回转窑煤粉制备及燃烧系统的改造

中国铝业中州分公司是中国铝业公司的骨干企业,年氧化铝生产能力为137万t。其烧结法生产系统主要设备为六台Υ4.5×100 m回转窑,其中5#、6#窑采用转子称及多风道燃烧器喂煤,产量低,能耗高。于2004年4月和10月分别对两台窑的煤粉制备及燃烧系统进行了改造,效果良好,达到了提产降耗的目的。

煤粉制备及燃烧系统的工艺流程为:原煤从原煤仓进入磨煤机进行磨制,合格后通过管道输送到粗粉分离器进行分离,不合格的煤粒通过管道返回到磨煤机重新磨制,合格的煤粉随风进入细粉分离器进行分离。分离出的合格煤粉进入煤粉仓,通过转子称进入到喷煤管,通过风喷入回转窑,而分离出的废气进入布袋收尘器,除尘后排入大气。

采用转子称及多风道燃烧器喂煤具有喂煤量准确、稳定的优点,对稳定火焰形状有一定的帮助作用。但是也存在一定的问题,主要表现在以下几个方面:

①采用多风道喂煤系统,回转窑的产量低于采用单风道喂煤系统窑的产量,按喂料系统油隔泵冲刺计算,平均低1冲刺/分;
②常规操作时,多风道喷煤管火力集中,火焰短,不易形成窑皮,容易造成炉体温度高,影响提产,缩短耐火砖使用周期;
③由于5#、6#煤粉制备系统的废气没有入窑,故两套系统仍然保留袋式除尘器,在煤粉温度高、环境温度高时,该除尘器易着火,不安全;
④目前5#、6#窑转子秤和多风道喷煤管采用罗茨风机供风,该风机安装在一楼磨煤主机厂房,其产生的噪声主要是气体动力性噪声和机械性噪声,更高可达110 dB,严重影响员工工作。
鉴于5#、6#窑多风道喂煤系统存在以上缺点,计划将多风道改为单风道,仍然采用转子秤喂煤,目的是既发挥单通道产量高、火力均衡的特点,又保留了转子秤喂煤量准确、火焰形状稳定的优点,同时可以基本解决罗茨风机噪音大、袋式除尘器易着火等问题。

采用比较成熟的单风道喷煤管替代原有的多风道喷煤管,增加一台M9-26№14D鼓风机做为喷煤管的一次风风源,该风机Q=58850 m3/h,全压P=10045 Pa,单风道喷煤管正常操作需要风量Q=30000 m3/h,压力P=2000 Pa,考虑到火焰调节的需要,计划新增加的鼓风机采用变频调速,因此在风量和压力上留有一定的余量,以满足挂窑皮、正常操作、提产等不同操作对风量和风压的需要,同时该型号风机使用可靠,维修费用低,故选用该型号鼓风机;保留转子秤,转子秤煤粉输送空气仍由一台罗茨风机提供,停用一台罗茨风机;煤粉制备系统停用袋式除尘器,废气一部分通过M9-26№14D鼓风机入窑,一部分做为磨煤机的循环风从磨煤机的进料口入磨,在废气入窑和磨前的管道上均设有风门及配套的执行器,可以根据熟料窑火焰控制的需要来调整废气的入窑量,剩余入磨废气量大小对磨的操作不产生任何影响。新增加的一台鼓风机和罗茨风机均采用变频调速,在操作上可实现对一次风和喷煤量的无级调控,满足生产上的需要。

转子称系进口设备,单风道喷煤管配转子称作为熟料窑的煤燃烧系统使用,这在分公司是首先次。通过改造后的运行情况分析,达到了提产降耗的目的,主要表现在以下几个方面:

①由于采用变频技术,窑前鼓风机和罗茨风机可以实现无级调速,其风量、压力同样可以实现无级调控,使得火焰形状的调整变得很容易。
②大幅度的改善窑况,耐火砖的使用寿命得到很大的提高,其中5#窑的窑龄首次突破200天。
③改造后喷煤管火焰在正常操作时形状稳定,不易发散,在熟料烧结区可集中能量,均衡操作;同时火焰长度增加近1 m,可增加烧结反应长度,有利于稳定窑况和操作;产量大幅度提高,较改造前单台窑熟料产量提高4 t/h,两台窑全年可多产氧化铝约2万t,经济效益显著。另外,由于转子称和喷煤鼓风机采用变频调速,可任意调节火焰长度,在窑操作不稳定时,可迅速扭转、稳定窑况,条件具备时又可以迅速提产。
④去掉两台袋式除尘器,从根本上杜绝了发生煤粉着火的可能性,煤粉制备系统的安全可靠性大幅度提高。
⑤由于产量增加,单位熟料能源消耗由改造前的125 kg标煤/t熟料下降到101 kg标煤/t熟料,大大降低了能源消耗。
⑥停用两台罗茨风机,降低了噪声,有利于改善工作环境。
⑦整个技改投资约100万元,其中设备及备件费用为30万元,管道材料及制作费20万元,改造施工费30万元。技改后年增产氧化铝2万t,按现行氧化铝价格4300元/t计,除去各项成本,纯利润3000元/t,全年利润6000万元;同时停用两台布袋收尘器,可降低运行及维护费用8万元,合计年获效益5908万元,改造后经济效益显著。