原標題：4800t/d熟料生產線提產提質改造
一、基本情況及存在的問題
某公司有條4800t/d熟料生產線，在2009年投 產。回轉窯規格中4.8m×74m，斜度4％，窯速0.4~4r/min，窯尾采用NST1分解爐和RF5/5000五級預分解系統，配置NC4234第三代篦冷機，有效篦床面積133㎡，熟料產量在5800t/d左右，標準煤耗108kg/t左右。 系統存在的問題主要有：①C1出口溫度偏高，在330℃左右。 ②出篦冷機熟料溫度高，在150~250℃，熱量損失大。 ③篦冷機細料側漏料嚴重，篦板、盲板磨損嚴重，有紅河現象，設備故障率高。 ④熟料質量偏低，28天強度在56MPa左右。 ⑤熟料熱耗高，熟料標煤耗達到108kg/t。 ⑥AQC鍋爐入口溫度偏低只有350℃，噸熟料發電量偏低(25kwM)。
二、改造方案
針對存在的問題先后對燃燒器、篦冷機進行技術改造，同時調整配料方案及煅燒方案，取得了較 好的效果。
2.1 燃燒器部分
(1)更換窯頭煤粉燃燒器，將原三通道燃燒器 更換為HJGx型雙旋流四通道燃燒器，提高窯內火焰強度。窯頭燃燒器頭部結構見 圖1。
圖1 窯頭燃燒器頭部結構
(2)更換頭煤輸送羅茨風機，降低輸送風量。原風機風量67m3/min，壓力68/6kPa，電機功率90kW；更換為45m3/min，壓力58.8kPa，電機功率55kw，同時對輸送管道進行改造，由D229改為D194。
(3)更換窯頭一次風機，原風機參數風量129m3/min、壓力49kPa，電機功率132kw；更換為風量 78m3/min、壓力58.8kPa，電機功率90kw。
(4)更換窯尾分解爐燃燒器，將單通道管式燃燒器更換為單通道旋流燃燒器，提高煤粉分散度，提高煤粉燃盡率。
(5)更換分解爐輸煤羅茨風機及管道，降低輸送風量；原風機參數風量144m3/min、壓力68.6kPa，電機功率200kW，更換為風量84.3m3/min、壓力58.8 kPa，電機功率110kw；管道由D351更換為D273。
2.2 篦冷機部分
(1)篦冷機一段配風m3/h，裝機功率 1015kW，篦冷機系統總風量m3/h，單位熟料配風(標況下)2.1m3/kg熟料，一段配風0.82m3/kg熟料。原一段風機配置見 表1。
表1 原一段風機配置
系統總風量配置偏小，不能滿足要求，特別是一段總風量偏小，根據計算窯臺產255t，窯、爐煤粉燃燒需24.5萬m3風量，系統風量分配見 圖2。
圖2 系統風量分配
以此為依據對一段風機進行技改，配置見 表2。
表2 技改后一段風機配置
一段風量增加27192m3/h，功率增加89kw 。
(2)冷卻機頂部增加兩道擋風墻，第一道設置 在一段尾部，即三室的中后部，第二道設置于二段的中部七室的中后部，對篦冷機的風進行分割，避免窯、煤磨、余熱鍋爐及廢氣互相爭風。
(3)對篦冷機篦床進行改造，將一段、二段細料側的第一排活動篦板固定，減少磨損降低故障率， 消除紅河現象。
2.3 改造費用
(1)燃燒器改造總投資81萬元，管道及羅茨風機及施工費36萬元，合計117萬元；
(2)篦冷機風機更換總投資57.4萬元。
三、改造后效果
本次改造利用年度大修進行，工期18天，總投資174.4萬元，改造后生產線運行穩定，效果明顯，兩個月收回投資，取得了較好的效果。 改造后窯系統投料量提高20t/h，C1出口溫度降到310℃以內，熟料溫度降到120℃以下，窯頭AQC鍋爐入口溫度提高20℃，提高到370℃，發電機功率增加520kw。
(1)熟料產量提高150t/d，由5800t/d提高到 5950t/d，年增產熟料45000t。
(2)熟料標準煤耗降低3kg，折實物煤耗4.3kg，熟料成本降低2.36元/t，年節約成本達400萬元。
(3)噸熟料余熱發電提高2.1kWh，由25.1kwh/ t提高到27.2kWh/ t，年增加發電量403萬kWh，節約電力成本169萬元。
(4)改造后系統裝機功率降低58kw，窯產量提高5％，熟料工序電耗降低1.5kWh/t，由56.4kWh/t 降到54.9kWh/t，年節約成本164萬元。
作者：陳俊，劉繼斌，顏新傳，朱精瑞
來源：《中國葛洲壩集團水泥有限公司》
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章丘羅茨風機的工作原理及特點
章丘羅茨風機是一種容積式風機，它輸送的風量與轉數成一定的比例。章丘羅茨風機各支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現互相碰撞的現象，所以可以高速化，不需要內部潤滑，而且結構簡單，運轉平穩，性能穩定，已經被廣泛應用于多個領域。具體來說，主要有以下幾方面的特點;
章丘羅茨風機的機殼是由進排氣口遮壁線組成，形成螺旋式結構，與葉輪頂部的直線所構成的三角形進排氣口隨著葉輪的旋轉而循序開閉，運行時噪音很低，并且沒有排氣脈動的現象。
(1)章丘羅茨風機的葉輪為三葉直線型，葉輪之間只要確保側面間隙就可以，與同樣尺寸的傳統二葉型羅茨鼓風機相比，效率更高。
(2)章丘羅茨風機的齒輪采用特殊鋼，經過適當的淬火處理，嚴格按照高精度齒輪研削制造，因而可以將來自齒輪對產品的不良干擾完全排除。
(3)章丘羅茨鼓風機廣泛應用于輕工、化工、紡織、冶金、電力、礦井、化肥、石油、煤氣站、港口、水產養殖、污水處理、重油、噴燃和氣力輸送等國民經濟部門;
羅茨風機是鵬錦環保設備公司的代表產品也是主營產品，該機器結構設計緊湊，占地面積小;重量輕，使用方便;噪音小，精度高;使用壽命長。它作為公司的代表產品因為具有以上的獨領風騷的特點，所以應用的行業也非常廣泛。諸多用于食品業、造紙業、水產養殖業、污水的處理、環保產業等。大多都是用于輸送空氣，章丘羅茨風機還可以輸送煤氣、氫氣、乙炔、二氧化碳等易燃物、易爆和腐蝕性氣體。石化工業、建材工業、電力工業、冶煉工業、化肥工業礦山業、港口業、輕紡業等行業也能用的到;
為容積式風機，輸出的風量與轉數成正比，三葉型葉輪每轉動一周由兩個葉輪進行三次吸排氣，在兩根互相平行的軸上有兩只三葉型葉輪，葉輪與橢圓形機箱內孔面及兩葉輪之間始終保持微小的間隙，由于葉輪互為反方向勻速旋轉，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側輸送到排出的一側。各只葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現互相碰觸現象，因而可以高速化，不需要內部潤滑，而且結構簡單，運轉平衡，性能穩定，適應多種用途，現已被污水處理，焚燒爐(冶煉，鑄造)水產品供氧，燃氣助燃，工件脫膜，輸送粉末顆粒(谷物)等領域廣泛使用;
聯峰鋼鐵公司是錦工風機老客戶，該公司噴煤系統的回轉窖燒嘴設計為煤粉和轉爐煤氣五通道煤、氣混燒燃燒器，煤粉用量4?5t/h，轉爐煤氣用量25000—27000m3/h。因回轉窖煤粉使用量少，且高爐噴煤車間制粉能力富裕，決定不再新建設制粉系統，由高爐噴煤車間將煤粉輸送至噴吹站煤粉倉內；煤粉倉內煤粉經粉體喂料機、轉子秤、螺旋泵供給，由羅茨鼓風機送入燃燒器內。噴吹站主要由收粉器、煤粉倉、倉頂布袋、粉體喂料機、轉子秤、螺旋輸送機和羅茨鼓風機等設備組成，煤粉倉設計時預留600t/d石灰窖噴煤系統接口，3#1080m3高爐噴煤車間磨機為EM110立式球磨機，產量約為60t/h，除高爐煤粉需求外，富裕產量約20t/h。因此回轉窖的煤粉供應可不再新建設制粉系統，利用高爐噴煤車間的噴吹罐向回轉窖噴吹站煤粉倉內輸送煤粉，遠距離輸送管道采用擴徑技術來減少壓力損失，控制流速，實現低壓輸送；并設置一根吹掃管與輸煤管路同時抵達噴吹站，在沿途設置吹掃點，直至噴吹站煤粉倉。
煤粉倉的容積設計為90m3，材質為碳鋼（Q235B），煤粉倉下端共有三個支腿，設稱重傳感器計量，為保證煤粉輸送暢通，錐體角度大于70°。每個錐體都設有沸騰裝置，使用N2沸騰，一則解決安全防爆問題，另一方面，通過沸騰解決煤粉倉掛灰問題。
考慮煤粉輸送以及煤粉儲放的安全要求，煤粉倉設有倉頂布袋除塵器，保持倉內負壓操作。若預算充足，羅茨鼓風機可采用變頻電機，煤粉停止輸送時，電機低頻運行，達到節能效果。
喂料系統的可靠、連續、準確、穩定運行是穩定窖的熱工制度、降低煤耗、提高產品質量和保證設備安全運轉的關鍵因素。煤粉經稱重倉穩流后再由FR喂料機均勻、穩定地喂入RWF轉子秤。進入RWF轉子秤的煤粉由轉子從進料口帶至出料口并喂入下級設備。特殊設計的結構使得稱重傳感器能精確地測出RWF圓盤體中粉體的重量，并由SPU信號處理單元將此弱信號進行采集、放大、轉換，然后傳輸到PLC的模擬輸入接口。系統通過磁電式測速傳感器檢測轉子秤的轉速，并將此信號送入PLC的高速計數接口。采集到的物料重量與電機速度信號經控制系統處理運算得到粉體的實際流量，通過調節喂料機和轉子秤的轉速，實現粉體定量給料。對FR喂料機的調節引入預置加前饋的控制理念，使得系統運行穩定，抗干擾能力強。
羅茨鼓風機的選型主要取決于已知的空氣需求量和系統管道操作壓力，以及空氣損失和所需的儲備系數及安全系數。煤粉輸送氣流速度一般由經驗確定，輸送速度為25?30m/s時，才能保障煤粉與輸送空氣風量在輸送管中處于全紊流狀態，否則輸送管內會出現噎堵現象，輸送受阻。粉料輸送量和空氣消耗量的比可用“料氣比”來表示，料氣比的數值主要取決于輸送物料的特性、操作參數和氣固噴射器的幾何參數；這是個經驗數據，對于螺旋泵輸送煤粉，料氣比的設計值一般取<3kg/m3。經過計算，羅茨風機選型為：風量：40m3/min;壓損：58.8kPa，型號：JGR200A，生產廠家：山東錦工有限公司。
燃燒器具有以下性能特點：
(1)噴頭選用Cr25Ni20鑄造后精加工而成，耐高溫、抗氧化，使用壽命長；
(2)火焰形狀規則，完整；火焰無波動，穩定。不會出現火焰吹掃窖襯的現象，可延長窖襯的使用壽命;
(3)煤粉、煤氣和一次風及二次風混合良好，燃燒充分，故可提高窖的熱力強度，同時降低一次風的比例，從而提高窖的產量并降低熱耗；
(4)攏焰罩形成碗狀效應和火焰_開始沒有強渦流避免了溫度峰值，使火焰溫度分布均勻合理，可有效地保護窖口筒體和護板；
(5)降低CO和NO,的含量：由于燃料和風混合更為充分，燃燒更為快速完全，降低了窖尾廢氣中CO和NO.的含量，有利于電收塵的安全運行和環保。
根據目前生產情況，石灰窖產量約為960t/d。只采用轉爐煤氣時石灰窖的能源消耗量為轉爐煤氣800m3/t.灰(轉爐煤氣的熱值為1600kcal/m3);改為噴煤后，用煤粉代替_半的焦爐煤氣(煤粉的熱值為7100kcal/kg)，煤粉的消耗量約為90kg/t.灰。能源的價格成本為：轉爐煤氣0.2元/m3,煤粉0.8元/kg;噴煤后噸灰產量預計可節約成本為8元/t.灰，每年可節省近300萬元。
投產以后，整套系統運行穩定，石灰窖產量約為960t/d，管道未出現堵塞現象。喂料系統能夠可靠、連續、準確、穩定地輸送煤粉至燃燒器內。經分析能源消耗量：轉爐煤氣約為15000m3/h，煤粉約為4.5t/h，石灰窖產量約為960t/d，實際能源消耗沒有達到預期目標，并且窖頭有碳顆粒，煤粉燃燒不充分.
經過反復調試、研究，總結出以下原因：
(1)轉爐煤氣含有水分，煤氣與煤粉混合過程中，形成碳顆粒，致使煤粉難以燃燒；
(2)煤粉指標：揮發分約為10%、細度(一200目)約為70%。由于回轉窖內負壓燃燒，燃料在爐膛內存在時間短，煤粉揮發性低，難以迅速燃燒，造成煤粉燃燒不充分。
查閱回轉窖噴煤資料，煤粉充分燃燒需要保證煤粉揮發分不低于18%、細度(一200目)不低于80%，并且灰熔點溫度高于爐膛溫度，否則會出現煤粉燃燒不充分，能源消耗高，窖內出現結圈現象。
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