技术 | 水泥窑系统漏风的综合治理实践

摘要我公司对水泥窑系统漏风进行综合治理，定期、定点监测系统漏风率变化情况，精确识别出设备漏风位置、漏风量的大小，对隐蔽漏点、顽疾漏点等难发现难治理的漏风现象进行监控治理，实现较低的系统氧气含量，降低产品生产能耗。我公司Ф4.8 m×72 m水泥熟料回转窑配套Ф7.5 m CDC分解炉、双系列五级悬浮预热器、伯利休斯第四代篦冷机，配套建设有9 MW余热发电系统。该熟料生产线于2015年底投产运行，余热发电系统于2016年6月并网投入发电运行。投产以来公司致力于精细化管理，在生产环节做了一系列工作，包括系统漏风治理、操作参数优化、工艺技术改造、新型产品使用、富氧燃烧等，本文仅就窑系统漏风治理实践作一分享。1　漏风点的治理1.1　2020 年 10 月以前漏风的治理生产线投产以来，公司重视对漏风的治理，结合定期的系统漏风监测情况，及时对密封损坏处进行改进或修复。2020年10月以前已经治理的漏风项目有：①立磨进料器由回转卸料器技改为称重料封给料机；②立磨吐渣口由皮带输送机技改为全密封调速振动给料机；③立磨进出口风管软连接外增加橡胶皮密封；④循环风机进口软连接外使用2 mm厚铁皮制作凹型包厢焊接在上下壳体上；⑤窑头罩密封由单层外鱼鳞片形式技改为内迷宫加鱼鳞片形式密封；⑥预热器系统环形吹堵及空气炮吹堵间隔时间由300 s延长至900 s，减少冷空气进入系统内；⑦将SP锅炉底部重锤翻板卸料阀，改为调速分格轮卸料装置；⑧系统设备的各个检修门、架管孔、热电偶安装孔、法兰接口等部位使用耐高温密封胶进行密封，预热器的人孔门、清灰孔采用高温耐火泥进行封堵。1.2　漏风点的精细化管理2020年利用检修期间，依照水泥窑热工标定要求，分别在窑尾、分解炉出口、预热器各级筒出口、窑尾SP锅炉进出口、增湿管道出口、高温风机进出口、生料立磨进出口、循环风机进出口、窑尾烟囱出口、篦冷机风机进出口、窑头排风机进出口等位置开设标定测量孔，精确查找漏风位置。工艺管理人员每两周一次对系统各点氧含量及流量进行测量，并将结果记录统计与往期进行对比分析，根据各点氧含量及漏风率变化情况，精确识别出系统漏风位置，再对漏风点进行治理。持续对设备漏风情况进行监测与及时治理，公司近年来系统漏风逐步下降，取得较可观的经济及环境保护效益。1.3　2020 年 10月以后漏风的治理1.3.1　窑尾SP锅炉清灰装置密封SP锅炉清灰装置于2019年使用乙炔清灰后，旧振打清灰系统一直闲置未使用，振打杆安装孔使用橡胶密封圈与密封胶封堵。由于乙炔爆炸清灰时振动，密封胶开裂脱落及密封圈橡胶老化导致密封效果差；乙炔清灰系统外抽风管道没有可调节风量的阀门，导致系统外漏入大量冷风。处理办法是将旧的振打杆全部拆除，振打杆安装孔使用铁板焊接封堵，彻底解决振打孔漏风问题；在乙炔清灰系统外抽风管道上安装可调节风量阀门，将风量调到允许最小风量，减少冷风漏入。处理前后对比见图1。1.3.2　 窑尾SP 锅炉旁路风阀漏风治理窑尾SP锅炉旁路风阀采用单执行器多连杆形式百叶阀，关闭时会出现部分关闭不严现象（见图2a），导致系统热量流失，高温风机进口温度高达240 ℃以上。根据多连杆单执行器控制的弊端，采用增加一台执行器分散控制，重新调校阀门与执行器对应关系。在阀板与阀板之间根据缝隙大小焊接耐热角钢以减小阀板间缝隙（见图2b）。旁路阀漏风治理后高温风机进口温度维持在220 ℃以内，比处理前降低约20 ℃，窑尾SP锅炉效率明显提升。图1　SP 锅炉清灰装置漏风改造前后图2　窑尾SP 锅炉旁路风阀漏风改造前后1.3.3　立磨磨辊摇臂漏风治理立磨磨辊摇臂原密封为压板加耐磨硅胶条密封，因摇臂四周有角度倾斜，抬辊状态与落辊状态缝隙相差较大，加上胶条磨损、老化，漏风较严重，立磨漏风率为18.6%。在修复原密封基础上，四周增加法兰包厢，将帆布与橡胶蒙皮固定在法兰包厢上，形成双层密封（见图3），改造后立磨漏风率降低至7.31%。1.3.4　三次风管与窑头罩接口密封原有密封形式为鱼鳞片密封，密封效果不好，出现漏风、漏料现象，熟料粉漏入鱼鳞片与筒体之间后清理困难，导致漏风、漏料现象更加严重。二次风温（1?100~1?200 ℃）、三次风温（950~1?050 ℃）温度相差150 ℃，差值较大，而且三次风温度低，制约了分解炉内温度，想要分解炉内达到一定温度就必须增加分解炉用煤量，因此导致熟料煅烧煤耗增加。为解决鱼鳞片密封缺陷，停窑后测量三次风管冷态与热态时的伸缩量为150 mm，根据管道直径与伸缩量采购一套膨胀伸缩量为200 mm的金属膨胀节对原鱼鳞片进行更换。原管道内部浇注料由预制件形式安装在管道口法兰上面，法兰变形后预制件容易损坏，且维修困难。更换膨胀节后将内部浇注料由预制件形式改为在三次风管端部焊接Ф30 mm×800 mm圆钢作为骨架，配合锚固件现场整体浇筑形式。膨胀节更换至今已有2年以上，无损坏，密封效果好，解决漏风漏料问题，三次风温度升高约50 ℃，分解炉用煤量得到相应减少，取得不错的经济效益。改造现场见图4。图3　立磨磨辊摇臂密封改造前后图4　三次风管与窑头罩连接改造前后1.3.5　冷风阀漏风治理系统中各部位冷风阀，为保证阀门受热后能顺利开关，阀板与阀体之间留有约10 mm的间隙，系统运行时从此间隙漏入大量冷风。为解决此问题，沿阀板圆弧安装宽100 mm、厚度20 mm的羊毛毡片，用大垫片螺栓固定（见图5）。此方法既解决阀门漏风也不会导致阀门卡死。1.3.6　预热器翻板阀漏风治理预热器C1~C3原翻板阀存在下列问题：翻板阀闪动幅度过大，锁风效果差，下料不均匀，物料分散及换热效率差；翻板阀两端轴承座孔漏风大；翻板阀配重杆角度不合理且配重杆太短。图5　冷风阀漏风治理后为解决上述问题：①在轴承座两端分别制作直径Φ250 mm的两片半圆包厢，将下半包厢焊接在翻板阀壳体上，上半包厢使用螺栓与下半包厢连接，包厢内使用硅酸盐棉压紧填实，定期检查及更换硅酸盐棉；②将原配重杆加长300 mm在旋转轴与配重杆连接处制作扇形多孔板实现配重杆角度可调节，使用螺栓将旋转轴与配重杆连接，运行中根据现场实际调整配重及配重杆角度实现翻板阀微动状态，减小翻板阀内漏风。翻板阀微动实现下料均匀，物料分散及换热效率提升，改造前后见图6。图6　翻板阀漏风改造前后1.3.7　窑门漏风治理窑头罩内微负压运行，窑门经过长期生产运行后门边出现变形、缝隙大，导致安全风险增加，现场卫生差，冷风漏入降低二、三次风温度，影响热耗。每次窑内检修结束后，在窑门内砌筑废旧耐火砖，窑门与窑头罩之间缝隙用保温棉及耐火泥封堵，外面使用扁铁焊接固定，窑门与喷煤管孔在煤管位置标定完成后，使用整片保温棉用铁丝固定在煤管上，制作两片半圆包厢将保温棉包裹（见图7）。以上做法消除了窑头平台安全隐患，保护现场卫生，二次风温度在1?150 ℃左右稳定运行，热回收效率提高，热耗低。图7　窑门密封改造后结构2　漏风治理效果2020年10月窑尾烟囱烟气氧含量平均值为6.83%，系统漏风率为20.41%；2021年10月窑尾烟囱烟气氧含量平均值为5.65%，系统漏风率为19.1%；2022年10月窑尾烟囱烟气氧含量平均值为5.07%，系统漏风率为17.85%；2023年10月窑尾烟囱烟气氧含量平均值为4.26%，系统漏风率为15.9%。四年来氧含量及漏风率变化见图8。图8　近四年窑尾烟囱氧含量及系统漏风率变化情况通过对系统漏风的治理及改造，窑尾烟囱氧气含量在生料磨开机时降低至4.26%，生料磨停机时稳定运行在4%以内。公司通过加强对系统漏风治理、操作参数优化、工艺技术改造、新型产品使用、富氧燃烧技术、智能工厂投入使用等精细化管理工作，实现熟料综合电耗降低3.1 kWh/t、熟料标准煤耗降低6.64 kg/t，氨水消耗降低0.5 kg/t。公司取得较大经济效益的同时，为生态文明建设贡献了应有的责任，为绿色低碳发展规划，实现“双碳”目标奠定了坚实基础。作者单位：普洱昆钢嘉华水泥建材有限公司文章来源：《水泥》杂志第6期编辑：黎凯审核：王原推 荐 阅 读1.2024年《水泥》杂志及公众号广告，期待与您合作2.企业参与标准编制的十大好处，期待与您一起参与各类标准的编制。3.【重磅】GB 175-2023《通用硅酸盐水泥》正式发布！4.技术 | 整体预制碳化硅陶瓷三次风闸板使用情况分析5.技术 | 辊压机的技术升级-恒功率控制6.技术 | 水泥工业几种富氧燃烧方式分析7.技术 | “双碳”背景下水泥窑替代燃料发展路径研究8.技术 | 烧成系统节能降耗措施及应用9.技术 | 生物质替代燃料燃烧特性分析10.新闻 | 2024年全球十大水泥厂商11.技术 | 水泥窑替代燃料简易直投试验12.工信部鼓励推广应用的水泥工业技术和产品目录（2023年本）13.技术 | Φ4.0 m×60 m回转窑系统提产降耗改造实践14.技术 | 生料磨入磨采用密封小仓加密封链板式给料机改造15.技术丨辊压机双曲线进料装置开发与应用16.技术 | 智能高效脱硝技术（MIHe-SNCR）与水泥行业超低排放17.技术 | 水泥窑烟气SCR脱硝技术和工程应用最新进展18.技术 | 高替代燃料技术在水泥工艺设计中的应用实践19.技术 | 辊压机常见进料装置比较分析20.技术 | 辊压机双曲线进料装置开发与应用21.技术 | 立磨提产降耗技改——枣庄创新山水煤磨改造纪实