǒng)的漏風處理則是重中之重。定華建材立磨磨輥門和排渣系統(tǒng)漏風比較大。磨輥門采取的密封方式是廢舊帆布或者硅膠布，密封效果不好且磨損量大，使用壽命短，維修更換不方便。排渣系統(tǒng)采用敞開式皮帶輸送，立磨排渣口和入循環(huán)斗式提升機都是較大的漏風點。對其分別進行改造，磨輥門采取環(huán)形彈簧式密封（見圖1），排渣系統(tǒng)采用完全密封式振動給料機輸送（見圖2）。圖1磨輥門密封改造前后對比（a）皮帶機輸送（b）振動給料機輸送圖2排渣系統(tǒng)改造前后對比3.2分解爐擴容+C4下料雙分料入爐煤矸石摻加量的增加，改善了生料的易燒性，摻加量越大，易燒性越好，在煤矸石摻加量達到生料配比中的4%~6%時，分解爐錐部結皮嚴重（見圖3），針對此現(xiàn)象，決定采取分解爐擴容+C4下料雙分料入爐的方式。圖3分解爐錐部結皮拆除現(xiàn)有分解爐，分解爐直徑由5.4m改為6.2m，原分解爐爐容（690m3）+鵝頸管容積（364m3）=1?054m3，擴容至分解爐爐容（980m3）+鵝頸管容積（364m3）=1?344m3；C4下料入分解爐采用雙分料方式（見圖4），保證分解爐爐內(nèi)溫度場分布均勻，避免產(chǎn)生局部高溫，進而導致爐內(nèi)結皮。圖4分解爐分料改造示意3.3優(yōu)化預熱器各級旋風筒的結構隨著煤矸石摻加量增加，為避免預熱器各級旋風筒出現(xiàn)結皮、積料等現(xiàn)象，對各級旋風筒進行了優(yōu)化處理，加大C2~C5出風管直徑，優(yōu)化各旋風筒進口形式，將旋風筒加高加大，取消相關平段降低積料風險，減小旋風筒進口阻力損失，C5旋風筒改造示意見圖5。圖5C5旋風筒改造示意3.4更換適應性更強的窯頭燃燒器煤矸石摻加量的提升，也對窯頭火焰提出了更高的要求，需要配置適應性更好的HP3500強渦流型大推力燃燒器（見圖6），一次風機配置變頻羅茨風機，風量94m3/min，風壓58.8kPa，加強窯頭燃燒器對逐步提高煤矸石摻加量的適應性。圖6HP3500燃燒器端面3.5整體更換第四代步進式冷卻機定華建材原采用第三代往復推動篦式冷卻機，故障率高、出篦冷機熟料溫度高，整體更換為第四代步進式冷卻機，破碎機采用中置輥破，增加篦床有效寬度和長度，根據(jù)冷卻機空間受限、長度偏短的情況，創(chuàng)造性地采用了八道傳動系統(tǒng)，定制短寬的第四代冷卻機（見圖7），篦床面積由61.2m2增至85m2，以滿足窯提產(chǎn)之后熟料冷卻需求。圖7改造前后冷卻機對比3.6優(yōu)化各個撒料箱的高度和角度針對煤矸石摻加量提升后C3錐部積料、塌料情況，將C3上升管道上的C1撒料箱距離C3旋風筒頂蓋距離加高，同時將C3上升管兩個撒料箱底部角度由18°調(diào)整為14°（見圖8）更換撒料箱，并對位置進行調(diào)整，進一步改善撒料效果，防止煤矸石摻加量增大后，C3錐部積料、塌料。圖8改造前后C3上升管道撒料箱結構

4、效果針對定華建材增加煤矸石的用量、降低煤耗、降低生產(chǎn)成本的目標，本次技術改造項目實施完成后，效果顯著，煤矸石摻加量由2.5%左右提升至9%左右。通過生產(chǎn)調(diào)試和日常生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的控制和優(yōu)化、窯頭燃燒器的調(diào)整、熟料三率值的調(diào)整等優(yōu)化措施后，與技改前相比，窯產(chǎn)量大幅度提升，熟料標準煤耗、熟料綜合電耗大幅度下降，C1出口溫度、負壓有較大下降，窯皮平整，后結圈現(xiàn)象也未再出現(xiàn)（見圖9），熟料3d強度和28d強度均有不同程度的提升。技改前后窯系統(tǒng)運行參數(shù)及技術指標對比見表5。圖9技改前后窯筒體窯皮分布情況表5技改前后窯系統(tǒng)運行參數(shù)及技術指標對比

5、經(jīng)濟效益本次改造總投入約2?459.57萬元，根據(jù)目前國家環(huán)保以及錯峰停產(chǎn)政策現(xiàn)狀，按照年運轉200d，生料料耗1.57t/t，標煤價格1?000元/t，電價0.6元/kWh，噸熟料利潤150元計算。（1）提產(chǎn)年效益：（3?550-2?900）×200×150÷10?000=1?950萬元。（2）節(jié)煤年效益：3?550×200×（118-101）÷1?000×1?000÷10?000=1?207萬元。（3）節(jié)電年效益：3?550×200×（61-54）×0.6÷10?000=298.2萬元。（4）煤矸石的摻加量：3?550×200×1.57×（9.18-2.45）%=75?019.31t。經(jīng)上述計算，定華建材經(jīng)過改造后，每年可獲得經(jīng)濟效益合計3?455.2萬元，煤矸石摻加量增加75?019.31t，極大地降低了熟料生產(chǎn)成本，投資回報周期約0.71年，回報周期較短，同時增加了產(chǎn)品在市場上的競爭力。

6、結束語采取一系列措施之后，該線達到了煤矸石摻加量由2.5%左右加至9%，年度可增加75?019.31t用量的目標，極大地降低了煤炭成本。同時，熟料產(chǎn)量由2?900t/d提產(chǎn)至3?550t/d，生料工序電耗下降2.5kWh/t，