12000t/d水泥熟料生產線三次風管的優化改造*

張宗見，軒紅鐘，張長樂，李志強，徐寅生

（安徽海螺建材設計研究院有限責任公司，安徽 蕪湖 241070）

0 引言

分解爐是水泥預分解窯熟料煅燒耦合實現燃料燃燒、傳熱傳質、碳酸鹽分解和污染控制的關鍵裝置，而三次風與煤料的合理匹配直接影響分解爐內燃料燃燒、生料分解和污染物釋放性能。本文通過分析W工廠12000t/d水泥熟料線三次風管運行中存在的問題，通過分析計算，提出三次風管優化改造具體措施。

1 三次風管原始設計及運行存在問題

該生產線原始設計三次風管分風脫氮，分上下兩層（每層兩路），共四路進入分解爐（便于底部形成還原區域），見圖1。實際生產中，由于該種操作分解爐內存在大量的煤粉不完全燃燒，分解爐出口CO含量很高，業主為確保煤粉在爐內的充分燃燒，上部分風閥門已關閉（不再使用），只有下面兩路風進入分解爐。

在燒成系統穩定運行工況下，2017年與2018年我公司分別兩次對該生產線三次風管運行參數進行熱工標定檢測，并結合業主公司反饋，查找三次風管運行情況及存在問題。表1為兩次熱工標定期間三次風管運行情況，由表1可見：

圖1 原始設計的三次風管入分解爐走向布置圖

（1）標定期間三次風壓力為-800 Pa（三次風管清料后短期可控制在-500 Pa），一般控制在-300 Pa以內，說明目前運行中三次風管阻力偏大；另外，據工廠反饋，窯正常運行期間三次風管有積料存在，大約1.0 m左右厚度。

（2）經業主公司反饋，目前三次風管（上部）分風處閘閥關閉，三次風全部進入分解爐錐部供風。該處存在直角彎頭，影響入爐三次風通暢，增加系統阻力；

（3）結合標定數據計算，三次風管主管道風速為27.5m/s；入爐三次風截面風速約為34.3m/s，一般三次風設計風速為17～20m/s，說明三次風速偏大。

（4）分析目前三次風速偏高原因，最初設計三次風分上下兩層，四路進入分解爐，但目前操作中，為確保煤粉在爐內的充分燃燒，上部分風已關閉（不再使用），只有下面兩路風入爐。最終，入爐三次風管（支管）截面風速增加。

表1 標定期間三次風管截面風速

2 三次風管優化改造方案

針對該12000t/d生產線三次風管目前運行情況及存在的問題，提出以下三次風管改造技術方案。

2.1 方案一

三次風管局部優化改造（保持單根主風管不變），見表2。

表2 三次風管截面風速核算表

（1）眾所周知，阻力與風速成平方關系，通過核算該生產線三次風管風速明顯偏大。該生產線三次風管截面風速核算數據表明，原始設計三次風速為32.50m/s，較一般設計值25～280m/s為高。

（2）建議將三次風管局部由目前的有效內經30470 mm擴徑至30700 mm，底部三次風支管有效直徑由目前的20200 mm擴徑至30000 mm（入爐三次風速控制在200m/s左右）。

（3）另外，對上部、下部三次風管彎頭走向進行技改，以確保三次風管平滑過渡進入分解爐內，減少系統阻力，增加窯尾系統的通風。

（4）通過以上三次風管的局部改造，根據沿程阻力及局部阻力核算，技改后三次風管阻力約降低300 Pa。局部改造后的三次風管示意圖見圖2。

圖2 三次風管局部改造示意圖

2.2 方案二

單三次風管技改為雙三次風管，具體風管參數核算和對比見表3，4。

實施單三次風管技改為雙三次風管，建議可參照Y工廠1200000t/d熟料線的三次風管取風設計思想，即三次風從窯頭罩分兩路取風，三次風速按照25.0 m/s左右設計，三次風管有效直徑為2740mm。窯頭罩取風位置及三次風入爐風管布置見圖3。

圖3 雙三次風管取風示意圖

表3 三次風管核算表

表4 12000t/d線三次風管對比表

3 改造效果

綜合考慮技改施工周期、工程總量及預期改造效果，該生產線三次風管技術改造按照方案一實施，即保持三次風主風管單根不變，對窯頭取風口三次風管前段擴徑改造、三次風主風管后段擴徑改造、三次風底部支路風管擴徑改造，并對底部風管彎頭進行改造。在實際生產中，將上部三次風分風停止使用，只使用底部支路三次風進入分解爐。預期改造后三次幾管壓力由改造前的-800 Pa降為改造后的-500 Pa，三次風管阻力明顯降低。為進一步降低窯尾系統阻力，增加窯尾系統的通風，確保煤粉在分解爐內充分燃燒提供了足夠的熱負荷、保證了分解爐對生料的預分解能力，增加了入窯生料分解率。