水泥厂烧成窑尾改造特点与方法

谭长明，苑明华，钱旺龙，许广丰

(南京西普水泥工程集团有限公司装备，南京 211100)

每一家水泥生产企业，都希望自家的生产线节能、高产，以降低自家产品成本，提高竞争力，这也就牵涉到了提产、降耗的改造工作。在实际的提产、降耗改造中，烧成窑尾的改造往往是难点所在，这涉及到原有烧成窑尾的空间、设计、高空作业等等各项工作。在此就烧成窑尾的改造布置方法进行浅要的探讨。在水泥厂的烧成窑尾改造中，技术改造方案根据业主所要求的提产幅度的不同、原框架及预热器结构的不同、要求施工周期的不同而不同。下面以2 500 t/d生产线为例进行介绍。

1 小规模改造

2 500 t/d生产线，标准产量为2 500 t/d，最大产量为2 750 t/d，这是设计过程中为了抵消各种不确定因素而预留的10%的富裕量[1]。那么一般该生产线可以提产到2 750 t/d，再往上提产，便会遇到各种各样的瓶颈问题。

在正常的生产线中，为了提产，一般会加大投料量，加大窑尾系统拉风，直到高温风机或尾排风机的极限为止，以达到烧成窑尾的最大产能。由于这类生产线经过业主各方面长期摸索，已经达到了该生产线的极限情况，解决现场所遇到各种难以处理的瓶颈之后逐步稳定下来，并且产量一般已经在2 800 t/d以上。

在这种生产线的改造中，一般具有可提产幅度较小、瓶颈多、改造风险大、预算少、施工周期短等特点。这类生产线改造的提产空间已经不大，并且受限于预算和施工周期的各种因素控制，不能有大量改变，而存在的瓶颈又比较多，因此改造难度是最大的。

另一种就是采用了一些较老的技术，以烟煤为基础设计而改用无烟煤，以高热值燃料设计而改用低热值燃料等等的这一类生产线，往往会存在着较为明显的瓶颈制约，一直难以提产，或者提产后生产线难以稳定。一般该类生产线对相应的瓶颈进行改造后，可以有较为明显的改造效果，投资回收周期短，有较好的改造收益。

例如RSP(Reinfored Suspension Preheater)炉采用了预燃技术，生料、三次风与燃料一同进入旋涡燃烧室，然后经旋涡分解室，一同向下运行进入混合室。由于连接旋涡分解室与混合室的风管内气流与物料均是向下运行，来源于回转窑出来的高温窑废气通过缩口产生喷腾运动，因此缩口大小很关键[2]。那么表现出来就是当产量降低时，风速降低，缩口的风速不足,不容易产生较好的喷腾效果，托不住物料而出现串料现象。尤其是部分生产线为了提产，故意将缩口放大，这就会导致该分解炉对低产量的适应性更加不适应。因此，鉴于以上所表现出的问题，一般会将预燃室拆除，将三次风直接通入分解炉内，改造成喷旋结合的HD(High Dual Spout Furnace)分解炉，可以完美地解决该问题。

在小规模提产中，还有一个有时不会引起人们注意，但如果处理起来，投入人力及资金非常少，却有时可以起到非常好的效果，那就是漏风现象。漏风是影响预热器系统的重大因素，会严重影响预热器的运行效果。在一些生产线的考察中，会遇到窑尾及预热器系统存在较严重的漏风问题，严重的甚至能够影响50 t/d产量及以上，因此检查膨胀节、人孔门、翻板阀等有可能漏风的地方是非常重要的。

2 中、大规模改造

2 500 t/d生产线如果想提产到5 000 t/d以上，这种产量翻番的提产就会进行比较大规模的改造了，这种改造大体有3种方法。

第一种方法是异地改造，那么对于设计人员来讲便是新设计了，与老的生产线不会有太多的牵连，这儿就不再赘述。

第二种方法是原有的设备全部拆除，需要继续使用原回转窑基础，那么就会涉及到预热器系统与回转窑间如何进行布置和连接的问题。如果改造中继续采用长径比为15的回转窑，那么便会根据回转窑的实际布置情况确定原预热器塔架是否保留，原塔架是否可以放置烟室和分解炉。如果改造中采用长径比为11～13的短窑[3]，那么大多数情况下原有预热器塔架可以继续保留，并将烟室和分解炉放置在原预热器塔架内。由于新的旋风筒直径大幅度扩大，原有的预热器塔架已经不能满足布置需求，便需要在旁边新建预热器塔架来放置新的旋风筒。

新塔架与原预热器塔架的错位布置以及如何连接是布置的难点和重点[4]。例如，一般分解炉出口的鹅颈管需要与C5(第5级旋风筒，以下简写为C5)进行连接，因此C5一般要放置在容易与分解炉方便连接的位置；另一方面，C5下料管需要连接到烟室，那么C5下料管如何顺畅连接，又是一个难点；再一方面，由于C5在新塔架内，与烟室的距离较远，并且为了保证物料的顺畅下滑，那么C5旋风筒所在平面的高度便会大幅度抬高，这会增加新塔架的高度和投资。C4旋风筒(第4级旋风筒，以下简写为C4)的放置又是另一个难点，由于最好的位置给了C5，而C4也要尽量靠近分解炉放置，并且需要方便布置C4下料管。如果布置较远，便会出现C4下料管角度难以保证或者C4旋风筒平台亦大幅度上抬，同样会增加新塔架的高度和投资。

第三种方法是保留原有设备，在旁边新建塔架，放置新的分解炉和新的旋风筒，并新增配套的高温风机系统。那么便会形成新旧的旋风筒有单独的高温风机，原有旋风筒与新旋风筒形成并联，直到将新旧系统的物料同时喂入分解炉内。这种方法并不常见，能耗一般难以下降，操作复杂，但可以降低投资，达到提产的目标。

3 结 语

在小规模改造中，一般技术老旧或者改变燃料而导致生产线出现瓶颈，难以继续提产降耗的情况，技术改造的成果会比较明显，投资回收周期短，建议进行改造，可以有效提升在水泥行业的竞争力；在生产线运行正常，已经超产10%以上的生产线，并且遇到多处较难处理的瓶颈的生产线，技术改造的投资会比较大，成果不太明显，投资回收周期较长，改造风险大，一般水泥设计院对其改造意愿也较低，建议通过自身及设计院寻找一些优化措施，做一些小范围的改动，达到提产降耗的目的。

在中、大规模改造中，第一种方法异地改造是效果最好，难度最小，往往投资最省的方式，但是也是审批最困难的方式；第二种方法拆除原有设备，新建塔架放置旋风筒方法的效果居于中间，但投资最高，并且投资高于第一种异地改造，但限于布置困难，位置没有异地改造优化，能耗指标相较异地改造也偏弱一些，但相较第三种方法效果好很多。第三种保留原设备，再并列一新塔架旋风筒系统的方法投资最省，但效果也最差，并且运行中对操作人员的要求也最高；综合考虑优缺点，推荐采用第一和第二种方法进行较大规模的改造。