煅烧回转窑

煅烧回转窑（精选六篇）

煅烧回转窑 篇1

关键词：托轮,测量,维护保养

回转窑是煅烧焦生产厂的关键设备, 其运行的好坏直接关系到企业效益的高低, 近年企业竞争的加剧, 设备管理人员越来越重视其运转的可靠性和周期, 要提高回转窑的可靠性和周期以往大家直接关心的是窑的衬里, 其实托轮运转的好坏也直接影响着回转窑运转的可靠性和周期。本文叙述了托轮的工作状态测量和日常维护。

一、托轮的工作状态的测量

行业常提到到的“调窑”就是对回转窑托轮工作状态的调整, 是减少回转窑运行阻力、均衡窑各部位受力和延长回转窑运行周期重要手段。首先, 转窑托轮位置调整恰当, 使回转窑在沿轴线回转的同时, 窑的轮带在托轮缓慢上往复运行, 避免托轮表面磨损不均出现台阶, 不但出现设备故障, 还影响运行周期。其次, 可使回转窑筒体中心线在热态时永保一条直线, 以使托轮和轮带受力均匀不产生超超负荷, 降低功率消耗。最后, 使各档托轮能够均衡的承受筒体载荷, 保证不产生附加应力, 减少或避免部件的过早损坏。根据设计知道我厂的煅烧焦回转窑规格Φ2840×55000, 用3组托轮支撑转动, 每组4个, 每组托轮之间间隔约14米, 托轮回转轴线和回转窑轴线互相平行, 有3.5%的倾斜, 垂直面上是正三角的关系, 如图所示。

1、回转窑的倾斜度

通过对三组轮带标高的测量, 可以很容易计算出回转窑的实际倾斜度, 回转窑在设计的时候都有3.5%的倾斜度, 利于窑内物料的流动和窑的上下运动。对于测量结果与3.5%差别较大的轮带部位, 要对托轮位置进行调整。回转窑生产中, 一直处于运动状态, 表面温度230℃左右, 所以采用经纬仪测量各轮带的底部相对标高, 以各轮带对于水平的标高计量。经过一定周期运转后, 回转窑各段的倾斜度发生变化。参照测量结果调整托轮位置使回转窑实际中心线与理论中心线接近。

2、回转窑的直线度

回转窑直线度反映的是窑筒各托轮支点的受力的情况, 窑筒体在支点处的最大位移量。直线度测量先选好有带表性的点位, 根据点位布置测量支架, 用硬钢板尺直接测量筒体到测量支架基准线的距离, 根据测量结果调整托轮位置。值得一提的是窑筒体受热变形影响较大, 在停窑降温过程中, 必须坚持盘窑, 否则容易造成筒体的过度变形。

3、托轮位置测量

托轮要想转动灵活, 受力均匀, 每组托轮轴中心线必须与回转窑 (轮带) 中心线在空间上相互平行, 且与回转窑的纵向横切面垂直, 在这个切面内两个托轮的中心点与回转窑 (轮带) 中心点构成等边三角形, 其夹角误差在2°范围之内 (如上图) 。只有保证它们是正三角形的关系, 回转窑转动的阻力最小, 各托轮受力均匀, 同时力也最小。避免个别托轮受大载荷纵向力造成托轮轴承不合理的摩擦, 托轮表面积聚热量超温, 托轮刚度降低、造成拉伤变形而失效。

托轮位置的测量方法:用两根铅垂线找出托轮轴端中心的位置。回转窑中心线投影采用两点确定一条直线的方法, 先通过两组托轮中点向外一定距离确定两点, 然后用经纬仪打出一条只线, 根据这条直线修订第三组托轮的位置。托轮位置的确定, 对调整筒体的倾斜度以及筒体的直线度起着关键作用。

二、日常维护保养

1. 按照设备使用管理规定, 定时在托轮表面涂抹高温润滑脂, 使托轮表面与轮带之间生成润滑油膜, 改变托轮表面的磨擦环境, 延长使用寿命。同时回转窑在托轮上做往复运动, 在回转窑窜到上档位, 及时涂抹润滑脂, 使窑下行, 避免与上挡轮长时间接触, 损毁挡轮。

2. 定期检查更换轴承, 托轮一直在重载荷重载荷下运行, 轴承避免不了损坏, 一般2到3年更换里面推力轴承, 5年以上更换支撑轴承。

3. 合理使用冷却水, 严格控制托轮工作温度, 夏季温度升高及时投用托轮系统冷却水, 带走运转产生的热量, 保证托轮温度在50℃以下。

三、常见问题的处理

1. 回转窑不能上下窜动, 在没有及时测量得出数据, 不能调窑的时候, 上行可采用涂三氧化二铝粉末增加摩擦, 下行涂抹润滑油减小摩擦, 来保证窑运转。

2. 拖轮异响, 托轮始终受到向下的力, 基本都是下侧推力轴承损坏, 停窑可直接检查更换推力轴承。

3. 托轮温度高, 此时, 则应该对以下两个方面进行检查:第一, 循环水冷却效果, 如循环冷却水量不足、循环水温度高以及托轮冷却水套结垢, 根据原因及时增开冷却水泵、启动动凉水塔风机和清洗水垢等措施, 使之提供足够的冷却水量, 及时带走托轮的热量, 避免托轮过早损坏。第二, 轴承润滑。润滑的好坏直接影托轮热量的产生, 冷却水量系统工作正常, 则应及时检查润滑状况。按照润滑油使用的相关管理, 润滑“五定”严格落实, 油质、油量要得到保证, 确保托轮轴承等到充分的润滑, 减少热量的产生。

新型炭素煅烧回转窑热工测试与分析 篇2

本文主要介绍了国内某公司炭素厂引进的大型炭素回转窑的应用情况, 并对此煅烧回转窑进行热平衡测试, 以了解煅烧回转窑目前生产情况、热工制度及能量利用情况, 掌握该回转窑的运行状况及其热效率, 评价目前工艺控制制度的合理性和改善工艺控制的有效性, 再结合该炉窑的热工操作、窑体结构和生产管理方面的具体情况, 提出节能措施, 寻求降低能耗和提高煅烧质量的有效途径。

1 回转窑工艺流程及技术特点

该回转窑引入了美国美卓 (METSo) 矿机工业公司的先进设计理念, 由沈阳铝镁设计院设计开发。回转窑规格为Φ3.43 m×67.1 m, 设计生产能力为24 t/h, 实际下料量约30 t/h。回转窑尾部设有一台杭州锅炉厂生产的蒸发量为100 t/h、压力为1.6 MPa的余热锅炉。该窑尾烟气通过焚烧炉再补入空气燃烧, 产生大量的高温烟气再送入余热锅炉进行烟气余热利用。回转窑窑身安装有二台风机, 供调节空气进行窑内辅助煅烧。煅后焦经冷却机进行降温冷却, 再由皮带机送至煅后仓, 冷却机产生的烟气经引风机送入焚烧室。

煅烧回转窑可看作一个逆流的热交换器, 其煅烧工艺流程图如图1所示。生石油焦原料按照化验指标经混配、预碎后送入原料煅前仓, 仓内的物料经过电子皮带称连续均匀地向窑尾端加料, 加料管采用风冷方式。进入窑尾的物料随窑体的转动而缓慢的向窑头移动, 在移动过程中, 首先受到高温烟气预热, 而后进入了高温煅烧带, 窑尾处的引风机使窑内形成一定的负压, 使热气流从窑头向窑尾流动, 并与物料形成对流使物料得到充分燃烧。物料中的挥发分在这里燃烧, 经过 (1 200～1 400) ℃高温煅烧, 物料的理化性能指标得到了很大改善, 再经过较短的冷却带物料进入了冷却机。在冷却机中, 物料受到直接冷却水的喷淋而温度迅速降低, 再经过输送系统而排入煅烧贮料仓。窑内未燃烧的挥发分在负压作用下被抽至焚烧炉, 而冷却机内的带有炭粉的蒸汽经多管旋风除尘器后也被抽至焚烧炉, 焚烧炉头部供给一次风和助燃风, 使抽至的挥发分和粉料在这里燃烧, 产生的热能用于焚烧炉尾部的余热锅炉, 烟气经除硫塔后由烟囱排入大气[2]。

该回转窑采用向回转窑窑头燃烧器添加燃料的方式来实现煅后焦真密度或电阻率所需要的燃烧带温度控制。为了配合燃料 (天然气) 燃烧该回转窑将一次风机和成形风机布置在回转窑窑头位置, 其中一次风机从燃烧器中央位置喷入, 为燃料 (天然气) 燃烧提供助燃空气;燃烧器周围被天然气气环所环绕, 而成形风机提供环形空气流环绕天然气, 除了保证天然气充分燃烧外, 也确保燃烧器喷出火焰的形状。因此在正常生产的过程中, 除了煅烧过程中挥发份燃烧和部分石油焦烧损提供煅烧石油焦需要热源外, 同时也要在窑头燃烧天然气来为石油焦煅烧提供热源。因此, 该回转窑煅烧石油焦过程中, 由于窑头天然气燃烧产生的辐射热使得大窑窑内温度的分布仅有预热、煅烧两个区域, 几乎没有明显的冷却区域;同时大窑窑头温度要比国内其它运转的回转窑窑头温度高出很多。另外该回转窑窑体上仅有三次风机, 同国内石油焦煅烧一样该风机与大窑窑尾烟气测温热电偶进行连锁控制, 通过控制三次风机的供风量来控制石油焦加热速度并调节大窑窑尾烟气温度, 从而控制回转窑内石油焦升温速度, 避免石油焦干燥和升温速度过快而造成石油焦过粉碎, 导致过多的石油焦粉被窑内废气带入燃烧室而降低生产能力[3]。

2 热工测试目的、数据、计算结果与分析

2.1 热工测试目的

(1) 为获得Φ3.43 m×67.1 m炭素煅烧回转窑正常工作状态下的主要热工参数;

(2) 进行物料平衡和热量平衡计算, 编制相应的物料收支平衡和热量收支平衡表;

(3) 获得数值模拟所需要的各种参数及边界条件, 以便进行比较和评估;

(4) 对回转窑的设计、操作提供依据, 找到更加合理的设计方案和最佳的操作参数, 达到优质、节能降耗之目的[4]。

2.2 窑体外表面温度分布

窑体外表面温度沿窑长方向上的分布如图2所示 (自窑尾起) , 在现场热平衡测试中发现, 窑表面温度大部分居于 (150～250) ℃之间, 部分区域高达300℃, 回转窑表面散热损失在3.2%～3.6%之间。而按照热工设备设计规范, 其表面温度应当低于100℃。表面温度过高不但恶化了操作环境, 同时也增大了散热损失, 降低了回转窑的热效率。从图2看出, 距窑头 (6～10) m高温分布区域是回转窑煅烧石油焦的煅烧带分布位置, 距窑头 (35～47) m高温分布区域为三次风机鼓风位置之后, 该位置区域的最高窑皮温度在300℃以上, 甚至部分测试最高温度比距窑头 (8～16) m高温分布区域的最高温度还要高。在距窑头46 m以后的回转窑位置区域, 窑外皮温度逐渐降低。这是回转窑内石油焦预热的位置区域。从窑头到回转窑5 m位置区域, 窑外皮温度逐渐降低, 该区域应当为高温煅烧石油焦冷却带位置。

2.3 回转窑物料平衡

煅烧焦的实收率, 先进的炭素回转窑的实收率在75%以上, 由表中可看出, 平均实收率约为71.7%, 低于先进水平。主要是由于回转窑烧损和窑尾带走粉料量过多引起的, 因此必须通过降低窑内烧损和粉料带走量来提高回转窑的实收率。

2.4 回转窑热平衡

通过煅烧焦单位能耗与煅烧焦单位热耗可以计算出该回转窑的平均热效率为17.75%。根据YS/T131-1-94回转窑等级标准, 平均热效率介于一等水平19%和二等水平17.3%之间;分析原因如下:由测试结果可看出, 烟气带走的物理热损失是炭素回转窑最主要的热损失, 约占总支出热量的84%左右。排烟温度过高, 焚烧室出口排烟温度为1 015℃。烟气量大, 使烟气带走了大量的物理热, 降低了回转窑的热效率。

相关资料显示, 煅烧热量仅需2 769 GJ/t煅烧焦, 而根据热平衡测试期间原料焦及煅烧焦化验结果, 原料焦煅烧产生的热量高于9 400 GJ/t煅烧焦。此外, 通过热平衡测试发现, 即使不投入天然气的生产情况下, 回转窑内石油焦的挥发分燃烧产生的热量也能满足煅烧工艺的热量供给。

回转窑煅烧石油焦工艺技术标准要求的窑头温度为小于900℃, 而本回转窑窑头温度大于1 000℃, 过高的窑头温度对生产是有害无利的, 既增加了炭质的烧损又不利于焦炭的冷却。同时窑头的散热量也会增加, 降低了能源的利用率。降低了回转窑的热效率。

3 对测试煅烧回转窑的建议和讨论

此回转窑尽管能够满足目前生产的需要, 但在操作中都还存在一定的问题, 与理想状况尚有一定距离。根据分析研究的结果, 提出建议如下:

(1) 降低窑头温度:影响窑头温度的因素主要是窑头负压。当窑头负压增大时, 由于吸风量的增加会使炭质烧损增加, 烧损放出的热量会使窑头温度提高。过高的窑头温度使烧损增加, 窑头工作环境恶化。同时使窑头的结构发生变形。为了保证窑头温度不超过合理数值, 就必须通过降低窑头负压来降低窑头温度。

(2) 优化回转窑的内衬设计, 减少窑皮散热损失:窑皮温度大部分居于 (150～250) ℃之间, 部分区域高达300℃, 造成工人操作环境恶劣, 散热损失大, 降低了回转窑的热效率。因此建议在对窑内的内衬大修时, 对隔热材料及其结构做进一步的改进, 优化回转窑的内衬设计, 减少窑表面散热损失。解决办法是在内衬总厚度不变的情况下, 将其改为三层, 从内到外分别为钢纤维增强浇注料、高铝浇注料及轻质浇注料。这样可大大降低窑皮表面温度。

(3) 提高煅烧焦实收率:炭质的烧损是由于高温炭在氧气的作用下氧化造成的, 减少碳质的烧损必须减少高温焦碳与氧气的接触。这可以采取提高窑头密封、减少一次风的供给量、减少生焦中粉料的含量来解决。进入窑内的生焦粉料太多, 不仅由于其表面积大, 会增加炭质烧损, 而且会造成煅烧带的波动和难以控制。同时由于粉料极易被气流带入燃烧室, 既增加炭质的烧损, 又增加燃烧室的负荷。在维持正常煅烧条件下, 尽量减少窑尾的排烟总量, 降低窑尾烟气流速和温度, 窑尾负压不要太大, 这样可以使焦粉抽走量减少。焦粉抽走量是影响焦炭实收率的最主要因素。建议引入石油焦煅前压密技术、石油焦煅前粉料成型技术或采用破碎前预筛分工艺, 在石油焦破碎前先进行筛分, 以减少石油焦的过破碎, 保证石油焦粒度[5]。

(4) 降低煅烧带温度:回转窑煅烧石油焦工艺技术标准要求的煅烧带温度是 (1 250～1 350) ℃。而本回转窑煅烧带温度平均约为1 370℃。过高的煅烧带温度, 使炭质烧损增大, 实收率降低, 焙烧时不再收缩, 影响焙烧质量, 并且缩短内衬的寿命。主要是通过调整加料量、窑转速、负压、燃料、助燃空气量等参数来达到控制煅烧带温度的目的。

(5) 增大窑尾温度:回转窑煅烧石油焦工艺技术标准要求的窑尾温度为 (900～1 000) ℃, 而测试期间回转窑的窑尾温度约为830℃, 焚烧室出口温度约为980℃。说明挥发份在回转窑内没有得到完全燃烧, 而在进入焚烧室后才得到完全燃烧。因此可适量加大三次风量, 将空气过剩系数控制在1.05到1.10之间, 使挥发份在回转窑内得到完全燃烧。

(6) 降低焚烧室出口含氧量:由测试参数可知, 焚烧室出口含氧量约为11%左右, 明显偏大。这将导致焚烧室内空气过剩系数过大, 烟气温度降低且烟气热损失增大。烟温降低将导致余热锅炉中烟气与水的传热温差降低, 热效率下降, 建议降低焚烧室空气量, 合理控制空气过剩系数。

(7) 降低天然气使用量:由热工测试报告可知回转窑内石油焦的挥发分燃烧也能满足煅烧工艺的热量供给, 建议充分利用石油焦挥发分自身的发热量, 逐渐降低天然气使用量, 逐步摸索, 向无燃料工艺发展, 降低煅烧能耗, 提高产量。

(8) 强化控制:回转窑热工参数复杂, 影响因素众多, 相互制约。建议对回转窑进行综合性的全面调整, 优化热工参数, 将回转窑加料速度、一次风量、燃料加入量、三次风量、煅烧带温度、窑内负压、回转窑转速及窑尾出口氧含量等控制变量全部纳入到连锁控制程序中, 使整个煅烧工艺操作过程实现自动控制为主, 手动调节为辅。今后系统的日常操作指导可以引入专家系统的方法, 利用专家知识, 再结合工艺机理, 工艺工程师和操作人员多年积累的经验, 利用控制系统收集的生产工艺数据, 建立窑头温度、窑尾温度、煅烧带温度与窑尾负压和给料量的智能集成控制模型, 通过对窑尾负压各给料量的设置和调整, 实现回转窑内煅烧状况的优化控制, 从而大辐提高煅烧焦质量和回转窑生产的节能降耗。

4 结论

本文主要介绍了国内某公司炭素厂引进的大型炭素回转窑的应用情况, 并对此煅烧回转窑进行热平衡测试, 以了解煅烧回转窑目前生产情况、热工制度及能量利用情况, 掌握该回转窑的运行状况及其热效率, 评价目前工艺控制制度的合理性和改善工艺控制的有效性, 再结合该炉窑的热工操作、窑体结构和生产管理方面的具体情况, 提出节能措施, 寻求降低能耗和提高煅烧质量的有效途径。

摘要：本文主要介绍了国内某公司从美国METSO公司引进的Φ3.4 m×67.06 m回转窑的应用情况, 并以此回转窑作为测试对象进行了热工测试、物料平衡和热平衡计算, 由此揭示了其能量利用情况。最后对测试结果进行了分析, 并提出了改进的建议, 使其煅烧过程优化, 达到高产、优质和低消耗的目的。

关键词：炭素回转窑,热效率,物料平衡,热平衡

参考文献

(1) 中国冶金百科全书.炭素材料 (M) .北京:冶金工业出版社, 1992.64-65.

(2) 穆二军, 陈杰.美国METSO炭素回转窑在国内的应用 (J) .炭素技术, 2008 (6) :59-63.

(3) 樊文国, 刘志山, 赵天荣, 等.3.4×67.06 m回转窑在国内的应用 (J) .轻金属, 2006 (12) :59-61.

(4) 王春华, 陈文仲, 刘铁, 等.炭素煅烧回转窑热工测试与分析 (J) .冶金能源, 2007 (3) , 58-61.

煅烧回转窑 篇3

一、回转窑煅烧过程中的一般故障成因、分析和防范措施

(一) 原因:

1.窑尾温度过高;2.熟料冷却过慢;3.燃料在烧成带的不完全燃烧;4.火焰过长;5.氯含量高;6.硫含量高;7.碱含量高;8.设备的限制。

(二) 分析:

1.取样;2.关注样品的温度, 风量, 水分的一致性;3.关注样品的代表性;4.出现圈或雪人前后的操作记录对比

(三) 措施:

1.调整原料及燃料;2.控制氯, 碱, 硫含量的内循环。A, 安装旁路放风系统。B, 减少窑灰的入窑量 (比如窑灰可作为水泥的混合材) 。C, 确定循环周期。3.调整喷煤管 (保证熟料的冷却, 缩短烧成带的长度, 保证燃料的完全燃烧, 喷煤管位于窑中心位置。) ;4.提高窑速;5.保持稳定的二次风温

二、二次风温与火焰以及窑圈的关系

在窑系统的操作中, 我们对系统拉风, 分解炉出口温度, 窑速, 窑电流, 喷煤管的调整等都比较重视, 而对篦冷机的操作:稳定的厚料层, 稳定的二次风温, 稳定的窑头罩负压重视不够, 对篦冷机一段篦速, 窑头排风机阀门的调整比较随意, 其实回转窑出现的很多问题都是因为二次风温波动引起的。

我们都知道气体体积随温度变化而变化, 但我们在操作时却常常会忘记这种关系。却说:“我并没有提高风量?”“火焰扫窑皮了, 而昨天并不是这样, 肯定有谁调喷煤管了?”。其实这都是因为二次风温的变化引起了窑况变化的缘故。当二次风温提高时, 二次风量及风速也同时提高, 高风速就可能把二次风和粉尘带到窑头罩的顶部, 因此在窑头罩的底部才表现为负压。同时当二次风温变化时, 会造成火焰向上或向下的变化。当然二次风温的提高有助于燃料的燃烧, 但我们更应重视它对火焰形状的影响。正常的二次风温能够保证较好的火焰形状, 此时的风温为1000度左右, 风速为~5m/s。二次风温降到800度左右, 相应风速为~4m/s, 火焰的头部就可能下垂, 不再在窑的中心燃烧而冲击物料。而如果喷煤管在第4象限更接近料面时, 这种冲击会更加明显。当二次风温升到1250度左右, 相应风速为~7m/s, 火焰就可能上升, 此时烧成带温度会降低, 窑电流下降, 调整不及时就有窜生料的可能。

上述几个较极端的例子表明:保持恒定的二次风温比追求更高的二次风温更加重要。通常我们会尝试达到更高的二次风温, 却造成二次风温时高时低的循环, 从而影响火焰形状的稳定及燃料的完全燃烧, 熟料可能在缺氧下锻烧, 熟料冷却慢, 飞砂料增多, 窑内形成圈。同时应牢记两点:测得的二次风温往往因为熟料的辐射热而偏高, 二次风温的变化常常是因为一段篦速的调整而引起。

二次风温的波动是回转窑结圈的主要原因之一。操作中必须保持喷煤管的位置及火焰的稳定。结圈的位置随烧成带的长短变化, 此处主要是已分解的生料, 液相和固态生料组成, 它们很容易形成浮窑皮, 如果生料量, 生料分解率, 火焰形状或长度发生变化, 很容易跨落。这些浮窑皮的存在对熟料的烧结是有帮助的, 它能提高此处的气体速度, 有助于生料的混合, 阻止生料过快进入烧成带。

三、堆雪人的情况

生料配料不当造成飞沙了的现象是篦冷机堆雪人的根本原因, 未完全燃烧的煤粉粒发生二次燃烧。为了强化煅烧提高烧成温度, 一般情况下会增加煤粉的用量, 由于过多的煤粉用量, 很容易造成煤粉燃烧不透被裹入熟料中, 在窑内产生飞砂熟料结粒差不均匀的情况下, 部分未燃烧的煤粉随熟料一起进入冷却机, 在受大窑旋转和高速气流的影响与细颗粒“飞沙”料一起和结粒大的熟料颗粒发生离析, 而堆积在蓖冷机前端的蓖板上, 由于冷却机内风温高、氧气含量充足, 未完全燃烧的煤粉颗粒发生二次燃烧, 导致细颗粒熟料表面出现二次高温和液相出现, 同时由于细颗粒之间的通风率差, 蓖下风机不易吹透, 细小颗粒无法尽快冷却, 使得熟料粘结在前端的蓖板上, 产生堆雪人。

窜生料也会形成堆“雪人”现象, 窜出的生料含有相当一部分未燃烧的煤粉, 同样会产生大小颗粒的离析现象, 在蓖冷机内因氧气密度大, 温度高同样会产生二次燃烧, 使熟料在蓖冷机内继续进行反应, 导致细小熟料或为烧透的熟料颗粒表面产生液相, 在风机无法吹透的情况下产生“堆雪人”现象。

四、预热器的结皮情况

首先是烟室的结皮, 这同样是燃料的不完全燃烧, 一氧化碳偏高, 尾温偏高造成的。如果漏风的话, 还会造成碱, 硫在此处的富集。碱, 硫在烧成带为气态, 随着废气进入烟室, 一般正常窑尾温度会使碱, 硫继续保持为气态, 如果温度降低 (漏风) 则变成液态形成结皮。如果入窑生料的分解率偏高, 也会造成C4AF的液相提前出现而结皮。当喂料量大, 烟室粉尘浓度高时, 这些液相会附着在生料上, 而不会在墙上结皮。

碱, 硫在气态或固态都不会造成结皮, 旁路放风就是利用这个原理, 让抽出的废气快速冷却, 使碱, 硫直接从气态变成固态, 而不至于在旁路放风的冷却室大量结皮。一般旁路放风能收集0.5~2%的生料, 20~25%的SO3, 4.5~5%的K2O。从而保证预热器系统的稳定运行。

从上面的分析我们可以看出:篦冷机料层不稳定, 造成二次风温波动, 从而引起火焰形状的变化, 燃料的不完全燃烧, 窑况不稳定, 窑内结圈结球。同时篦冷机料层过厚, 熟料冷却慢, 造成堆雪人, 结窑口圈等现象。当然, 窑况的稳定是一项系统工程, 只有各种条件和设备都处于比较优化的状态, 才能达到比较理想的效果。

煅烧回转窑 篇4

1 主要工况

石油焦煅烧回转窑属于动设备,在运转过程中耐火材料衬里的主要工况如下:

①高温——石油焦的煅烧温度在1 250～1 350 ℃左右,最高可以达到1 400 ℃。在一定的温度之上,温度提高10 ℃对耐火材料的性能影响都是十分显著的。

②碳腐蚀——在高温下,C的化学性质十分活泼,可以与H2O、CO2、SiO2、Fe2O3等多种物质发生反应。高温下C的渗透性很强,而耐火材料的孔隙率一般都较大,C渗透到耐火材料中后发生各种化学物理反应,造成耐火材料的损坏。

③热震——设备使用过程中,耐火衬里不断经受温度剧变过程,在连续的温度升高降低循环作用下,耐火衬里不断发生膨胀和收缩,当耐火材料的抗拉强度不足以承受热应力时会发生剥落破坏。

④化学腐蚀——煅烧石油焦窑内存在多种活泼气体及腐蚀性气体,包括CO、H2、H2S、NOX等,对耐火材料的腐蚀是必须要考虑的。

⑤磨损——高温石油焦在回转窑内不断转动并沿设备轴向向前移动,对耐火材料会产生机械磨损作用。

⑥挤压振动等机械作用——回转窑设有三副托轮,整个回转窑的重量都通过托轮传递到基础上。高温的回转窑筒体在与托轮接触处变形,引起筒体跳动,对耐火内衬造成挤压、振动。这种作用循环往复,对耐火内衬的破坏作用是很大的。

2 改进前的技术状况

针对大港石化石油焦煅烧回转窑实际情况,我公司原设计采用的是下部轻质层,上部重质浇注料的全浇注方式,也就是全部金属锚固件+浇注料的结构形式,全窑分为36条,逐条施工养护。在实际使用3个月过程中损坏严重,主要体现在以下几个方面:

2.1 轻质层的刷空

耐火内衬浇注料原设计是复合内衬浇注料,200 mm厚的工作衬,100 mm厚的保温层。保温层中间放40 mm×40 mm的不锈钢丝网。由于工作衬在高温下的线收缩产生一定的裂纹,炽热的炭素颗粒进去直接冲刷保温层,随着回转窑的转动,保温层刷空,并使得金属锚固件暴露在高温环境下。即使采用310材质的锚固件,暴露在此气氛中也会很快烧掉,致使衬里不断脱落,外壁温度升高,影响正常操作直至停产,导致窑体超温,如图1所示。

3.2 风管烧坏

风管在回转窑里也是最薄弱的环节,原设计使用25Cr20Ni耐热钢,然后在外面打300厚耐火料。但是因环境恶劣,最快一个月左右就开始损坏,如图2所示。风管衬里脱落现象严重,主要是因为金属风管和非金属的耐火衬里的热膨胀系数相差较大,在高温下界面处产生脱离;同时所选衬里材料的强度和抗剥落能力差,高温下产生大块脱落,堵塞窑口下料口,造成停车事故。周围器壁上剥落的衬里大块对风管衬里的冲击作用也值得关注。

3.3 窑头护板损坏

窑头护板采用2520不锈钢压铸成型,由于在实际生产中窑头温度控制不当,造成窑头温度经常在1 000 ℃左右,在高温的作用下窑头护板损坏严重,如图3所示。在窑头护板损坏后,高温继续烧损回转窑本体,造成设备进一步损坏。该结构中窑头由于不锈钢护板高温变形,挤压衬里,造成衬里大块脱落,堵塞下料口,造成停车。

3 改进措施

3.1 结构上的改进

选用双层隔热耐火衬里结构。隔热层厚度100 mm,耐火层厚度200 mm。隔热层用Y型金属锚固件进行锚固,此锚固钉的上部V型部分同时作为耐火层衬里的辅助锚固钉。同时,C型钩横杆下部连通,对隔热层衬里起到锚固作用,如图4所示。耐火层浇注料用陶瓷锚固砖和金属锚固件复合锚固,具有以下优势:

(1)陶瓷锚固件是高铝红柱石高压高温煅烧产品,体积稳定,抗剥落性强,物理化学性能优良,完全适用于煅烧焦回转窑使用工况。烧成之后,绝大部分的体积变化已经完成,在操作温度下的重烧线变化微乎其微,属于最稳定的部分,起到锚固周围浇注料的重要作用。

(2)陶瓷锚固砖多个平面有多个凹槽,其锚固作用明显强于现有预制件。

(3)双层Y型锚固钉,在陶瓷锚固砖周围分布,顶端加有高温下可烧失的塑料帽,预留金属高温膨胀量,最大限度地减少金属膨胀对耐火层衬里的破坏作用。

(4) C型钩与锚固砖之间留有1～2 mm 的间隙,对因金属与非金属材料热膨胀不同产生的应力具有缓冲作用。

3.2 锚固件材质选择

(1)C型钩材质:

C型钩焊接于器壁上,选用SUS-304 材质的钢板冲压成型。

(2)Y型钉材质:

Y型钉的下半部(包括下直段和下V 型部分)选用SUS-304 不锈钢钢筋,上半部(包括上直段和上V 型部分)选用SUS-310 材质。两部分使用奥氏体不锈钢焊条焊接。上半部分需要刷涂沥青漆并在钉头处戴塑料帽,用于缓解金属锚固件和非金属耐火材料间的不同的热变形差异。

3.3 二次风管处衬里改进方案

二次风管处周围300 mm离内用单层重质耐火浇注料进行浇注,高度400 mm凸台,周围用两圈非金属锚固转进行拉结,如图5所示。

3.4 传热计算

根据傅里叶一维稳定传热原理,按照水平圆筒传热计算,不计锚固件对衬里传热的影响,由给定设计条件,计算出高温段(主要是煅烧带)和低温段(窑内其他部位)的窑体外壁温度,均在200 ℃以下,完全满足使用要求。实际使用中,由于2#回转窑所处地域风比较大,周围也没有什么高大建筑物阻隔,虽然由于金属锚固件的热桥效应,窑体外壁局部温度会比此理论计算稍高,但亦能满足使用要求,如表1所示。

计算说明: (1)耐火材料的导热系数随着温度的升高会相应升高,所以,同样的材料在不同的操作温度下使用,其导热系数取值有所不同; (2)以上计算中对流换热系数是在风速为0的情况下的取值,当风速大于0时,对流换热系数会迅速增大,造成设备外壁温度降低。

3.5 膨胀缝留设

膨胀缝设计是衬里结构设计中的重要一环。膨胀缝的宽度应该综合考虑材料在高温状态下的膨胀与失水收缩。浇注料都是在冷态常温下施工的,在升温过程中,伴随着结晶水、吸附水的脱出以及液相烧结,其体积会变小;而热胀冷缩是物体的通性,材料在升温过程中必然伴随着体积的膨胀。根据浇注料热膨胀试验曲线可知,未烘干浇注料在低温段体积是收缩的,而在高温段体积是膨胀的。对于已经烘干的浇注料衬体,在温度升高过程中,体积膨胀的线性十分明显。尤其是高铝质材料,随着氧化铝含量的提高,其线膨胀率越来越接近刚玉的膨胀系数,即8.5×10-6/℃。膨胀缝留设主要基于以下考虑:在高温下,膨胀缝应该是闭合的,或者是基本闭合的。预留膨胀缝就是为了使浇注料不会因为过度膨胀造成衬里挤压、剥落。综合考虑使用温度和材料的收缩、膨胀等性能,我们决定采用以下膨胀缝设计方案:

(1)每800 mm×800 mm(施工后内衬表面弧长)作为一个施工单位,四周留设通透式阶梯型施工缝,作为膨胀缝;膨胀缝宽度3～4 mm,缝内填塞高温陶纤纸,避免相邻块之间直接接触造成损坏,也避免在升温或降温过程中膨胀缝未能完全闭合焦炭颗粒嵌入造成更多的颗粒进入产生腐蚀。

(2)在每个施工单位上,在约中间位置,预留一道表面膨胀缝,缝宽3～4 mm,深度60～70 mm。缝内填塞陶纤纸。

(3)通透型膨胀缝避开锚固件,处于相邻锚固砖之间。

(4)表面膨胀缝应错开锚固件,处于相邻锚固件之间。

3.6 窑头工艺调整

工艺操作上,对窑头温度进行了限定,限定窑头操作温度不大于800 ℃。

4 结 语

2010年9月25日,完成以上对原材料、工艺及耐火结构的改进,到2011年5月,经过了8个月的连续使用,耐火结构和窑头护板完好、回转窑外壁无超温现象,改进效果明显。

摘要：通过测试和实际使用研究,对原有的煅烧焦回转窑内衬进行分析,并进行了一系列的改进,使得煅烧回转窑内衬的使用寿命得到显著提高,改造后的煅烧回转窑,连续生产稳定性大大提高,耐火内衬寿命显著延长,大大降低了频繁停窑检修的成本。

关键词：非金属锚固钉,防爆高强耐磨耐火浇注料,隔热层,砖钉结合

参考文献

[1]GB/T17912-1999.回转窑用耐火砖形状尺寸[S],2004.

[2]GB/T2992-1998.通用耐火砖形状尺寸[S],2004.

煅烧回转窑 篇5

目前应用最为广泛的石油焦煅烧工艺是回转窑, 据不完全统计, 世界上接近百分之八十五的段烧焦是通过回转窑来生产的。随着我国经济的快速发展, 能源的供需矛盾越来越突出, 变频节能技术在我国得到了快速的普及, 煅烧窑一个至关重要的设备就是大窑引风机, 它对回转窑风压平衡控制起着关键性的作用。在改造之前, 存在设备多, 例如挡板, 软启动器、执行器等、成本大而且故障点多的缺陷, 本研究试图以回转窑的大窑引风机控制为例子, 针对存在的问题, 采用M430变频调速控制, 用调节转速的方式来控制风量, 进而阐述变频器在风机节能调速控制系统中的应用[1]。

2. 控制系统的设计

2.1 负压操作控制的意义及硬件选型

回转窑煅烧产生的热量靠引风机带走, 热量经过沉降室, 余热锅炉合理利用。而沉降室有自动控制风门, 用于调节负压, 负压过大原料烧损严重, 煅烧带位置靠后, 负压过小, 窑内温度过高热量集中, 对回转窑寿命影响较大。从某种程度上来说, 变频调速控制系统稳定运行恰当的选型起着至关重要的作用。变频器的选型通常情况会从电机额定电流、负载特性、使用环境、变极电机、是不是为高速等几个方面加以考虑。大窑引风机不需要高频, 防爆及变极工作, 一般来说, 大窑引风机是风机类负载, 选用M430变频器比较实用。变频器的主要技术参数为:额定输出功率250k W;额定输入电压380V-400VAC;额定输入电流422A。提高变频器的容量或者加装输出电抗器, 可以在一定程度上克服因变频器输出电缆长, 距离大窑引风机远导致的输出线路地耦合电容对变频器的输出功率造成的影响。因此在变频器的输出端, 设计配套的输出电抗器是非常有必要的。[2]。

2.2 控制方案的设计

将原有系统中的软启动器、挡板, 执行器等设备加以取消, 用控制变频直接对引风机进行相关的调速工作, 这一操作是以DCS控制系统平台上开发变频器的调节与风压平衡控制技术

显示控制程序为基础。DCS系统与变频器的关系主要有:DCS系统对变频器进行启动命令, 然后变频器则有一个运行反馈;DCS系统对变频器进行手动切换, 则变频器则对DCS系统有一个故障信号方面的反馈;DCS系统对变频器进行调速信号, 则变频器则对DCS系统有一个速度反馈。工作人员借助电脑界面发出的变频器启停, 来确认故障。调速控制则是通过模拟量输出通道与DCS系统的开关量来实现, 变频器的故障信号, 状态的反馈, 电机速度则是借助DCS系统的开关量与模拟量输入通道, 进入电脑控制系统的。

3. 控制方案的实施

3.1 变频器外部接线图

组态电机转速反馈信号范围也一般为4m A到20m A D C。组态变频器的开关量输入DIN1启动, 输入DIN2为故障确认信号, 同样的道理组态变频器的继电器输出1则为反馈, 组态变频器的继电器输出2为故障输出信号。

3.2 变频参数组态

在完成变频器的外部I/O接线与安装工作后, 只有进行参数组态才能够实现工艺控制的需要。M430变频器由于其功能强大, 可以组态的参数量大取决于个性化的控制策略。本研究主要阐述几个重要的参数。DIN1与DIN3功能设定指定了变频器第1和第3路开关量所输入的功能, 这一参数也有多个可以选择的设定值;变频器控制方式设定指定了变频器工作相关的控制方式, 这一参数有多个可以选择的预设值;选择命令源指定了变频器的控制指令的来源, 这一参数总共有多个可以选择的设定值, 用户可以依据实际需要来组态COM链路与BOP键盘;斜坡上升与下降时间设定指定了变频器从静止升速到最高频率, 从最高频率降速到静止所需要的时间, 这一参数的设定范围一般是零到六百五十秒。这个参数组态时预先设定了一个估计的初始值, 在调试的时候依据实际调试运行的效果来修正, 直到合适才结束。

3.3 系统的调试运行及效果分析

依据煅烧工序岗位的操作流程, 在操作经验的基础上, 设定一个负压控制的目标值, 在DCS系统平台的基础上组态参数, 控制程序, 为了实现系统的可靠性与安全性, 预定值与控制方式可在监控界定上进行相关的修改。完成变频安装, 接线, 及参数设置工作后, 就可以进入调试及运行阶段。第一步要做的是检查电机的程序是不是正确的, 假如不正确则要迅速地调相, 要不然就可能损坏电机及变频器等设备;第二步要下载DCS控制程序, 通过手动的方式进行空载, 负载升速, 检查电机及变频器的运行情况, 于此同时对电压及电流等参数进行监测;最后一步是调试DCS的控制程序, 优化修改相关的参数, 达到负压远程控制的目的, 如果三个步骤全部合格以后, 则该设备就可以投入运行。风机变频调速后节能的一个原因就是因为风机是属于“平方转矩负载”。也就是负载转矩和转速的2次方成正比, 转速和轴功率3次方成正比。现在假定回转窑在生产时, 引风挡板的开度是百分之八十, 变频调速的采用后, 在很大程度上可以将引风机的转速降低百分之二十, 据统计节约电能率可以达到接近百分之五十。系统在投入运行后, 风量调节挡板被取消过后, 风门全部打开, 依据回转窑的风量压力则要调整引风机的转速, 节能可以达到百分之五十。变频进过改造以后可以达到引风机的远程控制, 风压平衡效果得到了显著的提高, 故障点也显著减少, 此外还保护了设备, 这样维护的费用可以在很大程度上得以降低, 有助于系统长期稳定地运行[3]。

4. 结论

M430变频器成功应用实现了石油焦煅烧风压平衡的远程控制, 使系统的控制更加安全可靠实用, 变频调速控制的实际运行表明其显著的优势, 更重要的在于不仅节约电能, 实现经济效益, 而且安全稳定, 所以在一定程度上具有很高的应用价值。

参考文献

[1]郝杰, 代霖.石油焦煅烧回转窑风压平衡控制技术改进[J], 轻金属, 200年第2期.[1]郝杰, 代霖.石油焦煅烧回转窑风压平衡控制技术改进[J], 轻金属, 200年第2期.

[2]张燕宾.变频调速应用实践[M].北京:机械工业出版社, 2000.[2]张燕宾.变频调速应用实践[M].北京:机械工业出版社, 2000.

煅烧回转窑 篇6

改造前该生产线是煅烧铝酸钙粉, 其主机设备有破碎机-球磨机-成球盘-烘干机-回转窑-冷却机-提升机, 煤粉制备系统未使用, 使用煤气发生炉生产煤气做燃料进行煅烧, 烘干机引用窑尾热风, 窑尾除尘为沉降室和麻石水膜除尘器。主要改造内容:

1、恢复煤粉制备系统和窑头喂煤系统

原有煤粉制备系统已废弃, 设备老化严重且不符合我公司安全规范要求, 我们对其中磨机、粗粉分离器、旋风收尘器进行了修复, 其它设备全部拆除、更换, 建立DCS操作系统, 并增加CO分析仪和CO2灭火系统, 按照相关规范对系统内管道和设备增加防爆装置。

修复窑头喂煤双轴螺旋铰刀, 增加冲板流量计, 对喂煤系统顺时流量进行监控。

2、生料制备系统 (原设备拆除)

原有生料制备系统将生料进行破碎后进磨机粉磨, 粉磨后的生料粉通过成球盘成球后入烘干机通过窑尾热烟气烘干, 然后通过提升机直接入窑, 进行煅烧, 但我们生料不需要进行粉磨, 直接大粒度块状物料入窑进行煅烧, 故拆除原有生料破碎和输送设备, 新建破碎、筛分、输送、存储设备。

3、改造成品输送系统

因成品熟料出冷却机后温度较高粒度大, 故拆除原有输送设备后, 增加振动筛、链板输送机和皮带输送机。

生成过程中遇到的问题及处理措施:

1、块矿粒度偏小

因我厂对成品粒度有特殊要求, 大快料比例占总比例需要超过30%, 但改造时安装的PE600*900型颚式破碎机原厂颚板是齿对槽型, 如下图1所示, 大块生料占总量的30%, 煅烧后成品大块料占10%, 不符合公司要求, 经公司研究决定将破碎机颚板改造为齿对齿型如图2所示, 通过此次改造后, 生矿大块料占总量的60%, 煅烧后成品大块料占33%, 符合公司产品质量要求, 改造后颚板使用寿命比原厂缩短1/3, 增加了维修作业量, 原颚板是一个整体, 下部磨损后整块颚板必须进行更换, 后面进行定做时, 把该颚板做成3段式, 那部分磨损严重对那部分机行更换, 减少了维修作业量和生产消耗。

2、麻石水膜除尘器使用

随着科技的发展和人类生活水平的提高, 国家对环保的要求也越来越高, 在进厂改造时窑尾麻石水膜除尘脱硫系统未进行拆除, 对相关设备进行修复后投入使用 (除尘、脱硫) , 但在使用过程中该设备前只有沉降室进行预除尘, 如下所示:

沉降室除尘效率为50%, 少量大颗粒粉尘在沉降室内得到了收集, 但大量小颗粒粉尘和烟气一起进入麻石水膜除尘器, 麻石除尘器内烟气和水膜、水雾接触后, 部分粉尘随循环水流入沉降池内, 但大量粉尘附着在麻石除尘器内, 形成积块, 如图3所示, 影响麻石除尘器内水膜、水雾的形成, 并影响系统通风, 只要麻石除尘器有轻微的堵塞, 窑内通风便受到很大的影响, 必须停窑清理后才能重新进行生产, 严重影响了窑系统运转率和窑热工制度的稳定, 增加了生产消耗, 为了降低麻石除尘器对生产运营的影响, 在沉降室和麻石除尘器之间增加旋风除尘器, 如下所示:

旋风除尘器除尘效率为80%, 降低麻石除尘器内烟气粉尘浓度, 减少了因麻石除尘器堵塞的停窑时间, 窑运转率从50%提高到90%, 大大提高了窑的运转率, 提高了窑产能, 降低消耗。

3、窑头喂煤系统

原煤粉喂料系统为双轴螺旋输送机, 初次改造时增加了冲板流量计对喂煤实时流量进行监控, 在实际生产过程中通过调整煤粉仓底闸板和双轴螺旋输送机变频控制入窑煤粉量, 但由于冲板流量计只是记录顺时流量无法控制流量, 双轴螺旋输送机流量受仓重影响, 在相同变频数据下实际喂煤量不同, 造成实际操作过程中无法有效控制煤量, 无法稳定窑内热工制度, 发生跑生料和跑煤现象, 跑煤现象造成窑尾收尘系统大量煤粉沉积, 容易发生安全隐患, 经公司领导同意对窑头喂煤系统进行了改造, 更换双轴螺旋输送机为稳流给料机, 增加单管螺旋输送机, 稳流给料机是3层隔板结构, 相同的格子内煤粉量一样, 受仓重影响很小, 通过计量称控制稳流给料机转速, 控制喂煤量减小误差, 提高窑内热工制度稳定性, 减少安全隐患。

综上所述:经过我厂不断努力, 该生产线已进行正常生产, 运转率和产品质量达到公司要求, 但还存在着一些问题:

1) 、麻石除尘器结块问题得到了缓解, 但未彻底解决问题, 当运转时间达到一定数量后, 还会出现结块堵塞现象。