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SLC型預分解窯的設計特點及煅燒操作

福建水泥股份有限公司煉石廠(原為順昌水泥廠)4號窯是一條2 300t/d新型干法生產線,年產熟料72萬噸;生產42.5R普通硅酸鹽水泥。該工程由南京水泥工業設計院(以下簡稱南京院)開發設計及提供技術支持,并采用當地無煙煤煅燒。于20019月點火投產,近幾年來窯運轉率逐步提高,特別是2004年達到了91%,年產熟料80.6萬噸,月平均熟料日產量最高達到了2 685t/d,無煙煤摻量達到了80%以上。20051月實現了100%燒無煙煤,使該窯的特點得以充分發揮,達到了優質、高產、低耗、高運轉的目的,以下對該窯的特點及煅燒操作做一介紹。

1 工藝設備

該生產線大量采用成熟可靠的國產設備,保證了系統的可靠性和連續性,只有很少的關鍵部位才采用進口設備。2 300t/d100%無煙煤水泥生產線的主要裝備基本配置和技術參數見表1

2 系統特點(燒成系統工藝流程見圖1

 

2.1 燒成系統

燒成系統采用南京院開發設計的3.95m×56m回轉窯,單系列5級旋風預熱器,離線噴騰式分解爐(離線爐)及第三代空氣梁篦冷機,采用無煙煤做燃料。該系統除了具有一般帶分解爐燒成系統的優 點外,還有如下特點:

1)采用離線型分解爐,以窯頭抽取三次風用作分解爐助燃空氣,提高爐內氧濃度,有利于無煙煤的燃燒。而且將窯尾煙室加

大,其錐部與離線爐出口管道相接,使離線爐爐氣與出窯煙氣充分混合,進一步延長煤粉停留時間,以最大限度得滿足無煙煤燃燒需要,同時在一定程序上起到了在線分解的作用。

    (2)分解爐采用雙噴騰技術,強化煤、料、氣之間的混合,形成兩個穩定的燃燒區,既避免爐內局部過熱,又增加物料在爐停留時間,提高了入窯生料分解率。

    (3)在窯尾上升煙道和三次風管上分別設有控制窯、爐氣流分配的調節閥門,C4下料管道上設有控制料流分配的電動閥門,一路物料入窯尾上升煙道,這部分生料繞過離線爐,達到控制和調整離線爐爐內溫度的目的。另一路又通過電動閥門分別從離線爐中下部和錐部加入,以滿足離線爐爐內無煙煤燃燒對溫度控制的需要。

   (4)采用野大蝸殼冶低阻高效旋風筒,系統流體阻力小,減少了系統的動力消耗,并提高了分離效率。

   (5)各級旋風筒下料管增設新型撒料板,提高物料分散效果,強化物料與氣流的混合及換熱。

2.2 熟料冷卻機

熟料冷卻機采用帶控制流篦板的第三代空氣梁冷卻機,篦床有效面積57.24m2,主要特點如下:

1)單位冷卻風量少,冷卻效果好。克服了以往篦冷機因冷卻區域劃分不夠小,而存在的同一冷卻區域內縱向料層阻力不均造成篦床局部過熱的缺點。

2)控制流篦板的高阻特性,增強了冷卻機系統抗料層波動的穩定性。

3)控制流篦板的高穿透性,有料層深層次的氣固熱交換,特別是對消除野紅河冶現象有特殊作用。

4)與大窯罩配合使用,可有效得提高二、三次風溫,提高了冷卻機的熱回收率,降低了熟料熱耗。

2.3 窯頭噴煤管

    窯頭噴煤管采用南京院自主開發設計的YRS型四通道煤粉燃燒器。該燃燒器的特點如下。

1)一次風量小,設計用風量占理論燃燒空氣量10%以下,煤粉與一、二次風混合充分,可達到完全燃燒,窯尾CO含量低,正常操作時可得到最低的熱能消耗。

2)火焰形狀完整,靈活可調,能適應窯內熟料煅燒的需要。

3)對煤質的適應性強,可燃燒劣質煤。

4)有害氣體排放量低。

3 煅燒操作

由于該系統具有以上特點,與一般窯的煅燒操作略有區別。

3.1 加強窯頭燃煤管的操作

    眾所周知,窯頭噴煤管對窯內熟料煅燒有著舉足輕重的作用。其性能的好壞以及調整是否合理直接影響窯內的煅燒情況以及窯襯的使用壽命。合理調整噴煤管內風、外風和中心風的閥門開度,提高煤粉著火前區域局部煤粉濃度,加強噴煤嘴高溫氣體內外回流,強化一次風對高溫二次風的引射作用。使煤粉與一、二次風充分混合,達到完全燃燒。但須注意,內風不能調節太大,否則可能導致煤粉在著火前就已被稀釋,這樣反倒不利于著火,或者可能引起高溫火焰沖刷窯皮,導致窯皮脫落,不利于保護耐火轉;內風也不能調節的太小,否則煤粉著火后不能很快與空氣混合,就會導致煤粉燃燒反應速率降低,引起大量的CO不能及時氧化為CO2,造成窯內還原氣氛。 另外,外風也不宜過大,否則會造成燒成帶火焰后移,使窯尾部分結厚窯皮或在過度帶附近出現結圈、結蛋現象;當然外風也不能太小,否則不能產生強勁的火焰,不利于煅燒出好質量的熟料。因此,應根據具體情況選擇合理的噴煤管,根據煤質細度、二次風溫度、窯內情況以及生料易燒性的好壞,通過調整最佳的內風、外風和中心風的比例關系以及噴煤管在窯口附近的合理位置,確定適宜煅燒制度。我廠正常生產時噴煤管的主要參數為外風170m/s左右、內風110m/s左右、煤風28--30m/s,凈風壓力逸18.0kPamax29kPa),內風、外風和中心風的比例關系為:(60--80):(80--100):(20--40)。

3.2 從SP窯過渡到NSP窯的操作
  在較長時間冷窯后離線爐初次投料時,由于帶離線爐型分解爐的預分解系統沒有窯尾高溫氣體入爐,熟料入冷卻機前,三次風溫度很低,所以必須先燒SP窯,否則會因煤粉不完全燃燒造成預熱器系統局部高溫導致結皮堵塞和窯尾電收塵CO含量過高發生爆炸的危險。根據SP窯初始投料能力,確定生料在30--50t/h較合適。在燒SP窯期間同時把三次風閥門打開20%左右,對離線爐進行噴少量油點火升溫,除了加熱爐溫外,也有利于控制C5出口溫度達到780℃以上,保證入窯生料有一定的分解率,避免窯內跑生料現象發生。燒SP窯1--2小時左右,篦冷機一段篦床上有高溫熟料,

此時二次風溫可達500℃--700℃左右,三次風溫可達到300℃--500℃左右,可以考慮投離線爐操作。在SP窯向NSP窯過度操作過程中,窯頭一般需要少量油進行油煤混燒。在投爐前,先把三次風閥門打開50%--70%左右,同時對爐內噴煤進行油煤混燒,待爐出口溫度達到900℃以上時,再把高溫風機的轉速由原來的650r/min左右增加到700r/min左右,并根據爐溫情況,逐步增加入爐生料分料量。并且剛投爐的生料最好全部從離線爐中下部的下料管下,而不應從離線爐底部下料管下,應等離線爐內溫度較穩定且爐 子中部溫度較高后,在適當往爐子底部下料管分料.因剛投料時,爐子本身溫度不高,且三次風溫較低若爐子的噴煤嘴的火焰很快就接觸的生料,易被熄滅,或者煤粉被生料裹住帶到C5或C4錐部繼續燃燒,導致局部高溫,易造成結皮堵塞。最后按照風、煤、料及窯速合理匹配的原則,控制窯、爐野兩把火冶逐步加料到正常窯喂生料量。且在燒NSP窯投料過程中加料速度宜快些,采用大風大料,短時間內越過野操作死區冶。否則會因初始投料量過低使預熱器內氣料比增大,物料熱交換速率加快,加之投料前耐火材料表面溫度也較高,易在預熱器錐部形成結皮,特別是在投料初期溫度波動較大時,結皮就更難避免了。180t/h喂料正常生產時預熱器主要參數見表2。
3.3 高窯速薄料快燒操作
  高窯速薄料快燒能夠充分利用分解生成的新生態Cao具有的高活化能,而且能改
善熟料中硅酸鹽礦物的結晶形成,提高熟料礦物的水化活性和熟料強度。窯速越快,物料被揚起越高,窯內的物料與熱氣流接觸越好,熱效率高,且料與料、料與窯襯溫差小,這樣料與料粘結少,不易出現結圈、結球、掛長窯皮現象,但必須注意,因高窯速薄料快燒使得窯內熱氣流流動快,熱耗偏高。一要保證入窯生料分解率達到85%以上,以減輕窯內燒成負擔;二要提高窯頭火焰的熱力強度,保證燒成帶有足夠的燒成溫度和反應時間,否則易造成跑生料。窯主要技術參數見表3

3.4 篦冷機操作

  篦冷機操作一要保證正常冷卻,二要保證較高且穩定的二、三次風溫。若發現冷卻效果不佳時,適當調整料層厚度。加風先加高溫段風量,后加低溫段風量,減風則相反,操作中應避免出現快拉現象,以免造成二、三次風溫波動和燒壞篦板。正常生產時,一段篦床上料層厚度一般控制在600mm左右,二次風溫達到950--1 100℃。篦冷機主要技術參數見表4

4 結束語

  控制好窯爐穩定篦冷機操作,同時保證入窯生料分解率在90%--95%范圍,就能實現高窯速薄料快燒法,有利于穩定二、三次風溫度,為窯爐煤完全燃燒創造有利條件,從而使整個系統熱力分布合理,煅燒出優質熟料。
摘自《中國水泥》2005.10

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