张国民
平泉冀东水泥有限责任公司 067503
摘 要：
根据统计我国水泥近几年产能在42亿吨左右，水泥产能富余量在14亿吨左右，存在严重的产能过剩问题。近年来政府在环保及节能降耗方面的政策力度，使新型干法水泥企业面临巨大的政策压力。企业应从节能管理、环保改造入手，注重生产系统的技能优化，与能效领跑企业进行对标，优化企业生产系统，合理实施节能技改，最大限度地节能降耗、降低氮氧化物及硫化物的排放。
关键词：分级燃烧；还原区域；能耗指标；氧含量；氮氧化物； 电耗
一、引言
我公司现有头尾煤秤使用河北盾石工程公司制造JDMC型转子秤、窑头密封使用传统的鱼鳞片形式、头尾煤罗茨风机均使用章鼓制造的单级罗茨风机，目前回转窑产量可稳定在5500t/d。
二、系统设备参数及能耗指标
表1:改造设备主要参数
序号 设备名称 型号 主要参数
1 头煤秤 JDMC-23 计量区间：2.2-22t/h
计量精度：±0.5%
短时稳定性：10s
2 尾煤秤 JDMC-30 计量区间：3.0-30t/h
计量精度：±0.5%
短时稳定性：10s
3 头煤罗茨风机 ZG-250 功率：160kw
风压：68.6Kpa
风量：88.2m3/min
4 尾煤罗茨风机 RRF-290 功率：220kw
风压：68.6Kpa
风量：129.4m3/min
5 窑头密封 鱼鳞片密封
6 分解炉 分解炉（在线喷腾） 四级下料管：无撒料箱
三次风管位置：分解炉椎体上方
表2:窑系统主要能耗、环保指标
序号 指标名称 完成值
1 标煤耗（kg/t-cl） 112
2 熟料分布电耗（kwh/t） 32.32
3 窑台时（t/d） 5500
4 吨熟料氨水消耗量（kg/t） 1.45
5 NOX排放量（mg/Nm3） ≤320
6 窑尾废气氧含量（%） 10-10.5
三、系统存在主要问题
（一）窑头及预热器系统漏风率较高
我公司使用的窑头密封为传统的鱼鳞片式密封，随着使用时间过长受热变形严重，冷风套失圆，透过窑头密封可直接看见内部火光，漏风率较大影响二次风温度，影响窑内煅烧工况。预热器系统热风管道多处焊缝裂开、膨胀节处磨损漏风、预热器各级观察门密封不严存在漏风。系统漏风会导致预热器系统温度的降低、氧含量增加、高温风机负荷的增加，也会导致熟料煤耗、电耗的升高。
（二）头尾煤秤计量精度差、故障率高
我公司目前使用的头尾煤秤为JDMC型转子秤，该型转子秤设计计量精度为±0.5%，但在实际使用过程中计量偏差达到±5%左右，且秤的计量反馈时间较长（反馈达到给定值需要1-3min），导致中控操作滞后，预热器及窑内热工制度不稳定。现场实际预热器出口温度波动在100℃左右，通过观察烟气内的一氧化碳浓度变化曲线可以验证喂煤量的波动较大。
（三）设备设施装备水平落后
我公司目前使用头尾煤送煤风机为罗茨风机，传统的罗茨风机具有传动效率低能耗高，噪音大的特点，现场实际测量噪音等级达到112分贝，对岗位巡检人员职业健康带来较大影响。
（四）分解炉还原区域不足、氨水消耗量偏高
目前窑系统熟料平均日产量为5500t/d，我公司NOX排放控制标准为320mg/Nm3氨水单耗为1.45kg/t，氨水喷枪在五级出口，窑系统SNCR工程投用以来，虽然NOX能控制在排放标准以下，但氨水使用量居高不下。
四、解决方案及改造效果
（一）对窑头密封进行改造、预热器系统漏风治理
将现有鱼鳞片窑头密封拆除，更换为双揉气封式密封，密封效果较好，漏风率较低，改造后可将窑头漏风系数降低至1%以下。改造后煤耗降低在0.3-0.5kg/t.c，电耗降低0.05-0.1kwh/t。
我们利用冬季检修期间对预热器的热风管道漏风点进行治理，预热器各级检查门重新使用耐热柔性材料（陶瓷纤维纸）进行密封，治理后窑尾氧含量由10-10.5%降低至9-9.5%左右，漏风效果得到明显改善。
（二）头尾煤秤的改造为菲斯特秤
将原煤粉秤进行拆除，选择2台DRW4.12菲斯特转子计量秤 。
改造后中控给定煤粉量后在5s内能秤反馈量可以与给定量反馈一致，同时秤下料量十分稳定，下料量波动值在±0.1吨左右，实际计量误差在0.5%左右，极大改善了窑内和预热器系统的工况。通过窑头罩负压可以看出秤改造后负压在波动在-26pa--34pa之间，未改造前窑头罩负压波动在+32pa--100pa左右，通过观察负压的变化反映出头煤下料稳定，窑内工况稳定，利于熟料的煅烧。
我们通过分解炉出口温度可以看出，在煤秤改造前中控操作员根据分解炉出口温度进行调节尾煤量，分解炉出口温度上下波动最大可达到860-960度之间，改造后通过调节尾煤量分解炉出口温度波动在863-880度之间，预热器工况稳定。
（三）头尾煤送煤罗茨风机改为磁悬浮风机
我公司现用风机均为传统的罗茨风机，考察后，我们应用一套节能方案，本方案为喂煤风机的改造方案，将头煤罗茨风机改为KTS-100-0.6磁悬浮风机，将尾煤罗茨风机改为KTS-180-0.7磁悬浮风机。
表3：改造后罗茨风机节能参数对比
序号 设备名称 设备型号 原罗茨风机实际运行功率（kw/h） KTS风机实际运行功率（kw/h） 节电量（kw） 节电率
1 头煤风机 KTS-100-0.6 112 71 41 36.0%
2 尾煤风机 KTS-180-0.7 188 83 105 55.8%
按照窑目前平均日产量5500t/d计算，改为磁悬浮风机后吨熟料分布电耗降低0.63kwh/t。
（四）分级燃烧改造
在分解炉锥体上方柱体处向上新开挖一个新的长方型通道，重新制作一个长方形通管，斜向切入分解炉，再制作一方变圆连接在管道上，通过膨胀节，形成一新的三次风通道。相应提高新加三次风管角度,确保窑气在还原区存在 0.5s 以上。
对 C4下料管进行调整，C4锥体下部下料管上增加分料阀，以便对 C4上、下料比例进行调整。将 C4下料管下部入口调整至三次风斜切入分解炉的侧面，并设置撒料箱；C4上部下料管入口调整至新三次风管入口处上400-1000mm 处，并设置撒料箱。此位置的确定，主要保证在 CO 起燃后与生料的充分混合。
表4：改造后脱销运行数据
序号 氨水浓度% 运行调试时间 熟料产量（t） 氨水用量(m3) NOX排放值（mg/Nm3） 氨水单耗（kg/t）
1 20 12h 2845 4.59 ≤100 1.48
2 20 5h 1198 0 ≤320 0
3 20 7h 1597 0.51 ≤320 0.29
由上述表格中运行数据可以得出结论：NOX排放值≤100mg/Nm3时，氨水消耗量为1.48kg/t；对比同期NOX排放值≤320mg/Nm3时，氨水消耗量降低1.16kg/t，吨熟料氨水消耗量同比降低80%，降本增效成果显著。
参考文献：
[1]贾世昌.水泥窑炉SNCR脱硝技术探析[J].环境科技,2012,(2).doi:10.3969/j.issn.1674-4829.2012.02.010.
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[3]廉忠田.《分级燃烧技术的应用》 水泥技术.沈阳电力高等专科学校学报.2018.5.