煅烧回转窑烟气管道负压损失的改进

付明录|文

回转窑烟气管道负压的损失，造成回转窑工况恶化、石油焦实收率和品质低下、设备腐蚀严重等问题，找出了造成该现象的根本原因，通过对冷却窑排气烟道、窑头密封、窑转速等探索改进，达到预期的效果。

作为阳极生产用的延迟石油焦,需经过高温煅烧后才能用于配料。目前国内石油焦煅烧设备一般采用罐式煅烧炉或回转窑。

一般而言,煅烧工序设备选型由阳极建设规模而定,建设规模小,选择罐式煅烧炉比较合适;建设规模大,选择回转窑较好。某公司的两个系列共57万吨/铝.年产能；配套炭素厂产能30万吨/年。所以选择采用两台Ф3.43米×67.1米回转窑煅烧,可以满足整个阳极生产的需要。虽然自投运以来正常运行，但是需要解决的小问题仍然很多，像设计的各项指标均未达到预期的目标等，笔者现将存在的问题和现状进行分析，并提出改进的措施。

存在的问题和现状

煅后焦实收率低。回转窑的煅烧实收率设计值大于等于72%，期望值73%，实际值仅为71%。采取了控制原料、降低烧损等措施，但仍然无法提高实收率。

产品质量低。回转窑投料量保持在25～28吨/小时。煅后焦理化指标：粉末比电阻490～550μΩ.m、真比重2.01～2.03克/平方厘米。粉末电阻率波动较小，真密度指标波动较大。

冷却窑负压低。冷却窑出口负压设计要求-100～-250帕。实际正常生产情况下，冷却窑负压在-20～-80帕范围波动，且有时经常出现正压，影响冷却窑收尘风机正常运行，燃烧带位置难以控制同时造成冷却窑头、尾部粉料及蒸汽外喷。每班每窑从下料溜管处外喷的煅后焦约300千克，造成物料大量损失。

煅烧带位置靠近窑头7.4米左右，而设计的煅烧带位置在22米处。

燃烧室负压偏小在-128帕。

燃烧室不能充分燃烧含尘烟气。回转窑后配置U型燃烧室，烟气中粉尘、挥发份不能充分燃烧，燃烧室底部积灰深度达到1米以上，大部分粉尘被吸入锅炉和脱硫塔内，然后从烟囱排向大气，造成环境污染。

三次风嘴使用寿命短，风嘴烧损频繁，使用寿命平均在3个月，助燃风嘴烧损后，严重影响窑内煅烧带的控制，且维修周期较长。

窑头温度高。回转窑窑头温度设计小于等于900℃，后根据生产情况修改为小于等于1150℃。但实际回转窑窑头扬料、造成窑头温度高达1300℃，2013年，回转窑窑头平均温度实际达到了1250℃。2012年至今，因窑头烧损两台窑已各维修两次。另外因高温窑头罩出现烧损变形乃至氧化穿透的现象。

冷却窑排汽烟道积灰量大，烟道腐蚀严重。冷却窑多管旋风除尘器因除尘效果差，烟气中含尘量大，运动过程中会出现沉淀，运行一段时间后大量聚集在管道内，还易造成管道腐蚀，目前管道接近报废。每两个月需停产清理集料一次，耗时7天，每次清理出的粉尘达30吨/台。

现状和问题的原因分析

因冷却窑排汽烟道过长、弯头太多，造成气体阻力较大，流速降低，气体中的焦粉处于层流状态而下沉形成积料。另外因引风机出口烟道阻力较大造成引风机全压下降，除尘器内气体流速降低，导致除尘效率随之下降。同时引风机全压降低后造成冷却窑内负压也下降，当料量和温度波动时窑内甚至出现正压，也就出现喷汽和喷料现象。另外因冷却窑负压较低，飞扬的焦粉部分排走和二次燃烧，加之石油焦在回转窑内煅烧时间太长，填充率太高造成烧损增大，实收率和品质下降，同时引起回转窑煅烧带无法控制。

改进措施方法

通过理论分析，造成冷却窑负压不足的主要原因是冷却窑排汽管道过长，弯头过多，阻力较大，从而造成冷却窑引风机全压过低，冷却窑生产负压小于最低值-100帕要求。据此，2014年5月，在1#、2#窑上对排汽烟道等进行了改造。

将排汽管道弯头进行优化，按照现场的位置取消了5处弯头，减少阻力，在出口20米处将烟道截断、开口，蒸汽直接外排，增加了排汽管道中积灰的清灰口。

将回转窑窑头进行了密封，减少野风的进入，以此降低煅烧后的高温焦粒再次燃烧的损失。

为了降低冷却窑内煅后焦的飞扬，将原喷水嘴向内延伸了1米，同时将提料板高度依次梯减50毫米。

提高回转窑转速，石油焦在回转窑内煅烧时间取决于窑的转速，现将回转窑转速由每分钟1.1转提高到1.6转。

改进后达到的效果

将排汽管道弯头进行优化后烟道阻力减小，冷却窑负压明显提高，当风门开度在100%时，窑内负压能达到-300帕左右，当开度在40%时，负压仍然能达到-120帕，完全满足生产需求，通过两个月的运行，主要效果表现如下。

煅烧带位置在22米处，达到设计最佳位置，且煅烧带位置和长度可根据需要调控自如，助燃风嘴处温度下降100℃左右，提高了风嘴寿命。

回转窑消除了冷却窑内焦粉倒流飞扬和野风的进入，防止二次燃烧现象发生，回转窑内火焰清晰，能见度得以提高，通透到底，证明窑内挥发份燃烧彻底（见下图）。

回转窑窑内温度运行良好，煅烧带温度降到1300℃以下，窑头温度在1000℃左右，基本消除了冷却窑内焦粉倒流飞扬二次燃烧现象，窑头温度明显下降，温度下降100℃左右，提高了窑头耐火材料寿命，减轻了窑头钢材的氧化速度。

冷却窑返料情况改善，冷却窑负压得以提高，始终高于回转窑窑头负压10～20帕，冷却窑内飞扬的焦粉能有效被收走，未出现返料、漏料、喷汽现象，每班收集的漏料大约只有两千克左右，较以往有较大改善。

烟道积灰减少，冷却窑排汽阻力降低，流速增大，多管旋风除尘器除尘效果大大改善，从排汽中检测，粉尘浓度小于20毫克/立方米，符合环保指标要求，烟囱消除冒烟现象。在停窑检修期间对烟道进行了一次清灰，基本没有积灰结块现象，共清理出约200千克灰尘，满足生产需求。

锅炉排烟温度降低，从以前的200℃将低到180℃，下游的脱硫塔工况得以改善，炉内积灰现象减少，热效率得以提高。

窑尾温度满足工艺要求，窑尾负压：-57帕，温度822℃，效果明显。

回转窑引风机功率降低，窑况改善，煅烧带后移，窑内阻力相应减小，引风机负荷得以降低，电机功率也得以降低，电流由原来的59安，降到30安，功率降低了290千瓦。冷却窑引风机风门开度从原来的100%，降低到目前的40%，功率降低了30千瓦。

煅后焦的理化指标提高，煅烧带后移后、煅烧带距离增长，填充率降低，石油焦煅烧彻底，比电阻从原来的平均520μΩ.m降低到490μΩ.m，真比重从原来的2.01～2.03克/立方厘米提高到现在的2.05～2.06克/立方厘米，全水分从原来的0.11%降低到0.09%，理化指标得以提高，达到一级品要求。

石油焦实收率提高，冷却窑负压提高，飞扬的焦粉基本被旋风除尘器回收，窑头高温焦粒二次燃烧损失减少；煅烧带后移预热带相对缩短，石油焦煅烧时间缩短，石油焦燃烧损失降低；冷却窑漏料现象基本消除，石油焦实收率从以前的71%提升到72.5%。

经济效益分析

1.直接效益

1.1 实收率提高

年生产煅后焦22万吨，目前价格2194元/吨，效益如下：

S1=22×104×(0.75-0.71)×2194=724.02万元

1.2 引风机能耗

回转窑引风机功率降低了290千瓦，冷却窑引风机功率降低了30千瓦，年运转率80%，电费0.31元/千瓦·时（不含税）。效益如下：

S2=（290+30）×2×365×24×0.31=139.04万元

2.间接效益

2.1 回转窑内衬修理

窑头温度和风嘴温度降低，寿命得以提高，维修费相应降低

2.2 煅后焦理化指标的提高

比电阻降低，相应炭块电阻降低，电解直流电耗也就降低（比电阻每降低1μΩ.m，阳极压降降低0.5毫伏，吨铝可降低直流电耗1.5千瓦·时）；真比重提高，炭块比重也得以提高，电解生产掉渣率降低，阳极毛耗也就降低。