水泥预分解窑熟料煅烧过程中,由于原燃料性能和数量的变化,窑尾、分解炉的热烟气的成分也频繁变化,若能适时在线连续测试及时调整烟气的数值,必将提高熟料质量,减少能耗和增加产量。
窑尾所在部位的物料温度一般超过900℃,高温含尘的烟气温度可达1200℃,此外生产中出现的碱、氯、硫等化合物循环富集,以致于一些熔融温度较低的碱氯、碱硫化合物呈现熔相,这些熔融化合物与高温熟料一起,易粘附在测试的取样点上,造成损坏,给测试取样带来困难。
图1 永久性的高温烟气连续测试装置
图2 回转取样管转动装置
此外,窑尾进料室的设计中考虑到烟气和物料的流动,进料室一般均较宽大,因此大型预分解窑尾烟气测试取样管长度一般超过4m,测试时需两个人操作,且取样时间不宜太长,时间过长,高温熔融窑料易阻塞取样管头。为此有些水泥生产厂家采用风冷却取样头,定期用压缩空气清吹,以避免阻塞。由于窑尾烟气粉尘浓度高,易磨蚀取样管,有的采用水冷,但必然增加取样管重量,且水需软化,以避免结垢阻塞。因此窑尾烟气很难做到连续测试,一般均是在热工标定或生产出现工况变化时,通过取样来检测分析原因。
德国Spenner 水泥公司的回转窑,采用褐煤和二次燃料作熟料煅烧燃料,再加上使用SNCR 喷氨以减少NOx的排放。此种生产状况变化较大,熟料质量、热耗和产量均难于控制。为此公司委托ENOTEC 公司安装连续测试高温烟气装置(图1)。ENOTEC 公司的专利产品——CEMETC 高温测试烟气装置,其测试取样器长探针可经传动装置在径向方向连续运转,以阻止取样头受煅烧时高温粘性物料粘结后阻塞而损坏(图2)。若出现停电或冷却空气泄漏,则200kg 重的取样头经气动装置沿导轨自动退出。所需压缩空气由专门设置的压缩空气罐储存。
此外,系统每三分钟清理一次。在冷却管内,为清除粘性物料阻塞,安装了定期运转和移动的气动冲击板(图3)。此外,拥有专利技术的传动和转动装置对冷却管进行连续转动和传动。在现场还安装了一套控制系统,一套PLC和热交换系统。该系统连续正常监测窑尾进料室,氧含量和未完全燃烧物如CO、CH4、NOx和SO2等,有助于生产操作人员控制烟气及旁路放风量及燃烧空气量,以达到熟料煅烧稳定、热耗低、产量高、质量优良的效果。