窑系统热工标定及分析.doc

、窑系统热工标定的作用和目的 窑系统由于受风、料、煤等因素的影响，反应较复杂、系统性强。新线投产后，为了优化操作参数，提高对系统的控制能力，同时要对系统的各项技术指标进行全面的考核，所以在系统基本达到设计能力后，必须对窑系统进行现场热态测试和标定（热工标定），优化操作参数，提高工艺操作管理水平，充分发挥系统的产能，降低消耗。1现场热态测试和标定的作用 现场热态测试和标定是了解和研究窑系统生产运行状况的基础，窑系统受到风、煤、料、窑速等诸多因素的影响，参数变化复杂，系统关联性很强，在窑系统基本稳定生产的情况下，通过场热态测试和标定，从工艺、设备、操作等方面，深入分析研究，找出主要影响因素，优化操作方法和相关操作参数，提高对系统的控制和驾御能力，达到高产、优质、低耗、环保的生产目的。2 现场热态测试和标定的基本条件现场热态测试和标定，必须反映当时预分解窑运转的真实状态，力求在稳定运行状态下进行测量。2.1 窑系统必须达到设计生产能力，而且必须稳定运转，2.2 煤磨系统正常运转，能保证正常供应煅烧所需的煤粉。2.3 生料磨系统正常运转，物料畅通，均化库料位正常，均化效果良好。2.4 系统测量、记录、计量设备正常，且已标定准确。3现场热态测试和标定的内容及测点布置在预分解窑热工系统研究中，测试并可以得到的技术参数有：生料投料量及其化学成分，燃料用量及其元素、工业分析、热值，空气量、废气量及其成分，废气含尘量、部分物料量及其化学成分，系统各部散热量、熟料产量及其化学成分，各部气体及物料温度、压力等；现场热态测试和标定的测点布置和内容，见表。表 现场热态测试和标定的测点布置及内容序号 部位 测试内容1 C1出口 气体温度（tg）、气体压力（P）、气体含尘量（Ci）、气体成分()、气体流量（Gg）、飞灰烧失量（Loss）2 C2出口 气体温度（tg）、气体压力（P）、物料温度（tm）、物料流量（Gm）3 C3出口 C3出口：气体温度（tg）、气体压力（P）；4 C4出口 气体温度（tg）、气体压力（P）5 C4下料口 物料分解率（）取样6 C5出口 气体温度（tg）、气体压力（P）气体成分（）7 C5下料口 物料分解率（）取样8 分解炉进口 气体温度（tg）、气体压力（P）9 分解炉出口 气体温度（tg）、物料温度（tm）、气体成分（）10 窑尾 气体温度（tg）、气体压力（P）、气体成分（）11 三次风管 气体温度（tg）、气体压力（P）、气体流量（Gg）12 窑头 气体温度（tg）、气体压力（P）、物料温度（tm）13 一次风机 气体温度（tg）、气体压力（P）、气体流量（Gg）14 煤磨风管 气体温度（tg）、气体压力（P）、气体流量（Gg）15 冷却机用风 气体温度（tg）、气体压力（P）、气体流量（Gg）16 冷却机余风 气体温度（tg）、气体压力（P）、气体流量（Gg）17 冷却机出口 物料温度（tm）、物料流量（Gm）18 系统表面 表面温度（tb）19 窑头用煤 煤量（Gm）、煤温（tm）20 分解炉用煤 煤量（Gm）、煤温（tm）21 送煤风机 气体流量（Gg）22 生料 化学成分23 煤 工业分析24 熟料 化学成分 4. 数据汇总及计算4.1数据汇总1）熟料产量、生料喂入量、煤耗2）物料的化学分析：生料、熟料化学分析 、煤工业分析 表生、熟料及煤灰化学成分Loss SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O KH SM IM生料 熟料 煤灰52.47 29.67 5.04 6.34 1.84 1.98 表 煤的工业分析水分% 灰分% 挥发分% 热值kJ/kg煤粉 3）窑尾系统的废气成分分析 4）C1筒出口含尘量的测定：5）冷却机用风量： 6）其它气体量的测定 此项包括：一次空气(净风和送煤风) 分解炉送煤风和净风 入分解炉三次风 入回转窑二次风 出冷却机余风 预热器出口 7）冷却机喷水量8）系统表面散热：预热器旋风筒及上升管道、回转窑、三次风管、冷却机的表面散热； 9）出冷却机熟料的温度 4.2物料的平衡计算表收入物料 支出物料项目 项目燃料消耗 熟料量生料消耗 预热器出口废气量一次空气量 预热器出口飞灰量入冷却机空气量 冷却机余风排出量系统漏风量 其它支出物料总收入 物料总支出4.3系统热平衡计算表序号 收入热量 序号 支出热量1 燃料燃烧热 1 熟料形成热2 煤粉显热 2 出冷却机熟料显热3 生料显热 3 预热器出口凌气热4 一次空气显热 4 预热器出口飞灰显热5 入冷却机显热 5 冷却机余风显热6 冷却机喷水显热 6 冷却机余风显热7 系统漏风热 7 系统表面散热8 分解炉送煤风显热 8 其它热损失9 热量总收入 9 热量总支出。4.4冷却机系统热平衡序号 收入热量 序号 支出热量1 出窑熟料显热 1 出冷却机熟料显热2 入冷却机空气显热 2 三次风显热3 冷却机喷水显热 3 冷却机余风显热44 预热器出口飞灰显热55 冷却机喷水蒸发热耗66 冷却机表面散热77 其它热损失热量总收入热量总支出4.5系统性能指标计算1）烧成系统总热效率计算2）系统烧成效率3）回转窑断面热负荷4）分解炉容积热负荷及断面热负荷5） 回转窑单位容积产量及单位截面积产量6）分解炉单位容积产量及单位截面积产量7）回转窑单位容积热力强度 5 系统分析 对系统的分析主要有：熟料的产量，烧成热耗，窑头窑尾用风量，冷却机热效率，烧成电耗，并通过分析提出建议和优化的意见。优化工艺操作参数及提产优化操作系统是新建生产线投产后的一个必不可少的过程。通过对部分参数的分析优化，达到优产和提产的目的，一般优化的参数有以下几个：l、熟料的产量通过参数分析判断熟料产量能否提高A、根据窑的单位容积产量热负荷来评价窑是否能提产，一般40008000tpd窑的单位容积产量在1 60-220kg/m3h范围内的偏上控制。而容积热负荷是针对耐火材料的承受能力来说的。国外。耐火材料的热负荷不大于4.8*106kcal/m3h B、试生产阶段由于受物流及立磨的调试的影响，往往生料的细度均控制在设计值的上限，甚至远远大于设计值。而均化库库位往往低，均化效果差，故在优化提产时可以适当降低生料的细度和理顺生料的物流来提高熟料的产量。C、确认烧成系统的设备配套是否有富裕，如烧成系统的通风机一般富裕不大，可以通过加强系统的漏风治理，降低出口风温和过剩系数等措施来满足提产的需要，喂煤设备一般富裕较大，但也可通过改变煤粉细度来进行适当优化。 ID、喂料设备一般富裕能力也较大，但还是要进行小改小革来增加输送能力。 E冷却机的冷却能力可以通过优化供风，一般也可以大幅度提高冷却效率。 2、烧成热耗 系统的热耗的高低，直接关系到水泥的生产成本和工厂的经济效益，为此必须引起高度重视，影响其因素很多；有设计合理性、窑的操作水平、操作控制参数合理性、系统稳定状况、生料易烧性等，但从热平衡可以看出降低热耗的途径还要从以下几方面进行： A、降低预热器的出口废气温度预热器出口废气的热耗占总热耗的20左右，经验数据显示预热器出口温度每增加：1，热耗将增加4.88kJ/kg-c1B、预热器的过剩空气系数对热耗也有很大的影响。一般预热器每增加10过剩空气，相应增加1.2O2,使热耗增加25kJ/kgC、冷却机废气的热量利用。 冷却机的余风显热占总热量的10左右，尽可能的提高二、三风的温度，提高冷却机的热效率，尽可能的降低余风带走的热量也是一条很好的节能途径。D系统的表面散热 系统表面散热占总热量的7.8左右，通过及时更换耐火材料和加强系统的外保温也可以适当降低热损失，降低热耗。2、窑头窑尾用风量窑头窑尾的用风主要是通过对各部的O2含量来测量。从而计算出二、三次风的风量。在实际操作中三次风量的控制可以低点，以确保窑系统通风足够，所以经常性地对二、三次风进行标定、评价分析是非常有必要的。 4、冷却机热效率 冷却机的热效率提高不仅能降低热耗，还能提高其产能。一般冷却机二、三次取风均在一段高温区内，故提高冷却机的一段热交换效率非常必要。目前新型的冷却机均采用分区供风，并且通过增加篦板阻力，减少风量，提高热回收效率，提高二、三次风温、提高冷却机效果，当然在操作上除可以优化一段篦板和风室供风的比例外，还可以在设备能力允许的情况下适当增加料厚，以提高冷却机效率，提高二、三次风温。总之，对窑系统的优化主要由以下几个方面： 1、适当控制生料细度，以适应高产的需要；2、及时了解分析窑、炉用风情况，合理选择出窑和出预热器氧含量，一般出窑O2控制0.61.5左右；3、进一步优化配料方案，提高均化链的作用，稳定入窑生料成分；4、努力降低预热器废气温度。翻板阀、窑头窑尾的密封等要加强，确保出预热器O2在2.53.5之间。一、煤粉的不完全燃烧 不完全燃烧危害极大，且随不、完全程度增大而增大。不完全燃烧产生的CO及碳粒等可燃物质，被气流携带至预热器系统及废气处理系统内沉积、燃烧，由此引起预热器系统高温，产生结皮及堵塞。同时会导致窑排风机入口温度高而使叶片变形、结皮和振动加剧等。严重的不完全燃烧产生的可燃物质会在窑尾电收尘器内沉积，当达到一定程度时就会燃烧甚至爆炸。不完全燃烧产生的原因有：氧不足，燃烧温度低以及燃料与氧的混合不充分等。在实际生产中由于窑系统状态不同。不完全燃烧产生的部位及原因也就不同，而这些均与预热器出口氧气含量的大小关系密切。现以预热器出口氧含量的大小分三种情况分析不完全燃烧的产生原因及处理对策。、氧气浓度高(35)。燃料用量少，窑内通风量相对较大，则过剩空气量较大，C1筒出口氧气浓度较高。由此产生的不完全燃烧常发生在窑点火到投料这段时间内，其产生的主要原因是窑内壁温度低；一次风量及内外流风调整不当；改变燃料量时风量未作相应调整；过早撤油及油煤混烧；窑头负压过大等。因此在这段时间内应注意以下几个问题：油点火时窑罩保持微负压；升温34h后，窑内壁温度上升，尾温达350时开始油煤混烧，升温初期，一次风量和送煤风量不宜过大，挡板开度分别为10和30就可以了，但内流风应加强，挡板开度一般在50左右；升温过程中随加煤量的增大，一次风量外流风和送煤风量应同时增大，相应地减少内流风挡板开度；助燃油应在投料后；熟料进入冷却机，二次风温已上升至750以上时才能撤去值得提出的是用柴油助燃是升温期间防止煤粉不定期完全燃烧的关键(光用煤粉燃烧定性不好，燃料量的控制也差)，一、二次风的配合是防止煤粉不完全燃烧的保证。 （二）、氧气浓度低(25)。氧气浓度低产生的CO高，显然这是氧不足造成的。这种情况产生的不定期完全燃烧多发生在投分解炉的加煤操作过程中。主要原因有： l、由于分解炉的投入分解炉燃料量增加幅度大，而这时分解炉内的通风量却没有及时跟上(即窑排风机和三次风挡板开度没有跟上)，造成过剩空气系数过小而产生不完全燃烧。 2、由于分解炉喂煤秤称量过小，而实际喂煤量大于称量值，导致煤加入过多，而产生不完全燃烧。 3、由于预热器出口气体分析仪出现故障，显示氧气偏高，而实际氧气含量在3以下。缺乏经验的操作员仍进行加煤，导致燥加入过多而产生不完全燃烧。 4、投分解炉后由于预热器出口温度高，操作员打开预热器顶部的冷风挡板(一般投料后该挡板应关闭)，使预热器出口吸入空气，故检测时氧气浓度增大，而实际上由于加入冷风，窑系统通风减小，氧不足，形成不完全燃烧。氧气浓度低导致的不完全燃烧产生的可燃物质最多，因而其危险性也就最大。针对上述原因，应从以下方面进行预防： 1、经常检查和校正计量秤及分析仪，以保证其准确性和可控性。 2、投料后一般不要打开预热器顶部冷风挡板，如果因故需打开，则必须相应地增加排风量：以保证窑系统通风。 3、投分解炉时应保证炉内有足够的温度，以使煤粉着火燃烧。 4、加煤量应与排风量平衡。风、煤量的平衡和稳定是防止氢不足产生CO高的关键。（三）氧气浓度正常(2.53.5)。预热器出口氧气浓度正常时出现的不完全燃烧多发生在投分解炉后的负荷稳定阶段。其原因主要有喂煤量波动、煤质的波动、窑炉通风不协调等。窑炉喂煤量不稳定，多为煤粉不是被连续稳定地喂入窑炉内，而是一股一股地投入所致。煤质波动，包括煤粉的发热量、灰分、挥发分、水分和细度等方面的波动。窑炉通风不协调，多为三次风挡板及窑尾烟室闹板调整不合理以及系统不稳定，影响窑炉通风(如窑内结圈、跑生料及预热器系统塌料等均抑制窑内通风)所致。对于这种情况下出现的不完全燃烧，应采取稳定系统运转，及时处理窑内不正常状况以及调整三次风挡板及窑尾烟室挡板开度来协调窑炉通风等措施。此外应加强计量系统和煤粉输送系统的管理二、结皮、清堵注意事项 (1)巡检工清堵时必须正确的穿戴劳保用品。(2)预热器在进行清堵时，气流温度很高，一定要防止气流伤人。(3)、预热器在清堵时，一定要与中控室密切联系，系统要保持一定的负压，并且要从下而上的进行清理，同时不应同时打开两个清料口进行清料操作。(4)、预热器的清堵必须两人以上进行，一人控制气源，一人进行清堵作业。 (5)、预热器清堵时必须关闭空气炮的气源，防止空气炮自动喷放伤人。(6)、预热器清料放空气炮或放水炮作业时，一定要确认周围的人员撤离到安全的地带后，而且要确认冷却机及其下游设备附近人员也撤离到安全地带，才可以进行作业。(7)、在敲击下料管时，；要确认锤头是否牢固，防止滑出伤人。(8)、预热器清堵一定要通知公司安全员和部门安全员到现场确认安全防护是否到位。清料过程中一定上下联系好。三、筒体局部高温及小面积红窑的操作红窑时如不及时处理或处理不当，会使窑筒体变形，窑卸料口及轮带处变形尤为明显，且这种变形很难复原。导致红窑的因素很多，有原燃材料、耐火砖、机械、窑燃烧器火焰以及操作诸方面。从操作方面来分析，红窑的原因主要是窑内温度高。除通过稳定运转，挂好窑皮等措施来避免红窑外，还应注意以下几个问题：、生料易烧性发生变化。生料从难烧变得易烧，窑内温度及窑电流均会上升，此时若维持原燃料量，高温持续时间一长，就会红窑。燃料热值的增大同样会出现上述情况。这时应减少窑头燃料用量，使窑内温度逐步恢复到正常状态。（二）、生料难烧。为了控制熟料中f-CaO的含量，保证熟料质量，操作员不得不增加窑头燃料用量。这样窑电流和窑尾温度均为升高，窑若长时间在这种状况下运行，会烧垮窑皮而产生红窑现象。为此一方面在操作上应适当减少生料喂入量，并相应减少燃料用 量及降低窑速；另一方面，化验室应调整生料成份，将生料各率值控制在适当范围内。、SP状态下运行。某厂SP窑运行而导致的红窑次数占红窑总次数的7 2。这是因为：一方面SP窑运行时，分解炉处于停止状态，窑内热负荷增大，而通风却相对减少。这样，燃烧器火焰相应变粗，故容易引起局部高温而产生红窑；另一方面，SP窑运行时，预热器入窑物料温度在800左右就足够了，而有的操作员仍将温度控制在850870(NSP窑运行时要求的温度)，因此由于窑头燃料用量过多而产生红窑。由此可见，对于NSP窑来说，尽可能避免SP窑运行是很有必要的。、火焰发