RSP窑预分解系统的问题分析及改进措施

1、RSP窑预分解系统的问题分析及改进措施我厂1号RSP窑经过6年多的运转，系统耐火材料呈现出不同程度的磨损、烧坏现象。SB室下部掉砖，进而壳体烧损；SC室用风不良，导致边壁物料保护层不均衡，局部衬砖磨损严重；斜烟道及鹅颈管侧墙衬砖垮落，由于鹅颈管 结构缺陷，经常结皮和堆料；MC室断面物料分布不均，物料稀相区炉壁烧损，直至筒体严重变形；因窑尾缩口处风速低，喷腾能力减弱而塌料；高温级旋风筒分离效率低，导致物料大量返回，内循环增加等。本文依据热工标定结果， 对该预分解系统出现的问题进行分析，并提出改进措施。1 RSP窑系统工况分析热工标定主要参数对比见表1、表2，窑尾高温区工艺流程见图1。表1预热预分

2、解系统温度变化C时间 窑尾烟室SC出口 MC出口 C5进口 C5出口 C5下料管 C4下料管三次风温1997 1 055 1 011 868 87568020011 121948902 880808750671600表2 RSP炉的分解进程变化 时间 C4下料管 SC室出口 MC室出口 C5进口 C5下料管199714.143.283.992.493.72001 - 0822.338.879.386.588.72001 -1122.643.485.893.293.4注：1997年数据为南京化工大学硅酸地方国营工程研究所的热工标定结果，SC室出口指斜烟道出 C5进口等同于鹅颈图1窑尾高温区工艺流

3、程1.1三次风温度及其对 SC室工况的影响由表1可见，三次风温度和入炉生料温度分别只有600 C和671 C。入炉生料温度低主要是由于C4锥体及下料管增开人孔门较多，外漏风量和散热损失增加引起的，通过加强管理，隔热堵漏后完全可以解决；三次风温度目前基本 稳定在560580C，提高的余地很小。其原因是：我厂采用单筒冷却机，经过多年的运转，内部装置所遭受的磨损和腐蚀不断加剧，而且增加了砌筑耐火砖的长度，熟料停留时间短（约为30min），出机熟料温度高（290C ），使热效率本身就不高的单筒冷却机热回收率进一步降低（1997年热工标定结果为 56.6%）。三次风温度是影响分解率和燃尽率的重要因素。较

4、低的三次风温度导致炉内煤粉着火速度减慢，形成滞后燃烧， 特别是SC室内煤粉是在纯助燃空气中燃烧，助燃空气的温度在很大程度上决定了煤粉燃尽率，三次风温度低，即使分解炉多加煤，SC室内温度也不会高，反而会加剧煤粉滞后燃烧。从表1和表2可以看出，SC室生料出口温度和分解率分别是948C和43.4%，结合入炉生料表观分解率已达22.6%的实际情况，说明 SC室内的分解反应极低，煤粉燃烧状况不理想。1.2 MC室及其鹅颈管由于SC室内煤粉燃尽率及物料分解率低，使得绝大部分的燃烧及分解反应在MC室内进行，进而加重 MC室及鹅颈管的燃烧负荷，致使MC室炉壁烧损。从总体而言，MC室A侧衬料烧损较轻，残存耐火砖

5、厚度普遍在 5070mm，而B侧耐火砖残存厚度仅有 4050mm ,多处有烧蚀掉砖（图2中的a、b两点），且掉砖在托砖板上下两侧，托砖板烧损表现为B侧的近半圈严重烧损，而越靠近A侧（进料端）损坏程度越轻。从以上现象可初步断定，由于托砖板表露于高温热气中，将其热量传给筒体，筒体受 热膨胀，硅钙板与之脱离，顶垮耐火衬料。再结合炉内壁温度的检测结果，A、B两侧的炉壁温度分别为 830C和864C,证明了 A、B两侧所承受的热负荷不均衡，B侧物料浓度低、热负荷高，致使炉壁烧损较A侧严重。8MC烧损部位net鹅颈管的结构缺陷是 RSP窑系统的最大不足，设计的意图是在不增加预热器框架高度的前提下尽可能地延

6、长MC室与C5级的连接段，增加物料在炉内的停留时间。但预热器呈2-1-1-2-1布置，2个C4筒挡住了 MC室上升的空间，同时需避开横梁的阻挡，鹅颈管实际结构如图2所示，形成先拐弯后倾斜（60 ）过渡，如此导致后果有：1）因MC室出口变径拐弯，且温度较高（902C），常常引起结皮，每次停窑检修都需要清理。2）结皮形成缩口，使炉内阻力增大，阻碍MC室内料气的流通，增大了物料在炉内的返混度，直接引起MC室内单位容积物料负荷的增加，当达到一定程度时，物料由窑尾缩口处直接“短路”入窑。返混度的增加，降低了炉内风速，颗粒与气流间的速度差减小，不利于传热和物质的扩散以及燃烧、分解的进行。3）斜坡段堆料，尤

7、其在投料初期系统内气料比大，断面风速较低，部分生料易在斜坡段失速沉降堆积，当拉风投 料、喂料量大幅波动、系统气流量或压力发生变化时，原沉积的物料被触动滑落造成塌料。1.3 C5级旋风筒的效率分析C5级旋风筒进口温度稳定在约880 C时，入窑物料温度仅750 C,比正常理论温度降低了近100 C,出口气体温度也只有808C,这充分说明C5级旋风筒散热损失及外漏风比较严重。外漏风主要集中在锥体及下料管部位，生产中经 常将锥体及下料管捅灰孔打开，预热器系统中有60%以上堵塞现象发生在该部位，为便于清堵，我们根据堵塞的多发点，先后开了 4个人孔门，提高了清堵效率，但也带来了不容忽视的负面影响：外漏风导

8、致热效率急剧下降，入窑物料温度仅为750C，不利于快速烧成；开孔无法保证筒体内壁光滑，物料滞留粘结，最终形成堵料；由于所开人孔 门没有严格的隔热措施，散热损失进一步加大。从表2可知，C4下料管内物料表观分解率已从14.1%增加到22.6%,这只能靠C5级旋风筒内的物料大量返混来实现。由于C5级内筒经常烧掉，1998年将内筒拆除，分离效率下降了许多。2窑尾烟室及缩口的改造1号窑缩口尺寸先后采用过1.40m x 1.40m、1.20mX 1.40m和1.10m x 1.10m等多个截面尺寸，使用效果均不理想。由于经常使用压缩空气清吹结皮，内部截面积变得无规则，动力损失增加，导致缩口风速下降。200

9、1年8月停窑检修时，测量缩口尺寸为 1.36mx 1.40m，比预设截面增大了许多，而窑尾烟室则因结皮层的长期累积，有效通风面积大幅度变小，实测通风截面积仅为2.03m x 1.53m（窑轴向的烟室捅灰孔已于1998年被封死，主要目的是为了减少漏风引起的冷凝结皮，同时增加内壁浇注料整体牢固性）。随着烟室有效面积的减小，缩口的喷射效应降低，加之在生产中缩口断面的逐渐变大，使窑系统缩口处风速偏低，MC室内形成的喷射能力减弱，物料无法及时排出，加剧了MC室内物料的返混度。当 MC室内物料负荷增至一定程度后整体或局部“短路”入窑，形成塌料。发生塌料后，减料降窑速， 系统步入恶性循环中，长时间停留在低产

10、阶段。改造时，考虑原有浇注料损坏严重，凸凹不平而影响气流畅通，故将其全部打掉重新浇注，保证浇注料整体的牢固性和密闭性，避免分层脱裂。为确保窑尾烟室有效通风面积，严格按原设计的有效尺寸来控制HN-13NL耐碱浇注料及100mm耐高温硅酸钙绝热板（简称硅钙板）的总体厚度。由于缩口部位施工空间狭窄，对浇注质量有较大影响，因此 在保证衬料质量的同时也考虑浇注料的施工性能，选用的莫来石质浇注料要有较好的保温性能、良好的施工性能（施工加水量仅为7%8%）和流动性，同时又具有较高的机械强度和使用温度（ 1400 C ）。分析历次使用的缩口截面积情况，确定截面积为1.44m2，具体结构尺寸见图 3,并将四角浇

11、注成圆弧过渡形式，从而有利于喷射和旋流效应，使气流在断面较均匀地分布和减少死角，有利于提高浇注墙体的稳定性和耐久性。窑尾 斜坡耐火砖仍选用 X-17型抗剥落高铝砖。该砖的耐火及耐磨性完全能满足窑尾工况的要求。图3缩口改造结构尺寸停窑检查时发现的局部“抽签”现象，主要原因是经常使用高压空气清理结皮积料和施工质量不过关，“抽签”部位正是平时清理的主要受力点。因此，此次检修时我们设专人负责全程监督，注意避免出现台阶和膨胀缝的留设。缩 短下料“溜子”长度，并尽可能的倾斜，大大减少下料斜坡堆料的现象。改造后系统压力变化见表3。表3缩口改造前后系统压力变化Pa时间 高温风机进口 窑头 窑尾 RSP炉出口

12、预热器出口 备注改造前 4 560 20 125 950 4 100 投料量及系统总风量不变改造后 4 990 82 204 1 355 4 660根据1号窑预热预分解系统的匹配及地处高海拔地区，正常运行时适当提高空气过剩系数，阻力比平原地区同类型窑有较大幅度的提高。生产经验数据表明，完成设计产量时系统总压降低于4600Pa,高温风机进口压力低于 4850Pa,被认为是不正常的，无法保证各管道内的物料悬浮良好，更不可避免在局部发生物料“短路”。从表3可见，改造后的系统压力趋于合理。3调整三次风匹配，改善 SC室流场3.1问题分析分解炉着火不良，煤粉预燃效果差，火焰燃烧区较长，从而导致操作中控制

13、不住分解炉出口温度（即C5进口温度）。为提高入窑物料温度， 保证分解率，只有将分解炉出口温度稳定在880910C，窑系统热工制度才能基本稳定，但C5、C4出现了频繁的烧结堵塞。当分解炉出口温度下跌至865C以下时，物料流速快，窑内煅烧特别吃力，865C时取样测定入窑物料表观分解率仅为82.6%。分析以上现象得知，分解炉内煤粉存在严重的“后燃”现象，有不少煤粉跑至鹅颈管乃至C5级旋风筒内继续燃烧，形成炉出口及C4进口温度过高而炉内部热力强度并不高的温度“倒挂”现象。根据生产经验数据，C4进口与C5进口温降应在100120C之间，但当时的温降仅为 8090C,这也证明了温度“倒挂” 和物料“返混”

14、现象的存在。SC室边壁烧蚀情况见图 4。C4A生料进入SC室后由于携带风速不足，直落一段距离，同时借助B路风的旋流效应才作旋转运动，失去了对该侧炉壁的保护作用，形成稀相区，致使该部位温度相对过高而烧蚀。从现场观察的情况，A路风携带物料的能力不足，存在物料下冲现象。3.2问题的解决1）增大三次风量。在改造过缩口通风截面之后，将三次风阀开度由原来的 20%30%开至50%70%,入炉风速明显提高，C4A物料下冲现象基本消除。此后却加剧了A、B两路风的严重不平衡度，通过现场测压仪发现两侧风压分别达168Pa和290Pa,且炉内着火未有明显改观，“后燃”依然存在。2）调节预燃风。将 SB阀开到80%8

15、5%，使入SB室的三次风达12%左右，加之三次风总量的增大，其问题基本 得以解决，入SC室A路和B路（预燃风从B路抽取）压力分别为-208Pa和-223Pa，两侧的风量、风速基本上趋于平衡。 4改进局部衬料更换MC室耐火衬料时，各接口部位由原来的GT-16B耐碱浇注料改用 HN-13NL高强耐碱浇注料，锚固件 （钯钉）由“ V ”形改为“ Y ”形，表面裹一层12mm厚的黑胶布；硅钙板与筒体之间采用PA-80高强高温粘结剂，该粘结剂具有粘度高（30%35%）、密度大（1.441.60t/m3）、固体含量高（50%）等优点，也可用其填补筒体变形处。分解炉内衬 设计时多采用耐火砖，但由于小型预分解窑系统工况容易波动，开停窑频繁，砖衬表面骤冷骤热次数增多，掉砖现象 严重，与之匹配的分解炉断面较小，斜烟道、鹅颈管等连接过渡管道尤其突出。凡是掉砖部位，都改打浇注料，避免 了因烟气冲刷、受热等导致掉砖。5体会1）RSP窑分解系统出现的问题仅靠操作调节是无法彻底解决的，必须从结构上作适当的改进，