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1、水泥厂煤磨取风系统设计建议摘要通过煤磨取风来自窑头篦冷机及来自窑尾预热器两个实际改造项目案例，分析了水泥厂煤磨取风系统设计对熟料生产过程的影响，并给出煤磨取风来源、位置、收尘设备等水泥厂煤磨取风系统的具体设计建议。通过对熟料生产线进行合理的煤磨取风系统设计，可以保证煤粉的热值、水分及细度指标满足熟料生产线高质量运行要求，达到降低熟料烧成热耗的目的。GB16780-2021水泥单位产品能源消耗限额标准中对熟料单位产品综合煤耗给出了明确要求（1级煤耗94kgce32级煤耗100kgce/t、3级煤耗109kgct）o各水泥生产企业积极寻求降低熟料烧成热耗的有效途径，其中煤粉的热值、水分及细度是保证
2、生产线低热耗稳定运行的重要指标，煤磨取风系统合理设计是保证煤粉的热值、水分及细度的重要前提。本文通过几个实际项目案例，阐述水泥厂煤磨取风设计对熟料生产的影响，并提出若干水泥厂煤磨取风系统设计建议。1设计背景随着优质煤矿资源的紧缺，目前各水泥生产企业几乎都在使用煤质不均的混合煤，且原煤收到基热值低（低位发热量在23023U/kg以下），这对窑头燃烧器煤粉的燃尽率、分解炉内炉容有效利用率提出了很大的挑战。出磨煤粉水分越低、煤粉的热值越高、细度（80m筛筛余）越小，煤粉的燃烧速度越快，越有利于提高烧成系统产质量，同时减少单位废气量，从而降低单位熟料热耗。故为了达到降低煤粉水分、细度的目的，除了对煤磨
3、系统、生产控制过程进行优化外，还要考虑煤磨取风系统的优化。煤磨取风系统设计工作量虽不大，也没有主机设备，但其系统布置灵活性大、取风位置随主车间设计变化而变化，其设计是否合理直接影响煤磨系统的煤粉产量、水分及细度指标的实现，继而影响熟料生产指标，故必须保证煤磨取风系统设计合理。下面列举两个有代表性的案例，针对性地说明煤磨取风设计对熟料生产的影响。1.1 煤磨取风来自篦冷机余风贵州某水泥厂原煤水分高(外水平均10%以上)，煤磨取风来自篦冷机余风，具体篦冷机取风位置如图1所示。三次风三次风(1oor)(1ooor)图1篦冷机取风位置该厂篦冷机采用第四代固定床篦冷机，篦冷机冷却用风量少，二、三次风温及
4、篦冷机热回收效率高，煤磨取风口位于余热锅炉取风口与余风出口之间。篦冷机正常运行时，冷却用风约1.8Nm3kgcl,其中二、三次风取风约0.8Nm3kgcl,余风出口排风约0.2Nm3kgcl,剩余约0.8Nm3kgcl的热风用于余热锅炉取风及煤磨取风。如图1所示，由于布置原因，在生产线正常运行时，煤磨取风风温正常只有200。C左右，如此低品质烘干热源很难满足原煤水分高时的烘干要求，出煤磨风温最高只有-50C,煤粉含水量大（外水5%以上）时不利于提高熟料烧成系统的产量及降低单位熟料热耗。基于以上原因及分析，该厂对篦冷机煤磨取风系统进行了改造，将原煤磨取风口取消，从出篦冷机后的余热锅炉取风管及余风
5、出风管各取一路汇总后作为煤磨系统烘干用风。如此既可以满足原煤水分高时煤磨系统对烘干热风温度的要求，又可以在原煤水分低时尽可能多地利用余风作为煤磨烘干用风,最大程度提高篦冷机系统热回收效率，减少窑头系统用电。经过以上改造，该厂煤磨取风温度最高可达400,完全满足原煤水分高时的烘干要求，熟料烧成系统的产量及热耗有了明显改善。1.2 煤磨取风来自预热器热风内蒙古某水泥厂原煤收到基热值低（低位发热量23023kJ/kg以下），煤磨取风来自预热器热风，具体取风流程如图2所示。去煤磨热风出M络器烟气图2煤磨取风流程该厂正常运行时高温风机出口烟气中生料粉浓度为3040gm3,生料粉颗粒粒径主要集中在l-10
6、m,煤磨取风旋风筒对此规格细粉的收尘效率很低（10%以下），导致出煤磨煤粉中含有约10%的生料粉，造成煤粉热值偏低,甚至低于原煤收到基低位热值，严重影响熟料烧成系统的产量及热耗。基于以上原因及分析，该厂对预热器煤磨取风系统进行了改造，采用袋式收尘器代替原旋风筒，袋式收尘器滤袋选用耐高温布袋，保证设备安全，彻底解决煤粉中掺入生料粉的问题。经过以上改造，该厂出煤磨煤粉热值明显提高，熟料烧成系统的产量及热耗有了明显改善。2设计建议2.1 煤磨取风位置的确定一般情况下,煤粉制备系统应该首先考虑从窑尾高温风机的出口取热风较为安全，尤其是挥发分较高的烟煤，能确保热风的氧含量o%。除了考虑取风中的氧含量因素
7、以外，还要考虑生料综合水分及原煤水分对烘干气体的温度及气体量的要求，如果项目生料综合水分偏高（长期6%以上）或原煤外水偏高（长期10%以上），煤磨车间也可以设置在窑头车间附近，从篦冷机系统取热风对原煤进行烘干。煤磨取风位置的准确与否直接影响煤磨取风温度及气体量。当煤磨车间设置在窑尾车间附近时，煤磨取风位置应位于高温风机出口之后，因为此处管道系统内负压较低，适于设置取风点。当煤磨车间设置在窑头车间附近时，一定要对篦冷机上壳体出风系统进行热工计算，找到二次风、三次风、余热锅炉取风、煤磨取风等取风点的准确位置。不仅要避免发生抢风现象，导致煤磨取风温度低、煤粉烘干不完全的问题发生，还须在满足煤磨取风温
8、度及气体量的同时，尽可能地减少煤磨取风对余热发电的影响。2.2 煤磨取风收尘设备的选择不论是篦冷机余风还是预热器余风，都含有一定量的粉尘，但因其粉尘性质不同，选用的收尘设备也不可同一而论。预热器余风中的生料粉颗粒尺寸及密度都比较小，尺寸主要集中在微米级，密度约0.5kgm3,如果想达到理想的收尘效果，必须采用袋式收尘器进行收尘，滤袋可以采用金属滤袋或耐高温布袋。篦冷机余风中的熟料粉颗粒尺寸及密度都比较大，尺寸主要集中在毫米级，颗粒质量较大，收尘设备采用旋风筒或沉降室就可以达到比较高的收尘效率。2.3 煤磨接力风机及热风炉的设计为确保煤粉制备系统烘干热源（热风）热量不受相关系统的影响（确保热风风
9、温、风量的稳定性），应在煤磨取风系统中设置接力风机。同时，为了防止煤粉品质的贫化，应设置相应的收尘设施，最好设置收尘效率95%以上的耐高温低阻袋收尘器，以保证煤粉品质（热值、水分）和燃烧特性的稳定性，对提高烧成系统的产质量，降低熟料的单位热耗发挥较大的作用，同时熟料电耗也增加很少，对燃烧器的磨蚀也小。2.4 煤磨取风系统的密封和保温措施煤磨取风系统的密封和保温非常重要，尤其对于外水偏高的原煤粉磨系统，如果不考虑煤磨取风系统的密封措施，即使煤磨取风位置介质温度（高品质风温）满足要求，但掺入收尘设备、取风风机、冷风阀及煤磨进料处的漏风后，煤磨取风介质温度（低品质风温）很可能已经不能满足煤磨烘干要求
10、了。故为了保持煤磨取风位置介质的高品质风温，需要注意以下几点：（1）为了减少收尘设备锁风阀的内漏风，建议锁风阀采用高密封性能回转卸料器。（2）为了减少取风风机的外漏风，建议采用高密封性能引风机。（3）为了减少冷风阀的外漏风，建议采用高密封性能蝶阀。（4）为了减少煤磨进料处的外漏风，煤磨进料锁风阀建议采用带喂料小仓的全密闭板喂机，采用料封的形式对煤磨进料进行锁风。3结束语近年来，随着能源及环保压力的增加，各水泥生产企业越来越重视熟料生产过程的煤耗，但在追求熟料烧成主机设备（预热器、回转窑、篦冷机）大型化及高效化的路径上，往往忽略了熟料烧成系统的能源一一煤粉品质的优化，究其原因，主要是对煤粉品质优劣对熟料烧成系统的影响认识不足，忽视了煤粉品质的重要性。随着水泥烧成系统设备技术更新，余热锅炉系统、脱硫脱硝系统、协同处置垃圾等系统配套设计的增加以及煤质变化大的原因，煤磨取风系统设计变得更加重要，项目可参考性越来越弱。为了使煤粉指标达到要求，就要从理论和平衡上分析各主机系统，针对性设计煤磨取风系统。只有保证了煤粉指标，才能使烧成系统的燃料燃尽率和分解炉利用率达到最佳状态，熟料产量及煤耗指标同时达到最优，才能满足国标对熟料煤耗的要求。
