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５０００ｔ／ｄ熟料生产线ＴＤＦ炉缺陷浅析2008-5-14作者:作者：方仕鹏安徽池州海螺水泥股份有限公司我公司有２条５０００ｔ／ｄ熟料生产线，是由天津水泥设计研究院设计的，于２００２年投产。因为各方面原因，运行效果不很理想，尤其窑系统波动较大，我们利用检修机会多次对系统改造，取得了一定成绩，在此作一总结。１系统存在的问题１）窑尾烟室不时有正压喷灰现象，严重时烟室密封处漏红料。２）预热器系统阻力高，负压波动较大，分解炉出口温度很不稳定。在产量达到５０００ｔ／ｄ时，预热器出口压力达到－５８００～－６０００Ｐａ，压阻不定期出现４００～６００Ｐａ的波动，Ｃ３～Ｃ５锥部压力波动最为明显。３）Ｃ５出口温度（一般在９００～９１０℃）比分解炉出口温度（一般控制在８８０～８９０℃）要高１０～１５℃，表明煤粉存在后燃现象。伴随系统压力波动，预热器出口不时出现ＣＯ（０．１％～２．０％），严重时造成窑尾电除尘器跳停。４）窑头罩负压难以控制，窑头废气温度长期在３２０℃左右，危害窑头排风机的安全运行。５）熟料质量不稳定，黄心料难以消除，ｆＣａＯ极易超标。通过综合分析，认为该分解炉设计有一定缺陷，炉内流场不合理，预热器系统塌料，造成上述现象。２问题分析２．１分解炉流场分析ＴＤＦ分解炉是在ＤＤ炉基础上改造的，带有双缩口，锥部近壁区轴向风速的分布规律为纯喷腾流，表现为近壁区的回流区和涡流区（如图１所示）。回流会造成物料的大量返混，对物料的分散和均布产生不良影响，恶化燃烧与分解反应的环境。两股三次风入炉后，炉内气流运动相当于水平方向流与垂直喷腾流的简单迭加，两者间相互干扰减弱，炉内不会出现旋流，所以炉壁区域风速极低。Ｃ４物料入炉后，大部分物料会贴壁运动，存在明显的中稀边浓现象，物料在炉内均布性欠佳。边壁区风速低，物料浓度高，容易塌料；而炉内中心区轴向风速很大，径向和切向风速很低，进入中心区的物料难以向壁面迁移，很快被中心气流携出。物料在炉内停留时间很短，返混基本只出现在底部锥体部分，在中部缩口上方基本没有物料返落现象。气体和物料停留时间过短，燃烧与反应环境不理想，容易产生不完全燃烧现象。根据设计资料，该分解炉规格为Φ７．４ｍ×２７ｍ，有效容积为８４８ｍ３，生料在炉内停留时间仅２．３５ｓ，比其他类型分解炉低得多，难以满足生料分解和煤粉完全燃烧的要求。炉双缩口的作用，尤其是中部缩口对改善物料分布效果不明显，锥部返混物料完全依赖于缩口处的喷腾风速带起。根据理论计算，窑尾缩口处风速应达到２５～３０ｍ／ｓ。实际上受分解炉物料返混和三次风的影响，抑制了窑内通风，缩口风速达不到２５ｍ／ｓ。锥部的高浓度返混物料因无法被完全带起，会不定期的产生塌料现象。２．２窑系统异常现象分析炉内塌料导致大量未分解的生料进入窑内，在窑尾分解产生大量的ＣＯ２，恶化窑的煅烧，所以烧出的熟料质量很差，窑产量很低，并且窑头容易窜生料。这种结粒不均的熟料进入篦冷机后，冷却效果很差，导致二次风温很低，窑头废气温度反而很高，无疑增加了窑头排风机的负荷，即便风机满负荷运行，窑头罩还是经常有正压现象。分解炉设计阻力为１２００～１５００Ｐａ，但在实际运行中，受锥部物料返混塌料和三次风的影响，对窑内通风阻滞作用较明显，系统阻力增高，炉出口负压一般达到２０００～２４００Ｐａ。据了解，这种窑系统阻力普遍偏高，产量达到５０００ｔ／ｄ时，预热器出口压损会达到６０００Ｐａ，这是其分解炉的结构所决定的。在塌料现象发生时，窑尾出现正压，甚至倒红料，烧坏窑尾密封石墨块。我公司２号窑曾发生一次严重塌料，２ｍｉｎ内窑电流从正常的６００～７００Ａ下降到１００Ａ左右，生料粉将窑头电除尘器拉链机压死，被迫止料烘窑。窑尾出现的大量ＣＯ２，还导致窑内通风受抑制，造成入窑二次风的风量减少，窑头火焰外逼，导致黄心料的出现。窑尾温度一般不高，在９００℃左右，也是炉内塌料和窑尾物料发生分解反应大量吸热的反证。同时因为物料入炉后，边壁区大量物料返混易塌料，中心区物料很快被气流携带走，所以发生碳酸盐分解反应的物料量变化大，需要的热量不稳定，分解炉出口温度波动很大，难以稳定。进而导致未分解的物料入窑，窑工况紊乱。窑尾密封采用石墨块式密封，漏风现象极其严重。根据一、二线现场实际标定数据，窑尾烟室处氧含量高达５％～８％，完全由窑尾大量漏风造成，必须进行彻底改造（如采用气缸压紧式密封），窑尾氧含量能达到正常的１％～２％。有的公司在窑运行一段时间后，分解炉下部缩口浇注料磨损导致内径增大，风速更低，塌料现象日益严重，几乎无法维持正常生产。据了解，有的厂为保证出窑熟料质量，将分解炉出口温度控制很高，达到９５０℃甚至１０００℃以上，熟料质量会有所好转。但这样不能解决分解炉的物料返混塌料问题，反而造成系统严重结皮，旋风筒极容易堵料，得不偿失。３解决方法将ＴＤＦ炉和ＤＤ炉作个比较：ＤＤ炉上撒料箱位于三次风入口上方，而ＴＤＦ炉上Ｃ４下料处设有２个撒料箱（见图１），其中低位撒料箱２位置不尽合理，高点撒料箱１也仅有部分处于三次风上方，物料入炉后在涡流作用下塌料。笔者了解到部分厂为解决分解炉的塌料问题，主要采取缩小窑尾缩口直径和关小三次风挡板的方法。其目的是提高分解炉锥部喷腾风速，强行将返混物料带起，避免塌料。缩小窑尾缩口直径或大幅关小三次风挡板后，窑工况会有所好转，产量一般维持在５０００～５２００ｔ／ｄ，系统压损达到６５００～７０００Ｐａ，熟料烧成工序电耗基本在３３～３６ｋＷｈ／ｔ。而采用其他形式分解炉的同规格窑，产量能达到５６００～５８００ｔ／ｈ，烧成工序电耗较优，一般在２７～２９ｋＷｈ／ｔ。要根本上解决塌料问题，还是从分解炉结构上着手。我们经过多次试验，将Ｃ４撒料箱移到三次风入口上方，两撒料箱上下布置或并作一个撒料箱，这样物料入炉后能很快分散并被三次风携带上升，不会到锥部返混进而塌料。我公司２号窑将撒料箱移位后，彻底解决了塌料现象，系统运行稳定，熟料ｆＣａＯ控制在１．０％以下，质量合格率保持在９２％以上。我们准备在１号窑检修时也进行分解炉改造，解决窑尾倒料问题。但是，ＴＤＦ分解炉固有的容积偏小，物料停留时间短及煤粉不完全燃烧的问题，还需要进一步探索改造。在分解炉出口拟增加鹅颈管，希望能够弥补该分解炉存在的缺陷，达到稳产、优质、高产和低消耗的目标。