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1、对5000t/d生产线预热器系统进行了综合标定与技术诊断，详细介绍了其标定数据、技术诊断、反求计算以及技术推演等过程与理论依据，并据此制定了预热器与分解炉的改造方案，改造后达到了预期的效果。一家水泥厂5000t/d生产线为了增设污泥处理项目并满足系统增产的需要，对预热器及分解炉系统进行了热工标定及技术改造。改造前熟料平均产量为6000t/d.熟料标准煤耗103.5kg/t、烧成系统电耗27.5kWh/t。工厂希望增设污泥处理项目，处理量10th,直接喷入分解炉，污泥水分含量83%,干化污泥热值14797kJkg,并将熟料产量提高到6500t/d。改造要求熟料标准煤耗不高于103kgt烧成系统电
2、耗不高于29.0kWhto本文介绍了热工系统技术改造所应该循序的技术诊断与推演过程：首先对预热器进行综合标定，并在此基础上进行技术诊断、反求计算以及理论技术推演。排除不存在制约的节点问题之后，确定影响的症结所在，为制定具有针对性的改造方案提供全面的理论支撑。在反求计算与技术推演过程中，本文所依据的理论,引用的数据均为设计与设备的标准参数，可供其他同类技改项目借鉴。1现场标定数据1.1 现场条件海拔：300m；气温：最低-15,最高30C,平均15,计算依据温度为20oCo1.2 烧成系统工艺配置4.8m72m回转窑；双系列五级旋风悬浮预热器；在线喷腾式分解炉。1.3 改造目标该项目改造目标见表
3、Io表1改造目标项目熟料产量/(t/d)熟料标准熟料烧成电耗污泥处理能力煤耗/(kgt)/(kWht)/(th)改造前6000103.527.50改造后6500103m凡/PaNmMJNmgBH(gNm,)窑尾烟空平均值2.42IIoe-300!(M9860.42分解炉出口平均值2.84210-1550335320134G出口平均值3.1-2420339WO136Q出口平均值33-2WO347598139G册口平均值3.6-38103553711.42G出口平均值3.7-46203651081.46C1AO平均值4.4-5)内钝风速KtoMC11.528998564M8003，17.014.0
4、C11.461189479264405.117.514.2C11.421342111267405218.514.8C41.391451303267405.619.815.0C1!.36147189267405.720.2ISJ从表4可以看出：（1）合理的假想截面风速，Cl为33.5ms,其他旋风筒为56m/s。可以看出，除Cl处于上限，其他均处于合理的范围内，且均有6%10%左右的上升空间。Cl规格略偏小，这也是其分离效率下降、出风口粉尘浓度偏高的原因。（2）所有旋风筒内筒风速均处于1416ms范围内，属于合理范畴。（3）各级旋风筒的进口截面风速，均接近或者超过了上限风速（设计要求为1518m
5、s,低压损要求为1216ms）,对预热器压损影响较大。从以上分析可知，对应目前的产量规模，预热器所存在的问题主要有两个：Cl旋风筒选型偏小，条件允许时，后期可以进行相应的改造；各级旋风筒进口截面风速过大是引起系统压损过高的主要原因之一。各级旋风筒上行管道反求计算结果见表5。*5上行管道反求计售项FlHl11H(Nm,kgH(平均1况风中）（mM管ifi“效规恪m风遑/(Ws)热交换时间/SCrCi1.465947403JOOX1000019.30.50CrCJ1.4267106035OO9OOO21.80.41C41.397256503600X900019.80.45CrCa1.3673910
6、03600800020.10.40从表5可以看出，各级旋风筒上行管道风速均接近上限（正常要求为1720ms）,尤其是增产时对系统压损影响将会更大。热交换总时间1.76s（设计要求为1.52.0s）,基本满足生产需要。3技改需求的理论推演根据技改要求，系统增设处理污泥10th,熟料产能达到6500td,目前的预热器与分解炉系统以及能耗等指标，必然受到一些节点问题的阻碍，需要对标定中已经存在的问题进行理论分析，以确定最终的改造方案。3.1 分解炉目前的分解炉炉容已不能充分满足6000td的生产要求。若再新增设污泥处理项目，总的废气量也将因此增加10350Nm3h,折合成废气系数约为0.04Nm3k
7、g熟料。因此，必须对分解炉进行扩容改造。分别对分解炉增加8m、IOm、12m高度进行推演核算，最终确定增加10m的方案，同时加长鹅颈管10m与C5连接。系统改造增产后（考虑污泥水分蒸发额外增加的废气量），分解炉的反求计算见表6。表6改造后分解炉的反求计售项Ll出门风iNm,kg熟料）乎均工况风H（mh）管Iflfi效妮格AnmKi/(3)反应时间/S落短管138870164240051403800022.01.72分修炉Oi的13887516456556402100012.11.73分解炉中都1J286014M)7446940I200010.51.14分解炉底都1.1187013105306W
8、X120009.51.26改造后的分解炉（含鹅颈管）烟气总运行时间约为5.85s,满足系统增产及增设处理污泥的生产需要。3.2 预热器目前预热器的压损较高，主要是旋风筒进口风速与上行管道风速较高所致。可以调整浇注料材质，使其厚度降低IoOmm,有效加大旋风筒上行管道有效内径以及进口截面积，降低风速，达到降低系统压损的目的。现场撒料盘距离旋风筒上表面距离均在2.02.5m之间，可以按照1.01.2m的设计标准进行调整，以增大热交换空间。系统改造增产后，各级旋风筒的规格、内筒风速、进口截面风速反求计算见表7,上行管道反求计算见表8。表7改造后旋风筒的反求计算项目tHlW三(NmgftH)1：况风W
9、（m）出IliU度八：加K筒规格mm机包版面风逢进11风速/（Ws）内筒风速*34）C1136IooO4%3154tM8003和IS.115.6C11.5113!5396S352644OSM16.816.0G1.45150016652674O5.8517.416.5C.1.4316326328052674O63S18.616.8C,I.4O16632138552674O6.4519217.18上行管道反求计算4Q出口风H（Nm%p熟料）情遨布牧说格3科1卜移后InmJ4(a5)热殳换时间/SCrC.1.5165770035001100018.90.58CrcJ1.457500803700X10
10、00019.30.56CrC,1.4081632038001000019.9050CrC41.40&316003800800019.90.40从表7、表8可以看出：（1） CKC4、C5的假想截面风速略偏高，但依然满足改造后的生产需要,其他均处于合理的范围内。（2）各级旋风筒内筒风速只是稍高，均处于可控范围内。（3）各级旋风筒进口截面风速由于截面积扩大，风速较改造前略低，有利于降低系统压损。（4）上行管道内径及有效高度调整后，内部风速与改造前基本相当。总的热交换时间有所提高，达到了2.04s,有利于降低系统压损及改善热交换效果。4技改方案（1）将原有分解炉增加10m高度，同时加长鹅颈管IOm与
11、C5连接；（2）所有上行管道（包括旋风筒进口）更换新材质的浇注料，浇注料厚度减少I（X）mm；（3）根据设计图显示，所有散料箱均可下移LOm,以适当延长热交换时间。5技改方案所对应的能耗核算1.1 烧成系统电耗（1）系统总体增产幅度约8.5%,由此引起的除系统风机以外的设备电耗的上升，与产能的增加，可以按照相互抵消来考虑。（2）改造后，上行管道与旋风筒进口截面积增大，预热器总的压损基本可以确保与改造前相当，因此，针对高温风机的电耗变化，可以仅考虑总处理风量增加的情况。据此计算得出，高温风机电耗将上升约为1.12kWh/t熟料。因此，改造后的烧成系统电耗应为28.62kWh/t熟料，低于目标要求
12、。1.2 系统热耗1）污泥处理系统对系统热耗的影响厂家提供的污泥（干）热值约为14797kJkg,按照83%的水分含量，以处理10th计算。污泥焚烧产生的热能：1479710（1-83%）1000=25155240（kJh）污泥中水分蒸发消耗的热能：（2490+1.883310-4.1820）1083%1000=24818079（kJh）能量支出与能量吸收基本相当，基本不会造成额外的能量消耗。2）其他调控措施对系统热耗的影响（1）分解炉改造后，燃料燃烧更充分，利于降低系统热耗。（2）标定发现二、三次风风量满足生产要求，风温均存在约50的上升空间。生产上可以通过有效调控，使其温度适度上升。如果能
13、够使二、三次风温分别达到1150C与950C左右（正常的运行效果），可以有效降低熟料标准煤耗约1-2kg/to因此，改造后的熟料标准煤耗，应该会低于改造前的103.5kg/t。6改造后运行效果根据以上技改方案，工厂利用停产期间的一个月完成了改造。经过两个月的试运行后，完成了以下运行指标：1）系统产量考核期间，系统喂料量基本在430445t/d。按照实际标定的1.6的生料料耗计算，熟料产量为64506670td,平均产量为6560t/d。2）烧成电耗运行初期，烧成系统日平均熟料电耗约为29.3kWh/t左右，后经过对CI出至高温风机的漏风处理（主要是针对窑尾余热发电系统的密封改造），以及对C4、
14、C5进口截面积的进一步扩大后，高温风机电耗降至8.15kWh/t熟料，仅比改造前高0.15kWh/t熟料。烧成系统平均电耗控制在28.6kWh/to3）系统热耗在未调节二、三次风风温时，改造后熟料标准煤耗为102.7kgt,与前期预估基本相符。在对篦冷机运行参数进行了调控后，二、三次风风温均上升约20-30,熟料标准煤耗稳定在101.5102.5kgt4）污泥处理能力污泥处理系统关键是喷入位置，在经过多次尝试之后，确定喷入位置在分解炉（改造后）的中上部（60%左右的高度位置），系统运行平稳，考核期间污泥处理能力为10th（含水83%85%）标定时就发现CI规格偏小，增产后，其分离效率又有所下降
15、，Cl出口烟气中粉尘含量上升至105gNm3左右。同时，因为对其进口截面进行了改造，所以其本体压损依然为I（M）OPa左右。考虑到改造工程量较大、需要的工期较长，将Cl改造安排在后期单独进行。7结束语水泥厂烧成系统技改是一项系统工程，必须建立在对标定参数进行合理的技术分析，以及反求计算、技术推演的基础上，确定系统中的问题，然后才能据此设计出具体的、有针对性的改造方案。水泥生产发展到今天，其技术已经非常成熟，任何方案都应该有详实准确的理论依据作为技术支撑。也许最终的改造方案很简单，但其推演过程却必须是详细且全面的，才能确保改造方案合理。我公司现有一条2500td熟料新型干法水泥熟料生产线，自12
16、月建成投产以来，Cl出口负压在-7200Pa左右，分解炉出口负压高达-1700Pa左右，预热器阻力偏大，高温风机拉风量偏大，导致熟料煨烧困难，熟料电耗高等问题，严重制约窑系统产量进一步发挥，为了解决系统阻力问题，年初利用大修机会对分解炉鹅颈管，窑尾烟室下料斜坡，C4下料管入分解炉下部进行一系列技改，技改效果显著。01存在的问题（1）前期对分解炉鹅颈管技改，但分解炉鹅颈管弯头角度偏小，鹅颈管弯头两侧存在结皮及积料，影响系统通风。（2）C5下料管入窑物料抛撒在窑尾烟室斜坡上,C5下料管物料进入窑尾烟室后，容易产生扬尘，烟室斜坡处存在积料现象，造成窑炉通风阻力较大，影响窑煨烧能力的发挥。(3)C4下
17、料管物料分三路进分解炉，一路从分解炉中部进入，由于中部下料管无翻板阀，存在窜风现象。另一路从分解炉下部两侧进入分解炉。由于脱硝技改，分解炉进三次风由之前的两侧进风改为一侧进风，C4下料管下部物料一侧分料到分解炉锥部，后期使用效果不佳，此处未分料。C4下料管物料只从中部和下部一侧分料进入分解炉,这样导致C,入分解炉物料分散不均匀及下料波动，影响分解炉分解效率。02技改措施针对存在问题，我公司利用2021年年初检修机会，对预热器系统实施降阻技改。主要分三步实施：将分解炉鹅颈管弯头倒“V”处改造，剔除倒“V”处部分浇注料，将倒“V”型弯头整体下降200mm,并对弯头两侧扩大处理，重新补焊锚固件，增加
18、100mm厚硅钙板，重新打抗结皮浇注料，见图K技改后分解炉倒“V”型低端到高端距离由之前的3900mm增加到4100mmo另外对容易产生结皮部位增加一组空气炮，自动循环控制时间，减少结皮的产生。通过对分解炉鹅颈管倒“V”型角度扩大处理后，达到降低分解炉阻力的目的。(2)将窑尾烟室下料斜坡整体沿原斜坡平行方向下落200mm,形成一个宽100Omm的下料斜槽，为确保拱顶到斜坡垂直距离尽可能增大，斜坡分三个倾斜角度平缓过渡入窑。上段大约50；中段以两头保证15Omm衬厚为控制基准，实际倾斜角度大约40。；下段即100Omm左右长的入料舌头约以30。的倾斜角度入窑，相应地把入料舌头浇注料厚度降低，以增
19、大倾度。斜坡中段及进料舌头段各设置1个空气炮，自动循环控制时间，减少此处积料及结皮。烟室溜槽上部增加一个捅料孔，以便于结皮积料检查处理。C5入窑下料管沿烟室溜槽适当下沉200mm,剔除之前预留台阶，尽可能与烟室溜槽一条线上，减少此处扬尘的产生。烟室拱顶及下料管技改前后对比见图2,烟室斜坡浇注料技改见图3o(3)将C4下料管入分解炉下部增加一个三通阀，在三次风管上部重新制作撒料台，撒料台角度设计为5。，见图4。将部分物料从分解炉中部下料改为分解炉下部两侧入料，提高物料分散度和稳定性，同时利用原C4下料管上两个微动翻板阀解决了下料管窜风问题，从而提高分解炉效率，杜绝分解炉中部下料管窜风的问题得以解
20、决。C4下料管技改前后现场对比见图5。技改前技改后图1鹅颈管技改前后对比参数G出口 负压 IPaC法口 负压 /Pa分解炉 出口 负压/P*现S风机 电流俱熟料 产Ift /Wd)熟料电耗 /(kWht)曲前7 4045 962I 77515133 10031.6技改后6 4465 301I 138137.53 25028.4下降958661637131503.2*1技改前后t对比技改加技改后技改倩技改后图3峭室斜坡演注科技改图2姻室拱顶及下料量技改前后对比图6技改IR后中控善面03技改效果技改前后参数对比见表1,技改前后中控室画面对比见图6。通过本次技改后，预热器阻力大问题已得到解决，预热器C出口负压下降950Pa左右，分解炉出口负压下降60OPa左右，高温风机电流下降13A左右，较技改前高温风机每小时节电121.6kWh,年节约电费：121.6x24x300x0.37=32.39万兀
