5000t d生产线预热器系统的技术诊断与改造实例探讨.docx

对5000t/d生产线预热器系统进行了综合标定与技术诊断，详细介绍了其标定数据、技术诊断、反求计算以及技术推演等过程与理论依据，并据此制定了预热器与分解炉的改造方案，改造后达到了预期的效果。一家水泥厂5000t/d生产线为了增设污泥处理项目并满足系统增产的需要，对预热器及分解炉系统进行了热工标定及技术改造。改造前熟料平均产量为6000t/d.熟料标准煤耗103.5kg/t、烧成系统电耗27.5kWh/t。工厂希望增设污泥处理项目，处理量10th,直接喷入分解炉，污泥水分含量83%,干化污泥热值14797kJkg,并将熟料产量提高到6500t/d。改造要求熟料标准煤耗不高于103kgt烧成系统电耗不高于29.0kWhto本文介绍了热工系统技术改造所应该循序的技术诊断与推演过程：首先对预热器进行综合标定，并在此基础上进行技术诊断、反求计算以及理论技术推演。排除不存在制约的节点问题之后，确定影响的症结所在，为制定具有针对性的改造方案提供全面的理论支撑。在反求计算与技术推演过程中，本文所依据的理论,引用的数据均为设计与设备的标准参数，可供其他同类技改项目借鉴。1现场标定数据1.1 现场条件海拔：300m；气温：最低-15,最高30°C,平均15,计算依据温度为20oCo1.2 烧成系统工艺配置4.8m72m回转窑；双系列五级旋风悬浮预热器；在线喷腾式分解炉。1.3 改造目标该项目改造目标见表Io表1改造目标项目熟料产量/(t/d)熟料标准熟料烧成电耗污泥处理能力煤耗/(kgt)/(kWht)/(th)改造前6000103.527.50改造后6500103<29101.4现场实际热工标定参数此次标定仅限与本次改造有关联的运行参数，标定结果见表2。«2实际标定参数测定鄱位COai9养限气粉尘族度f>m凡/PaNmMJNmgBH(gNm,)窑尾烟空平均值2.42IIoe-300!(M9860.42分解炉出口平均值2.84210-1550335320134G出口平均值3.1-2420339WO136Q出口平均值33-2WO347598139G册口平均值3.6-38103553711.42G出口平均值3.7-46203651081.46C1AO平均值4.4-5<»03799021S2PH炉Hl风管平均值S3-6930W5211.59AU¼0U1平均值5.4-70504003611.60二次风计算值1100-52803020J2三次风平均值910-580124990OJO2标定数据及反求计算分析按照表2中的标定结果，进行初步综合评定，并进行反求计算与技术推演,确定需要解决的节点问题。2.1 初步综合评定（1）氧气浓度：由分解炉出口的2.8%到CI出口的4.4%,总的增幅较为正常。同时各级旋风筒之间的氧气含量增幅在0.1%0.3%,说明各级旋风筒密封状况较正常，Cl进出口氧气含量增幅较大，是因为该处有生料喂料点，氧气浓度增幅较大是正常的。（2）窑尾PH炉余热发电系统漏风比较严重，加大了窑尾高温风机的负荷。（3）分解炉出口Co含量偏高、温度稍低，说明分解炉内部存在燃料燃烧不充分的情况。考虑到该处的氧气含量正常，初步判定是由于燃料在分解炉内燃烧时间不足所致，将通过计算分解炉内燃料反应时间，进一步确认问题所在。（4）预热器系统总压损偏高约600700Pa（依据目前的产量规模核算），各级旋风筒压损增幅较平均，需要对旋风筒的规格、内筒风速、进口截面风速，以及上升管道内的风速等进行综合评定，找到压损增加的原因。（5）C1出口气体粉尘浓度为98gNm3,核算发现未达到Cl分离效率93%的标准要求。（6）二、三次风温均偏低50°C左右。2.2 反求计算与技术推演1）分解炉出口Co含量偏高为确保分解炉内燃料充分燃烧（也避免CO浓度过高时对SNCR脱硝效率产生影响），分解炉出口的Co浓度应控制在2000PPm以下。现有分解炉规格（有效尺寸）：5140mm（L=28000mm）+6940mm（L=37000mm）,分解炉内运行风速与反应时间计算见表3。«3分解炉内运行风速与反应时间项口H门风量/（Nk巾料）平均工况风tt（mVh）彷避有效Mt格mm风速/(Ws)热交换B才间期颈管1.3414618885140×2800019.91.41分X炉Oi那1.3414573486940X1100010.71.03分解炉中部!.2212993856WO×I20009.5126分X炉底部1.1111997546W)×120008.81.36从表3可以看出，烟气在分解炉内总的运行时间（含鹅颈管）约为5.06s,低于正常5.5s的设计要求。系统对生产控制，尤其是对原、燃材料等的变化比较敏感，是进一步增加系统产能的一大障碍。因此，首先必须对分解炉进行扩容改造。2）预热器系统压损偏高预热器CI出口静压达到-5690Pa,超过正常值约600700Pa左右（依据目前的产量规模核算）。以下将分别对旋风筒的规格、内筒风速、进口截面风速以及上行管道风速等几个方面进行反求计算（见表4）及技术推演，确认问题所在。«4旋风筒*数反求计算鹏目出口Kit/(Nin1ZkglRW)TKAft/(m)旋风解规格m假的敏曲X速/（ns）迸114速>)内钝风速KtoMC11.528998564×<M8003，17.014.0C11.4611894792×64405.117.514.2C11.4213421112×67405218.514.8C41.3914513032×67405.619.815.0C1!.36147«1892×67405.720.2ISJ从表4可以看出：（1）合理的假想截面风速，Cl为33.5ms,其他旋风筒为56m/s。可以看出，除Cl处于上限，其他均处于合理的范围内，且均有6%10%左右的上升空间。Cl规格略偏小，这也是其分离效率下降、出风口粉尘浓度偏高的原因。（2）所有旋风筒内筒风速均处于1416ms范围内，属于合理范畴。（3）各级旋风筒的进口截面风速，均接近或者超过了上限风速（设计要求为1518ms,低压损要求为1216ms）,对预热器压损影响较大。从以上分析可知，对应目前的产量规模，预热器所存在的问题主要有两个：Cl旋风筒选型偏小，条件允许时，后期可以进行相应的改造；各级旋风筒进口截面风速过大是引起系统压损过高的主要原因之一。各级旋风筒上行管道反求计算结果见表5。*5上行管道反求计售项FlHl11H(Nm,kgH(平均1况风中）（m'M管ifi“效规恪m风遑/(Ws)热交换时间/SCrCi1.465947403JOOX1000019.30.50CrCJ1.4267106035OO×9OOO21.80.41C41.397256503600X900019.80.45CrCa1.367391003600×800020.10.40从表5可以看出，各级旋风筒上行管道风速均接近上限（正常要求为1720ms）,尤其是增产时对系统压损影响将会更大。热交换总时间1.76s（设计要求为1.52.0s）,基本满足生产需要。3技改需求的理论推演根据技改要求，系统增设处理污泥10th,熟料产能达到6500td,目前的预热器与分解炉系统以及能耗等指标，必然受到一些节点问题的阻碍，需要对标定中已经存在的问题进行理论分析，以确定最终的改造方案。3.1 分解炉目前的分解炉炉容已不能充分满足6000td的生产要求。若再新增设污泥处理项目，总的废气量也将因此增加10350Nm3h,折合成废气系数约为0.04Nm3kg熟料。因此，必须对分解炉进行扩容改造。分别对分解炉增加8m、IOm、12m高度进行推演核算，最终确定增加10m的方案，同时加长鹅颈管10m与C5连接。系统改造增产后（考虑污泥水分蒸发额外增加的废气量），分解炉的反求计算见表6。表6改造后分解炉的反求计售项Ll出门风i<<Nm',kg熟料）乎均工况风H（m'h）管Iflfi效妮格AnmKi£/(3)反应时间/S落短管13887016424005140×3800022.01.72分修炉Oi的1388751645655640×2100012.11.73分解炉中都1J286014M)7446940×I200010.51.14分解炉底都1.1187013105306WX120009.51.26改造后的分解炉（含鹅颈管）烟气总运行时间约为5.85s,满足系统增产及增设处理污泥的生产需要。3.2 预热器目前预热器的压损较高，主要是旋风筒进口风速与上行管道风速较高所致。可以调整浇注料材质，使其厚度降低IoOmm,有效加大旋风筒上行管道有效内径以及进口截面积，降低风速，达到降低系统压损的目的。现场撒料盘距离旋风筒上表面距离均在2.02.5m之间，可以按照1.01.2m的设计标准进行调整，以增大热交换空间。系统改造增产后，各级旋风筒的规格、内筒风速、进口截面风速反求计算见表7,上行管道反求计算见表8。表7改造后旋风筒的反求计算项目tHlW三(NmgftH)1：况风W（m）出IliU度八：加K筒规格mm机包版面风逢<ms>进11风速/（Ws）内筒风速*34）C1136IooO4%3154×<tM8003和IS.115.6C11.5113!5396S352×644OSM16.816.0G1.451500166«52×674O5.8517.416.5C.1.4316326328052×674O63S18.616.8C,I.4O16632138552×674O6.4519217.1«8上行管道反求计算4Q出口风H（Nm%p熟料）情遨布牧说格3科1卜移后InmJ4(a<5)热殳换时间/SCrC.1.516577003500×1100018.90.58CrcJ1.457500803700X1000019.30.56CrC,1.408163203800×1000019.9050CrC41.40&316003800×800019.90.40从表7