提高熟料强度降低熟料煤耗技术革新材料

提高熟料强度降低煤耗技术革新 孙玉柱 聂保建 王麟徐州中联1#窑熟料强度自2011年开始普遍偏低，三天强度平均在29.4mpa左右，水泥生产台时较低，电耗增加，混合材掺入量降低；直接降低了公司的经济效益；由于周边厂家强度普遍较高，平均在30.5mpa左右，本公司的熟料强度持续偏低，市场销售反应较差，一度对销售量产生影响；系统温度持续偏低，被迫采取增加用煤量来提高系统前温来提高强度，直接影响是增加了系统煤耗，间接影响是增加系统结皮和积料的产生，给预热器安全运行带来威胁。基于以上理由，迫切需要以提高熟料强度，降低熟料煤耗为目标进行技术革新。1.目标值的确定为了确定调整的目标值，有效的解决熟料强度低和煤耗高的难题，我们对11年9月到12年1月的强度和煤耗进行了统计：表1:月份3天抗压强度（mpa）28天抗压强度（mpa）标准煤耗（kg/t-cl）2011年9月29.257.7107.252011年10月29.557.8106.042011年11月29.457.9106.642011年12月29.657.9105.732012年1月29.358.0106.25平均值29.457.86106.38从上面表中可以看出，本公司的熟料强度较周边厂家的熟料强度30.5mpa普遍低近1mpa，28天抗压强度平均在57.86mpa，低于公司控制指标58mpa。熟料的标准煤耗较相同生产线的平均水平105 kg/t-cl普遍高出有1.4 kg/t-cl为了尽快解决熟料强度偏低的问题，我们对09、10年期间熟料强度数据及运行参数进行了详细的分析。参照周边厂家熟料强度数据和全国相同生产线数据进行对比，同时根据目前的生产条件及公司制定的指标，确定了熟料强度和煤耗目标：即熟料3天抗压强度在30.5mpa以上，熟料标准煤耗在105 kg/t-cl以下。2.原因分析针对回转窑生产实际情况，找出对熟料强度起主要影响作用的因素为：2.1.系统前期产能一直偏高，系统设计产量为10000t/d，而在实际运行中，系统产量达到10700t/d。产量的增加必然增加了系统的负荷，系统在煅烧过程中比较吃力，系统稳定性降低，波动较大，虽然熟料f-CaO合格率变化不大，但是熟料表观较差，结粒细小疏松。这也表明熟料没有充分煅烧，矿物没有完全发育，结果是强度降低。所以就要根据系统产能和运行状况合理匹配产量和质量，获得最大的经济效益。2.2.在系统增加余热发电之前，一段的挡风墙高度为1200mm，在增加余热发电后挡风墙增加到了1600mm，主要是减少煤磨和发电抽风对系统前温的影响。但是在运行一段时间后发现，煤磨和发电的温度仍然偏高，系统前温一直偏低。由此可以判定，篦冷机一段挡风墙仍然偏低，没有完全起到挡风作用，高温区热量没有得到有效回收，导致入窑二次风温度偏低，影响熟料煅烧，熟料强度得不到提高。2.3.2011年下半年由于原煤市场紧张，本公司采用的原煤，产地比较杂，质量也较差，灰份普遍偏高，挥发分偏低，都是经过搭配后入窑煅烧的，直接影响到系统煅烧，窑内火焰长度偏长，熟料煅烧和矿物发育受到影响。公司控制进厂原煤的工业分析目标值如表2：水份（%）灰份（%）挥发份（%）固定碳（%）低位发热量(kcal)227244722.15表2原煤供应商就按照这个标准送煤，为了追求利益，所有指标都是刚过线就好，所以进厂原煤整体质量较差。2.4.公司进厂原煤是经过供应商供货，产地较多，供应商通过搭配达到公司原煤入厂标准后进厂。搭配过程中大多使用西部原煤，西部原煤表现为：内水高、挥发份低、热值高，对系统煅烧会产生不利影响；而公司对进厂原煤是按照热值付款的，这就造成进厂原煤热值普遍偏高，但是对水泥熟料煅烧并不好。本地的原煤恰恰相反，内水低、挥发高、热值低，燃烧状况好但是热量偏低。而本地由于资源有限，原煤供应量偏少价格偏高，进厂量很少。2.5.回转窑燃烧器由于使用时间较长，一件是建厂时使用，一件是2007年购买，两件燃烧器磨损都较大，我们在运行中维修采用的方法是更换燃烧器头部并对后部内外风管道和煤风管道磨通位置进行补焊。但是经过多年的修修补补，多处尺寸已经不符合原始尺寸，在火焰组织上不能有效组织好火焰，对熟料强度还会产生很大的影响。2.6.在运行过程中，在中控操作参数、现场系统调整上不适应回转窑生产工艺状况，使形成恶性循环，越来越差。首先是预热器入窑生料温度控制偏高，正常时在872左右，目前控制在877，入窑生料表观分解率正常控制在93%到95%，目前控制在95%到97%。这样造成了系统结皮较多，清理掉的结皮进窑后无法正常煅烧完全，影响熟料整体质量。结皮多也给预热器运行带来隐患，预热器温度的升高也增加了系统煤耗。其次是，煤质差，燃烧器磨损严重，会造成大量煤粉不完全燃烧，部分煤粉沉积到熟料中，使熟料发黏，容易堆雪人，雪人的堆积会直接影响到熟料的煅烧和冷却，影响到熟料质量。在燃烧器位置调整和篦冷机用风调整上没有及时根据工况进行调整，影响到整个系统。3.提出方案针对上述五条原因，我们制定了相应的对表表3序号原因措施1产量偏高适当减产摸索优化2一段挡风墙偏低加高挡风墙3煤质较差提高热值和挥发份4原煤产地搭配不合理采购本地粉煤搭配5燃烧器磨损较严重更换新燃烧器6操作参数、现场系统不合理进行系统调整、操作参数优化4.在进入2012年后，针对以上提出的方案进行了一些针对性的革新和改造具体如下：4.1.合理匹配系统产量和质量的关系，通过调整产量来提高质量，提高系统适应能力和煅烧状况。系统正常喂料量在710t/h，在运行过程中经常因为煤料变化出现系统波动，二次风温度偏低，熟料结粒细小疏松，熟料强度受到影响一直偏低在29.5MPa左右。需要合理匹配产量和质量适当减产来提高熟料强度。在2012年2月检修后有意识通过减产来稳定系统温度，把产量由原来的710 t/h减到690 t/h，即日产量由原来的10700t/d减少到10500t/d.产量虽然减少了,但是系统稳定性明显增加，在遇到煤料质量发生变化时，系统抗波动能力增强了。也要求操作员改变以往的操作思想，改变以往系统波动时不减产增加用煤量来提高系统温度的思想，变为适当减产来稳定系统温度，改变由原来的控制系统产量变为控制系统质量。这样的运行方式，系统每天产量减少200吨，但是质量得到了大幅提升。顺带的系统运行质量提高，结皮积料明显较前期减少，煤耗也得到了降低。4.2.在余热发电系统并机时，篦冷机一段的挡风墙由原来的1200mm增加到了1600mm，主要目的是减少煤磨和发电与窑争风，提高入窑二次风温度。但是在运行中发现，在煤料变化大的时候，系统前温较低时，挡风墙不能起到有效挡风的缺点比较明显。余热发电和煤磨的温度偏高，入窑的二次风温度偏低，最低时只有1100左右。这直接影响到了煤粉的燃烧和窑内火焰形状，也就影响到了熟料的煅烧。熟料煅烧温度不够，矿物发育不完全，强度降低。在2012年2月检修中，参照枞阳海螺万吨线的挡风墙高度，把挡风墙高度有原来的1600mm增加到了2100mm。窑系统开启来后，在正常时二次风温度在1220左右，在不正常时也能保证二次风温度在1150左右。4.3.由于原煤的市场紧张，而本公司对原煤的定价是参考原煤的热值定价，进厂的原煤一直以来热值较高，但是挥发份较低，灰分偏高。这样对窑内火焰形状的影响较大，煤粉燃尽时间长，也就是火焰偏长，高温区短。这样的火焰形状熟料反应所需要的时间和温度都达不到要求，熟料质量自然不能提高上去。针对这一现象，迫切需要提高原煤质量。在实际运行中在参考热值的同时对挥发分和灰分提出硬性要求，通过提高煤质来提高火焰强度提高熟料质量。对入窑煤粉控制指标如下：水份（%）灰份（%）挥发份（%）固定碳（%）高位发热量(kcal)细度（%）221275024.810表4相对于进厂原煤来说，煤粉质量得到大幅提高，在运行中只有通过各个品种煤进行一定比例搭配来实现这一目标。4.4.同样是煤的问题，由于公司所在地煤的矿产资源已经将近枯竭，本地原煤供应量较低且价格较高，但是本地原煤的挥发分较高，可以有效改善窑内的火焰形状。在运作中，我们采购了一部分本地的洗煤厂洗下来的粉煤，价格较低，但是挥发分很高。运行中我们使用不同的比例合理搭配各个品种的煤，达到控制指标。这样，煤的各种指标均得到了提高，对窑内火焰的组织起到了很好的效果。如表5显示：表5水份（%）灰份（%）挥发份（%）固定碳（%）高位发热量(kcal)A煤1.1312.132363.7429.09B煤1.6823.9829.1545.1923.56从这两种煤的工业分析可以基本判断，A煤西部原煤所占比例较大，B煤东部粉煤所占比例较大，两种煤单单使用都不符合入窑煤粉标准。通过A:B=1:3这样的比例进行搭配后工业分析如表6显示：水份（%）灰份（%）挥发份（%）固定碳（%）高位发热量(kcal)1.5421.0227.649.8624.96表6 和表4入窑煤粉指标相比基本相同，可以满足回转窑煅烧要求。 4.5.这对燃烧器状况，本年度的装备计划中列出要购买一件新燃烧器，但是由于进口燃烧器供货周期较长，短时间无法进行更换。在运行中只有继续对旧燃烧器进行修补，维修中严格按照图纸尺寸核实燃烧器各部位的尺寸，并恢复到原始尺寸，但是由于技术原因的材质原因限制，修复不能完全达到原始尺寸。目前只有维持使用等到新燃烧器到货后更换。4.6.针对目前的窑工况及现场系统的状况，收集相关的参数和数据，详细的进行分析，提出针对系统的调整方案。在对燃烧器位置进行调整，对系统用风配比进行调整；对中控操作的参数进行优化，如溜管温度的控制，控制预热器入窑生料温度在872左右，生料表观分解率在94%-96%对篦冷机料层的控制，一段篦压由原来的6.5kpa控制到6.2kpa，加强熟料急冷，提高熟料质量。5.成效经过一系列革新和改造后，熟料强度和煤耗时变化情况如下表。月份3天抗压强度（mpa）28天抗压强度（mpa）标准煤耗（kg/t-cl）2012年3月30.658.5104.852012年4月31.358.6104.902012年5月30.758.4104.512012年6月30.758.7104.662012年7月30.358.3104.872012年8月29.658.1104.022012年9月30.558.8103.882012年10月30.858.8103.882012年11月30.758.6103.97平均值30.5858.53104.39从上表来看，从2012年2月至今，熟料3天抗压强度大幅提高，由原来的29.4mpa提高到了30.58mpa，28天抗压强度也得到一些提高，达到58.53mpa也达到了公司制定的指标。通过这一系列的调整，系统工况明显好转，在应对煤料变化时，系统适应能力增强；整个系统的参数也比较合理，热量得到了充分的应用，带来的附加效益就是熟料煤耗得到了降低，由原来的106.38kg/t-cl降到了104.73kg/t-cl。在回转窑保证连续稳定高产的前提下，熟料强度大幅提升为水泥台时产量提高和混合材掺量提高创造了有利条件，并且提升了企业产品的知名度，增加了公司综合效益。通过本次革新，认识了解到了系统存在的问题并相应的解决，不仅提高了熟料的强度，也有效的降了熟低料的煤耗，增加了系统的稳定性。但是由于燃烧器供货周期较长，短时间内无法更换，目前也只有进行修补，维持使用，这会对调整的成效产生一定的影响。这是本次调整中存在的遗憾，2012年年底新燃烧器将到货，更换燃烧器后熟料强度相信还可以进一步提高。6. 效益分析熟料强度的提高是隐形效益，它带来的效益一方面是水泥生产混合材掺入量的增加，主要的是增加了本公司熟料在市场上的竞争力，这种效益非常巨大但不好用具体数据来估算。下面仅对煤耗降低进行计算，这个是能明显计算出来的。每熟料标煤耗降低值=106.38kg/t-cl-104.39kg/t-cl=1.99kg/t-cl，原煤价格按0.12元/kcal，熟料产量按