3200t/d 水泥生产线预分解系统节能降耗改造成功实践

李洋

（合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥 230051）

在环境保护不断被重视和节能减排不断推进的背景下，高能耗行业也在不断加大对节能减排的投入。预分解系统作为烧成系统中关键设备，在熟料烧成的过程中起着承担绝大部分碳酸盐分解的任务，减轻回转窑的负担，使生产线的台产大大增加，能耗大幅降低。由于现在绝大多数生产线实际产量都大幅超过设计产量，原有预分解系统分解炉、旋风筒、上升管等设备的设计尺寸不能满足生产工艺需要，造成煤耗高、电耗高、脱硝氨水用量大、系统阻力大，不符合新形势下生产线高产低耗低排放的要求，严重时生产线甚至无法稳定的生产运行。

我院近年来与包括南方水泥、北方水泥、西南水泥、中联水泥、华润水泥、金隅冀东水泥、红狮集团等旗下的数百条生产线合作，对烧成系统进行节能降耗低排放技术升级改造，在稳定高产量运行的前提下，大幅降低生产煤耗，电耗，降低脱硝氨水使用量，为企业创造巨大的经济效益和社会效益。

1 技改背景

此次技改的实施企业BS 水泥拥有一条设计产量3200t/d 的新型干法水泥熟料生产线，配置ø4.3×66m 的回转窑，实际生产运行产量3700—3800t/d，吨熟料标准煤耗115kg/t-cl，脱硝系统喷氨量0.4m3/h，C1 出口负压高达8600～8700Pa，整个系统能耗高，阻力大。

2 预分解系统存在的问题

（1）分解炉和鹅颈管。

生产线原有分解炉直筒段高度及鹅颈管长度在同规模生产线中较长但其筒体直径偏小，参数见表1。

由表1 数据可见，分解炉加鹅颈管容积偏小，且内部截面风速偏高，特别是鹅颈管截面风速高达25m/s 以上，造成气体停留时间短，不仅影响煤粉燃烧效果和生料分解率，还造成系统阻力过大，实际C5 旋风筒出口处负压高达2800Pa 以上。

表1 设备参数（原有分解炉及鹅颈管）

另外，原有分解炉有两道中部缩口，尺寸分别为φ4.5m，φ4.35m，直径太细，特别是φ4.35m 缩口的长度有2.2m，也大大增加系统阻力，整个分解炉内通风不流畅。

（2）框架内三次风管。

原窑尾框架内三次风管与分解炉连接方式为“双进风”形式，三次风分两路通入分解炉，风量不易平衡，且弯头多，水平段长，易积灰，阻力偏大，严重影响三次风管内的通风流畅，每次停窑检修都需清理管道积灰，劳动强度大，维护费时费力。

（3）各级旋风筒进口面积偏小。

各级旋风筒进口面积设计尺寸偏小；又由于生产线熟料平均产量达到3800t/d，较设计产量3200t/d 超出18.8%，系统用风量大，造成进口风速快，阻力大。

（4）各级上升管直径偏小。

现有上升管设计直径同规模偏小，风管内部风速高达23.86—29.97m/s，远超合理风速区间，系统阻力大增。

（5）各级下料管设计为方形，较常见的圆形管道更易粘接料粉，影响下料的顺畅，更易发生结皮。

（6）脱硝氨水用量大，分级燃烧效果不佳。

企业之前曾对窑尾分解炉喂煤增加分级燃烧，采用4 根窑尾燃烧器，分解炉直段及下锥体各水平对称布置两根，但是实际使用效果一般，氨水用量没有明显降低。

3 技改措施

拆除原鹅颈管并重新设计制作，直径扩大到4.85m。

经过改造，鹅颈管内风速降低到18.53m/s 以内，气体停留时间也延长了0.77s。

同时新鹅颈管采用新形式弯头（见图1），新弯头下沿斜度大，接合处无平段，有效解决了原有弯头处易堆积生料的弊端。

（1）拆除窑尾框架内双进风三次风管，改为切向单进风形式，减小风管内阻力并消除积灰现象；同时优化C4 下料管撒料位置，调整窑尾喷煤点位置，使分解炉内风煤料配合更合理，优化燃烧情况。

（2）拆除各级上升管，重新设计制作，扩大管道直径，把管内风速降到合理风速区间。新上升管内截面风速较改前大幅降低，内部生料粉换热时间增加，提高热效率。

（3）扩大各级旋风筒进口面积，合理降低风速，以降低阻力。

根据各旋风筒直筒段高度和进口宽度具体尺寸，选择采取缩短C5 筒直筒高度并增加蜗壳高度达到增大进口面积，其余各级旋风筒通过扩大进口横向尺寸增加面积。增大进口面积的同时必须要考虑不能对旋风筒气固分离效率造成影响，不然反而会造成系统的内循环加大，热效率降低。所以重新设计的进风口面积要使其截面风速满足基本的气固分离要求，同时内筒的直径和长度也要同时进行核算，本技改中C5 筒的内筒长度就进行合理加长，见图2、图3。

（4）将方形的下料管全部改为圆形，下料更顺畅。

4 技改效果

（1）通过上述各项降阻措施，系统阻力大幅降低。改造后3800t/d 产量下，C1 出口负压6100～6200Pa，较之前下降了约2500Pa，高温风机电机电流降低17A。

（2）生产线熟料生产潜力得到更充分的发挥，稳定运行熟料产量超过4200t/d，且质量稳定。

（3）窑尾脱硝系统喷氨量0.2m3/h，较技改前使用量降低了50%。

本次窑尾预分解系统节能降耗技改降低了系统阻力，提高了热效率，节省了煤耗、电耗和氨水用量，顺利达到节能降耗的目的；同时更加充分地发挥了系统的生产潜力，为企业创造丰厚的效益。

图2 C2C3C4 进口优化

图3 C5 进口优化