12000t/d水泥熟料生产线三次风管的优化改造*

张宗见，轩红钟，张长乐，李志强，徐寅生

（安徽海螺建材设计研究院有限责任公司，安徽 芜湖 241070）

0 引言

分解炉是水泥预分解窑熟料煅烧耦合实现燃料燃烧、传热传质、碳酸盐分解和污染控制的关键装置，而三次风与煤料的合理匹配直接影响分解炉内燃料燃烧、生料分解和污染物释放性能。本文通过分析W工厂12000t/d水泥熟料线三次风管运行中存在的问题，通过分析计算，提出三次风管优化改造具体措施。

1 三次风管原始设计及运行存在问题

该生产线原始设计三次风管分风脱氮，分上下两层（每层两路），共四路进入分解炉（便于底部形成还原区域），见图1。实际生产中，由于该种操作分解炉内存在大量的煤粉不完全燃烧，分解炉出口CO含量很高，业主为确保煤粉在炉内的充分燃烧，上部分风阀门已关闭（不再使用），只有下面两路风进入分解炉。

在烧成系统稳定运行工况下，2017年与2018年我公司分别两次对该生产线三次风管运行参数进行热工标定检测，并结合业主公司反馈，查找三次风管运行情况及存在问题。表1为两次热工标定期间三次风管运行情况，由表1可见：

图1 原始设计的三次风管入分解炉走向布置图

（1）标定期间三次风压力为-800 Pa（三次风管清料后短期可控制在-500 Pa），一般控制在-300 Pa以内，说明目前运行中三次风管阻力偏大；另外，据工厂反馈，窑正常运行期间三次风管有积料存在，大约1.0 m左右厚度。

（2）经业主公司反馈，目前三次风管（上部）分风处闸阀关闭，三次风全部进入分解炉锥部供风。该处存在直角弯头，影响入炉三次风通畅，增加系统阻力；

（3）结合标定数据计算，三次风管主管道风速为27.5m/s；入炉三次风截面风速约为34.3m/s，一般三次风设计风速为17～20m/s，说明三次风速偏大。

（4）分析目前三次风速偏高原因，最初设计三次风分上下两层，四路进入分解炉，但目前操作中，为确保煤粉在炉内的充分燃烧，上部分风已关闭（不再使用），只有下面两路风入炉。最终，入炉三次风管（支管）截面风速增加。

表1 标定期间三次风管截面风速

2 三次风管优化改造方案

针对该12000t/d生产线三次风管目前运行情况及存在的问题，提出以下三次风管改造技术方案。

2.1 方案一

三次风管局部优化改造（保持单根主风管不变），见表2。

表2 三次风管截面风速核算表

（1）众所周知，阻力与风速成平方关系，通过核算该生产线三次风管风速明显偏大。该生产线三次风管截面风速核算数据表明，原始设计三次风速为32.50m/s，较一般设计值25～280m/s为高。

（2）建议将三次风管局部由目前的有效内经30470 mm扩径至30700 mm，底部三次风支管有效直径由目前的20200 mm扩径至30000 mm（入炉三次风速控制在200m/s左右）。

（3）另外，对上部、下部三次风管弯头走向进行技改，以确保三次风管平滑过渡进入分解炉内，减少系统阻力，增加窑尾系统的通风。

（4）通过以上三次风管的局部改造，根据沿程阻力及局部阻力核算，技改后三次风管阻力约降低300 Pa。局部改造后的三次风管示意图见图2。

图2 三次风管局部改造示意图

2.2 方案二

单三次风管技改为双三次风管，具体风管参数核算和对比见表3，4。

实施单三次风管技改为双三次风管，建议可参照Y工厂1200000t/d熟料线的三次风管取风设计思想，即三次风从窑头罩分两路取风，三次风速按照25.0 m/s左右设计，三次风管有效直径为2740mm。窑头罩取风位置及三次风入炉风管布置见图3。

图3 双三次风管取风示意图

表3 三次风管核算表

表4 12000t/d线三次风管对比表

3 改造效果

综合考虑技改施工周期、工程总量及预期改造效果，该生产线三次风管技术改造按照方案一实施，即保持三次风主风管单根不变，对窑头取风口三次风管前段扩径改造、三次风主风管后段扩径改造、三次风底部支路风管扩径改造，并对底部风管弯头进行改造。在实际生产中，将上部三次风分风停止使用，只使用底部支路三次风进入分解炉。预期改造后三次几管压力由改造前的-800 Pa降为改造后的-500 Pa，三次风管阻力明显降低。为进一步降低窑尾系统阻力，增加窑尾系统的通风，确保煤粉在分解炉内充分燃烧提供了足够的热负荷、保证了分解炉对生料的预分解能力，增加了入窑生料分解率。