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新型干法水泥生产中的现象三则支俊秉 张旭(山西省新绛威顿水泥有限责任公司 山西 新绛 043100)我公司原有一条1000t/d熟料的新型干法水泥生产线,自2006年8月开始扩建一条2500t/d熟料生产线,并于2007年8月顺利实现点火投料,经过半个月的生产调试,现已实现系统达标,进入了正常生产阶段。在投产两个多月时间的系统运行中,两条生产线在同样的原燃材料条件下,在诸多工艺现象表现不一,现列举如下,以做商讨。一、 窑尾系统的结皮现象:我公司两条生产线都由南京水泥设计院设计,分解炉都采用了南京院成熟的喷腾型管道式分解炉,不同的是1000t/d熟料生产线采用了半离线的布置,三次风由分解炉底部单独进入,后经鹅颈管道进入窑尾烟室,与高温烟气混合后进入五级旋风筒。而2500t/d熟料生产线采用了在线布置,分解炉设置在烟室缩口之上,三次风分两侧切线进入分解炉,与高温烟气混合入炉,经鹅颈管道出炉进入五级旋风筒。其工艺配置如下:规格C1C2C3C4C5分解炉1000t/d2-3100m1-4600m1-4600m1-4950m1-4950m3.328m+2.5142m2500t/d2-4600m1-6500m1-6500m1-6800m1-6800m540030300m回转窑篦冷机1000t/d3.250mLBT241352500t/d460m3.322.4m 两条线采用同一配料方案,同一产地的原燃材料,原燃材料化学成分如下表。名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCl-石灰石42.231.790.560.6050.842.590.020.160.050.02098.86砂岩1.9290.034.061.660.840.300.020.370.110.01099.32炉渣4.4257.2730.263.650.510.680.120.720.140.00797.77铜矿渣-5.5527.158.5854.787.053.140.020.720.260.00896.16煤灰分-47.3033.867.445.190.853.300.420.140.00798.51煤工业分析结果如下:MadAadVadCadSt.adQnet.ad1.5028.4619.8850.162.2122254生料、熟料化学成份如下:生料 项目LOSSSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCLf-CaO熟料0.2321.755.063.0764.623.570.770.330.070.01999.380.86生料36.8112.602.631.8942.792.300.050.310.080.03299.49生料 项目KHSMIMC3SC2SC3AC4AF熟料0.8972.631.6553.1222.328.349.44生料1.0702.791.39从原料的化学成分可知,我公司石灰石中碱含量较低,但氯离子含量较高达到了0.020%,大于一般公认的新型干法水泥生料Cl-含量小于0.015%的指标,同时煤中硫含量也很高,熟料中硫碱比达到了2.65,远远高于小于1.0的指标。1000t/d生产线系统运行六年来,窑尾系统一直结皮严重,主要部位为窑尾烟室、上升烟道、C5旋风筒及下料管。经常出现大块结皮垮掉,造成烟室、上升烟道卡大块等工艺事故。每年只能利用年度检修机会,对窑尾各部位搭脚手架人工进行清理,清理过程中烟室、C5旋风筒及上升烟道入C5旋风筒的水平段,结皮厚达一米。但彻底清理后往往开车两个月后系统负压就从-5300Pa上升至-6200Pa.,成为了一直困扰生产的一大难题。在2003年检修期间对窑尾预热器系统各部分物料和结皮进行取样,对其有害成份进行了系统的分析,结果如下: 结皮分析物料分析K2ONa2OCLSO3K2ONa2OCLSO3入窑生料入窑生料0.320.050.0270.03C1墙壁4.400.252.503.07C1墙壁0.340.030.0180.06结皮分析物料分析C1下料管0.480.070.240.28C1下料管C2墙壁0.885.247.4033.70C2墙壁0.430.100.0910.11C2下料管0.780.090.550.80C2下料管C3墙壁5.200.335.734.70C3墙壁0.560.080.2700.24C3下料管3.040.172.914.70C3下料管C4墙壁6.300.356.071.17C4墙壁0.790.090.3600.35C4下料管6.640.361.051.14C4下料管C5墙壁4.060.283.333.94C5墙壁2.070.161.601.72C5下料管7.680.505.384.98C5下料管上升烟道9.600.605.251.22上升烟道3.110.312.4407.58窑尾斜坡5.600.402.9812.81窑尾斜坡熟料熟料0.280.070.0080.91由上表可见,窑尾系统的结皮主要是由于有害成分的循环富集所造成,但自8月份2500t/d生产线投产以来,经过两个月的运行,在同样煤质和生料的情况下,该线窑尾系统结皮却很少,只有烟室缩口部位有少量结皮现象,烟室、C5旋风筒基本无结皮。这两条线的主要工艺操作参数如下。项目1000t/d2500t/d投料量(t/h)83185入窑生料表观分解率(%)92.595.5立升重(g/L)12601300窑头窑尾加煤量(t/h)3.2/4.66.5/9.0喷煤管内外风(MPa)30/4032/40窑转速(rpm)3.83.8窑主电机电流(A)225480二次风温()9501240上升烟道阀门(%)100三次风管阀门开度(%)10030C1出口负压(Pa)58005900C1出口温度()310325分解炉温度()830880三次风温()730960C5出口温度()825860窑尾负压(Pa)180200窑尾温度()10801220高温风机转速(rpm)1170751分解炉上下分料阀开度(%)40/6070/30分析其原因,主要是因为2500t/d生产线,篦冷机采用了第三代充气梁式推动篦式冷却机,系统的二次风温高达1240,三次风温1050,同时因为系统规格的扩大,窑热力强度的提高,窑尾温度可高达1220,分解炉在线布置,入炉烟气温度高,分解炉温度控制在880,这远远高于1000t/d生产线的系统温度,有力地强化了煤粉的完全燃烧,同时,2500t/d生产线窑尾系统烟室、C5旋风筒及下料管都采用了SiC抗结皮浇注料,有效地缓减了系统的结皮现象。由此可见,导致窑尾系统结皮的原因一方面是因为原燃材料有害成分含量高,但更重要的是煤粉在系统内的充分完全燃烧,系统较高的热力强度,良好的燃烧环境可强化煤粉的燃烧完全,有效地减少系统的结皮现象。二、 对煤质的适应性:2007年9月份由于原煤供应紧张,煤质由Aad:27.00%、Vad:18.00%、Qnet,ad:23000kJ/kg ,降为Aad:30.00%、Vad:16.00%、Qnet,ad:21000kJ/kg,25000t/d生产线加煤量由窑头/窑尾:6.0t/9.0t加至窑头/窑尾:7.5t/12.5t,加煤量增加了5吨,但系统仍保持了较高的温度,产量仅是由185t/h减至180t/h。而1000t/d生产线却在8个小时内,窑内28到32米明显结圈,窑胴体温度由350下降到200,窑尾40到50米也长长厚窑皮,胴体温度仅为150,窑尾温度由1080下降至980,窑尾负压由-200Pa上升至-800Pa,被迫由83t/h减产至76t/h进行烧圈。项目1000t/d2500t/d煤质变化前煤质变化后煤质变化前煤质变化后投料量(t/h)8376185180入窑生料表观分解率(%)92.090.595.594.5立升重(g/L)1260121013001300窑头窑尾加煤量(t/h)3.2/4.62.9/4.26.5/9.07.5/12.5喷煤管内外风比例(%)30/4036/3832/4032/40窑转速(rpm)3.83.83.83.8窑主电机电流(A)220205480460二次风温()96088012401240上升烟道阀门(%)100100三次风管阀门开度(%)100603028C1出口负压(Pa)5580537059005800C1出口温度()320345325334分解炉温度()830846880885三次风温()7507459601000C5出口温度()825840860855窑尾负压(Pa)180450200200窑尾温度()1050106012201240高温风机转速(rpm)11701170751751分解炉上下分料阀门开度(%)40/6040/6070/3070/30在1000t/d生产线上六年的运行过程中,我们发现当煤质Vad16%或Qnet.ad21000kJ/kg,在煤质较差时,由于煤粉在窑内的不完全燃烧,窑尾温度烧不起来,由1080降为1020,这样通常一天下来,严重时仅仅短短三个小时,窑内28-32m就结圈严重,42-50m也长长厚窑皮,窑尾负压由-200Pa上升至-800Pa,严重时会出现窑尾密封处倒烟漏料现象。只能通过增加内风开度,抬高喷煤管位置,减产提温,将窑尾温度烧到1100以上,一天之后即可将圈烧掉,而与来回移动喷煤管采冷热交替烧圈关系不大。从下表窑内各段窑皮化学分析可看出,窑内后结圈及窑尾部分的长厚窑皮主要是由于有害成分在低温时富集凝聚而引起,在窑后26m以后窑皮内有害成分K2O、Na2O、Cl-含量明显升高,只有保持合适的产量,较高的窑尾温度,就不会出现窑后长厚窑皮的出现。而我公司2500t/d生产线,由于分解炉在线布置,窑尾温度一直保持在1200左右,从未出现过50-60m长厚窑皮的现象。2006年3月利用停窑检修时间,进窑对各部位窑皮取样进行化学分析如下:部位LOSSSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2OCL16-17m窑皮1.6419.645.152.8158.923.084.672.200.110.07498.3022-24m窑皮2.4021.774.952.6358.833.874.731.950.130.487101.7526m窑皮2.9615.644.532.1559.173.629.051.990.171.50100.7838m处窑皮31.7313.323.301.8040.882.981.1714.400.8010.33120.7146m窑皮28.7812.882.701.8036.933.113.1413.900.7010.50114.44三、 篦冷机卡大块事故的处理:2007年9月1000t/d生产线多次出现篦冷机破碎机卡大块事故,在窑内18-21m、28-32m及40m以后,只要出现轻微的结圈,当结圈部位一有少许窑皮脱落,就会出现篦冷机卡大块事故,大的时候熟料块长达2m.,高达1.5m,一般需要4小时才将其砸掉。整个9月份就因篦冷机破碎机卡大块引起停窑四次,在这期间也伴随出现了两次高温段篦板烧破现象,被近两次停窑更换。每次更换用时24小时。同时一室篦下压力较低在4500-5000Pa,一室与二室压力接近,二室篦下压力4200-4800Pa。随后在月底停窑检修时发现,篦冷机风室下积灰斗的气动翻板阀磨破,漏风严重。同时一室与二室之间窜风严重,一室高压风机的大量冷风由气动翻板阀短路漏入细粉拉链机内,通过篦板穿过料层的冷风大大减少,高温段熟料得不到快速冷却,高温熟料与篦板直接接触,导致篦板破裂。在设备处理之后,一室篦下压力上升至5300Pa,二室压力上升至4300Pa,两室压力恢复了正常时相差1000Pa的状态。在开车以后,正赶上煤质变化,窑内28-32m结圈严重,在圈烧掉时,在篦冷机看火镜头看到大量1m左右的大块进入篦冷机,但却在篦冷机破碎机入口处却始终没有发现,连续多次掉大块,即使达2m左右特大的大块,也没有发现。因此,可见篦冷机高温段的冷风,可使熟料大块由于内外温差太大,应力膨胀,自身会在向出口移动过程中碎裂为小块。这一现象在2500t/d生产线也曾出现,该篦冷机为复合式第三代篦冷机,受料区前五排为固定式充气梁篦板,只有一室固定板为充气梁篦板,其它五个室都为低漏料普通篦板。为了防止在高温段出现堆雪人现象,在篦冷机高温段布置了五个高压空气炮。起初在窑内有熟料大块掉入高温端固定篦板上时,因为担心大块推不走,急忙人工从捅料孔用铁纤将大块推入活动篦床上,但这样往往会造成大块在篦冷机破碎机口处卡料,如若让其在高温端固定篦板上冷却上一小时左
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