煤粉计量输送系统的优化及节能效果分析

颜新传 刘继斌

葛洲坝集团水泥公司，湖北 荆门 448000

煤粉计量输送系统的优化及节能效果分析

颜新传 刘继斌

葛洲坝集团水泥公司，湖北 荆门 448000

5 000 t/d熟料生产线煤粉计量输送系统优化前，风机、电机和送煤管道设计富余量偏大，电耗偏高；料气比偏小，风量配置不合理，入窑炉冷风量偏大，热耗高；燃烧器、风机、送煤管道系统工艺不匹配，窑尾输送管道内径偏大，煤粉易沉积，煤粉输送不稳定，系统温度波动大。经优化后，窑系统每年少用煤近4 000 t，节电近100万kWh。

煤粉 计量 输送 设计 能耗

0 引言

煤粉计量和输送设备连续稳定运行，是稳定窑热工制度、提高产量、降低煤耗、保证连续稳定运行的关键因素之一。比较我公司5 000 t/d熟料生产线煤粉计量输送系统的实际运行参数和设计参数，发现原设计存在很大的节能技改空间。在更换燃烧器、改变系统配置后，窑系统每年少用煤近4 000 t，节电近100万kWh。本文就该系统的优化措施及效果进行分析。

1 工艺参数和设备

该生产线设计熟料热耗3 011 kJ/kg，烧成燃煤热值Qnet.ar=20 900～23 000 kJ/kg。煤粉制备系统布置在窑头，利用篦冷机热风烘干，煤粉仓至窑头燃烧器输送距离为：水平60 m，高度8 m，弯头5个；煤粉仓至分解炉燃烧器输送距离：水平84 m，高度16 m，弯头6个。据此计算煤粉计量和输送系统主要设备参数如表1所示。

实际煤粉输送、燃烧系统配置情况如表2所示。

窑头送煤管道：Ф245 mm×8 mm；窑尾送煤管道：主管道Ф351 mm×8 mm，分支管道一Ф245 mm ×8 mm，分支管道二Ф245 mm×8 mm。

燃烧器：窑头：SR2-15Y/F四通道煤粉燃烧器；窑尾：两根单通道管式燃烧器。

2 系统存在的问题

表1 煤粉计量和输送系统主要设备参数

表2 实际煤粉输送和燃烧系统配置情况

比较表1、表2，发现该系统存在以下问题：

（1）风机、电机和送煤管道设计富余量偏大，电耗偏高。

（2）料气比偏小，风量配置不合理，入窑炉冷风量偏大，热耗高。

（3）燃烧器、风机、送煤管道系统工艺不匹配，窑尾输送管道内径偏大，煤粉易沉积，煤粉输送不稳定，系统温度波动大。

3 改造后煤粉燃烧器及系统配置情况

针对存在的以上问题，我们重新配置了系统的动力设备、更换了燃烧器和输送管道。优化后的系统参数见表3。

表3 改造后煤粉计量输送系统的配置情况

窑头送煤管道：内径Ф194 mm×8mm；窑尾送煤管道：主管道Ф273 mm×10 mm，分支管道一Ф194 mm×10mm，分支管道二Ф194 mm×10 mm。

燃烧器：窑头：HJGX-530B四通道煤粉燃烧器；窑尾：两根单通道多股旋流燃烧器。

4 系统能耗计算

4.1 电耗

根据改造前后设备配置系统装机功率降低147 kW，按照窑系统年运转率90%、负荷85%计算，年节电98.24万kWh。

4.2 熟料烧成热耗

在系统用煤量不变的前提下，烧成系统所需要的总风量是不变的。一次风量增加，二、三次风量必然减少，窑及分解炉系统从冷却机回收的热量减少，而这部分热量必须由煤粉来补充，即熟料热耗必然升高。

（1）改造前后窑头一次风量减少4 302 Nm3/h，即入窑二次风量增加4 302 Nm3/h，熟料烧成热耗的变化计算如下：

回转窑一次风显热：Q1=△V1×T1×C1

式中：△V1—一次风量的差，4 302 m3/h；

T1—入窑一次风温度，30 ℃；

C1—30 ℃时空气的比热值，1.298 kJ/(m3·℃)。Q1=0.17×106 kJ/h

回转窑二次风显热：Q2=△V1×T2×C2

式中：T2—入窑二次风温度，1 100 ℃；

C2—1 100 ℃时空气的平均恒压比热值，1.425 kJ/(m3·℃)

Q2=6.74×106 kJ/h

因此窑头煤粉输送系统改造后热耗降低Q2-Q1=6.57×106 kJ/h，即单位熟料热耗降低26.28 kJ/kg。

（2）改造后分解炉煤粉输送风量降低8 640-4 800=3 840 Nm3/h，即入炉三次风量增加3 840 Nm3/h。当三次风温度为950 ℃时，空气的平均比热值为1.407 kJ/(m3·℃)，计算得：

分解炉一次风显热Q3=0.15×106 kJ/h分解炉三次风显热Q4=5.13×106 kJ/h单位熟料热耗降低Q4-Q3=4.98×106 kJ/h，即19.92 kJ/kg。

（3）单位熟料热耗合计降低26.28+19.92= 46.2 kJ/kg，改造后单位熟料实物煤耗降低2 kg，按窑系统年运转率90%、熟料日产量6 000 t、煤热值Qnet.ar=23 000 kJ/kg计算，窑系统每年少用煤3 959 t。

综上所述，燃烧器及煤粉输送系统改造后，对于5 000 t/d生产线能耗比较见表4（实际产量按6 000 t/d计算）。

表4 5 000 t/d生产线改造前后能耗比

5 结束语

本次改造证明，煤粉燃烧器及煤粉输送系统的设计要考虑煤粉的浓度，按3～6 kg/m3考虑；输送系统料气比3～5，输送距离较近取≥4.0，距离较远的取≥3；合理选择管道风速，优化管道配置，尽可能降低系统配风量，可以取得较好的节能效果。

2015-09-02）

TQ172.625.3

B

1008-0473(2015)06-0027-02

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.06.005