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改进供煤系统提高窑产质量

浏览次数: 日期:2005年6月21日 21:53

改进供煤系统提高窑产质量

 

王伟刚 李童玉 郭宏武 何正凯 王炳东

 

  HB 水泥有限责任公司新扩建的 Ф 3.2 × 50m1000 t/d NSP 窑生产线于 2003 年 7 月投产。该窑头采用三通道燃烧器,供煤系统由转子式煤粉定量喂料机(定量喂料机、转子称及其控制系统的总称。以下同)、气料分离器、螺旋泵及罗茨风机及煤粉输送管道等组成。刚投产时,窑和分解炉的供煤量波动大,从中控系统显示的喂煤瞬时流量曲线来看,在设定流量不变的情况下,短时间内瞬时流量最大和最小差值可以达到 3t/h ,从同时期的煤风风机电流波动也可反证这一点,系统热工制度极不稳定,窑头经常喘气,火焰不稳定,时有黄粉料窜出前窑口,严重影响了窑系统的正常投产。

1 供煤量波动大的原因分析
  
该厂原供煤系统流程如图 1所示。

  由于煤粉输送管道中有两个 90 º 弯头,弯头阻力系数大,在同样的输送高度下增加了管道长度,管道输送阻力增大;分解炉送煤系统的罗茨风机其风量和风压偏低;风煤混合器结构不合理,在螺旋泵煤粉出口处气体呈高正压状态,给螺旋泵锁风增加难度,螺旋泵锁风效果不好、漏风严重;气料分离器容积和排气口(仅为 Φ 76mm )都偏小,难于起到气料分离作用;放散管接通至煤粉仓,当煤磨排风机运转时,靠袋式收尘器锥体处的刚性分格轮的漏风来泄放系统的残余正压。当煤磨排风机停止运转时,系统的残余正压无处泄放,放散管和气料分离器的膨胀仓很快就被煤粉填实。致使由螺旋泵漏入的风无法疏导并排放而直接窜入转子称影响了称量精度,继而窜入喂料机直至煤粉仓,使煤粉仓锥体处煤粉流态化,煤粉借助窜入风的残余正压从煤粉仓下部的螺旋闸板的缝隙处往外冒,既污染了闸板下方的设备和环境,又严重影响了喂料机的准确喂料。因而,供煤量尤其是分解炉的供煤量波动极大,中控室的电脑显示的窑和分解炉的瞬时喂煤量的记录曲线波动大,相邻峰的最大差值达 3t/h 。投产初期,分解炉用煤量设定值为 2.6t/h 时,实际波动值为 0.5 ~ 3.0t/h ,而且时有断煤现象。窑和预热器分解炉的热工制度混乱,窑系统无法正常投产,只好停窑对供煤系统改进和完善。

2 改进措施

  综上所述,造成供煤量波动的原因是多方面的,因而要采取综合治理的办法才行。

1) 降低煤粉管道输送阻力
  a 在保持曲率半径不变的前提下,将煤粉输送管道的两个 90 º 弯头改为 135 º。在降低 弯头的阻力系数的同时又减少了输送管道的长度,从而降低煤粉管道的输送阻力。
  b 将分解炉送煤系统的罗茨风机的转速提高,提高风机风量(详见表 1 ),降低煤粉输送浓度,减少煤粉在管道中的沉降机率,从而稳定并降低煤粉管道输送阻力。

      表 1 分解炉送煤系统的罗茨风机改造前后的对比

项目

型 号

转速 r/min

风量

m 3 /min

风 压

kPa

电机容量 kw

管道风速※ m/s

料风质量比※ kg/kg

备注

原设计

JTS-150

1150

20.5

29.4

18.5

~ 19.3

~ 2.7

窑系统亦用此规格

现改造

JTS-150

1380

25.5

29.4

22

~ 24.2

~ 2.2

 

建议

JTS-200

980

29.9

49.0

37

~ 28.3

~ 1.83

 

在熟料产量 1100t/d ,热耗 3553KJ/kg-sh ,煤粉热值 22990 KJ/kg 的条件下,未考虑系统漏风量时的计算值。

  根据有关资料介绍,煤粉输送时,管道风速应为 25 ~ 30m/s, 煤粉质量与输送空气质量比应不大于 2.5 : 1 。该厂分解炉送煤系统原设计罗茨风机风量 20.5m 3 /min ,输送管道内径为 Ф 150mm 。未考虑系统漏风量时,据计算,煤粉输送管的初速度仅为 19.3 m/s ,输送质量比为~( 2.7 : 1 ),偏高。实际运行时,螺旋泵等处难免会漏风,因而管道风速要减少,输送质量比要加大,有可能在水平输送管道下部出现断续的煤粉沉积,管道阻力会大幅度增加并出现一定程度的振荡。此时,螺旋泵等处漏风将进一步加大,相应煤粉输送用风量将减少,煤粉沉积现象将加重,管道阻力进一步增加。如此恶性循环下去。势必造成分解炉喂煤量的大幅度波动,煤粉从煤粉仓下部的螺旋闸板缝隙处喷出,严重污染了车间内的设备和空气。
  根据现场条件,我们决定在改进风煤混合器和螺旋泵以增强它们的锁风效果的同时,将分解炉送煤系统的罗茨风机的转速从 1150r/min 提至 1380r/min ,风机风量提为 25.5m 3 /min 。未考虑系统漏风量时,煤粉输送管的初速度为 24.2 m/s ,输送质量比为(~ 2.2 : 1 ),接近传统的推荐值。这样可以改善煤粉输送管的输送状态。建议 1000t/dNSP 熟料生产线的分解炉送煤系统的罗茨风机选用 JTS-200 ( 29.9 m 3 /min 、 49.0Kpa )。此时,煤粉输送管的初速度为 28.3 m/s ,输送质量比为(~ 1.83 : 1 ),在传统的推荐值范围内。据计算,此时的输送风量占分解炉燃煤空气需用量的 5 ~ 6 % ,属正常范围内。相对于分解炉送煤系统而言,窑送煤系统的输送高度小且距离短,窑头用煤量比分解炉少,输送质量比小。原配罗茨风机不变。

2) 改进风、煤混合器和螺旋泵以增强锁风效果。
  螺旋泵兼有是输送和锁风双重作用。其输送能力一般都大于计量系统的流量。如果螺旋泵煤粉出口处气体的压力过大的话,螺旋泵内难于形成有效的料封而会造成锁风失败。

a.改进风煤混合器以降低螺旋泵煤粉出口处气体的压力

  原设计的风煤混合器,其导料管呈垂直布置并将布满 Φ 15mm 园孔的多孔板错误地安装在混合器出口处。在系统运行时,在混合器内乃至螺旋泵煤粉出口处都呈高正压状态,这给螺旋泵锁风增加了难度。改进办法为:拆掉混合器出口处的多孔板使气路畅通;将导料管改为朝输送方向 45 º 布置;在混合器内安装一块导流板,该板前端气体风速控制在~ 30 m/s 。改造前后的风煤混合器如图 2 所示。风煤混合器改造后,在导流板前端~ 30 m/s 的喷射气流的作用下,在阻力增量不大的前提下使风煤混合流畅通了。此外,还大大地降低了导料管和螺旋泵煤粉出口处气体的压力,使之微正压状态,从而给螺旋泵锁风减轻了压力。

b.改进螺旋泵以提高其锁风能力

  当熟料产量 1100t/d 时,窑用煤粉3.3t/h ,分解炉用煤粉~ 4.2t/h 。该厂窑和分解炉送煤系统的螺旋泵规格都为 Φ 146 ( 720r/min,7.5kw ) , 其输送能力为~ 6t/h 。螺旋泵的选型是合理的。然而,螺旋泵原配的带配重的活门是上部带有弓形缺口的椭园板,风很容易从弓形缺口处窜入螺旋泵内而影响锁风效果。将活门改为完整的椭园板并适当增加配重量。另一方面,将出口端的螺旋叶片割掉长度为 60mm 的一段,使有利于在螺旋泵出口处形成料柱,提高锁风能力。

3)增大气料分离器的容积和排气口的直径

气料分离器由位于中心的煤粉溜管、位于四周的膨胀仓和位于顶部的排气口组成。由于煤粉定量喂料机的流体阻力远大于包括气料分离器、放散管及压力式袋式收尘器等组成的气料分离泄压系统,从螺旋泵处窜入的残气只能进入膨胀仓,在膨胀仓内气体压力降低、速度减慢。此时,残气中的煤粉的大部分被分离出来返回螺旋泵,少部分煤粉随残气从排气口排出。原设计气料分离器的容积和排气口的直径都偏小,气料分离器难于发挥作用。我们用根据现场条件将容积和排气口的直径都改大了的新的气料分离器取而代之。新、老气料分离器的结构和相关尺寸如图 3 和表 2 所示。

表 2  新老气料分离器的相关尺寸对照

 

D 1

D 2

D 3

H 1

H 2

H 3

L

膨胀仓体积( m 3 )

锥体角度

老装置

Φ 520

Φ 200

Φ 76

260

120

60

166

0.027

67 º

新装置

Φ 900

Φ 200

Φ 150

520

120

60

240

0.159

60 º

4 )设置压力式袋式收尘器。

  在气料分离器的上一层平面上设置结构如图 4 那样的压力式袋式收尘器。该收尘器顶面上装有五个套在袋笼外的 Φ 200×1200的滤袋,总过滤面积为3.8m 2 。夹带少量煤粉的气体 ,借助于气体的残余正压经放散管送至袋式收尘器,煤粉被收集下来并溜回螺旋泵,净化了的空气排到大气之中。在实际运转时,还可以从 滤袋的涨瘪程度直观地判断 螺旋泵的锁风效果以便采取相应改进措施。由气料分离器、放散管及压力式袋式收尘器等组成的简单且实用的气料分离泄压系统,推广应用在工源水泥厂等厂的供煤系统中 都受到了显著的效果。

5 )设置煤粉仓上下限位显示和报警装置,减少煤粉仓料位对定量喂料机的影响。

  经改进完善后的供煤系统流程如 5 所示。供煤系统改进以后,煤粉输送管道畅通了,螺旋泵的漏风量减少了,漏风能及时地排至大气中,使粉体定量喂料机处稳定在零压或微正压状态,为喂料机正常运转创造了条件并彻底解决了煤粉仓下面的螺旋闸板处冒煤粉的问题。窑和分解炉的瞬时喂煤量的记录曲线波动值大幅度减小,曲线相邻峰的最大差值为 0.3t/h, 响应时间大为缩短,在停磨状态下多次进行了实物标定,煤粉仓仓重减少量与转子称累计增加量比较,精度在≤± 1.0 %以内 。从而可实现稳定喂煤和精确计量的目的。窑和分解炉的喂煤稳定了,促进了系统的热工制度的稳定,窑快转率也提高了,熟料产量随即达到 1100t/d 以上,熟料质量达 52.5 号以上。

图5  改进完善后的供煤系统流程

 3 结束语

  回转窑供煤系统是一个系统工程。用转子式煤粉定量喂料机取代传统的双管螺旋喂料机无疑是进了一大步。自上世纪 80 年代末从国外引进转子式煤粉定量喂料机以来,经近十几年的消化改进完善和国产化,技术上已趋成熟。可以说,煤粉计量稳定与精度的矛盾已不再在煤粉定量喂料机上了。在把好煤粉定量喂料机的质量关的同时,要应认真对供煤系统中其它设备(螺旋泵、罗茨风机、泄压装置等)、煤粉仓、溜子、风管等进行合理配套,才能达到均衡稳定精确供煤的目的,进而促进窑系统热工制度的稳定并提高熟料产质量。

所属类别: 学术讲座

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