加大煤矸石在预分解窑系统中掺加量的技改措施

近几年煤炭价格大幅度提升，热值在5 500kcal/kg左右的原煤价格由700元/t左右涨至1 300元/t左右，甚至更高，给水泥企业造成了巨大的成本压力，水泥企业面临着严峻的考验。

1、技改前生产情况定华能源建材有限责任公司（以下简称定华建材）有一条2 500t/d生产线，煤磨为Φ3.0m×（7.25+1.75）m风扫煤磨，生料立磨规格为ZJTL3840，回转窑规格为Φ4.2m×60m，窑头燃烧器配置艾法史密斯DBC-220-450-615燃烧器；分解炉规格为Φ5.4m×36.2m，预热器系统采用单系列五级预热器；篦冷机规格为4m×16.8m。定华建材采购原煤900元/t，煤矸石11元/t，二者有巨大的价差。煤矸石掺加量偏低，基本维持在原料配比中的2%左右，掺加量再提高，容易导致窑筒体内长后窑皮和结圈、分解炉锥部结皮、C3旋风筒锥部积料、塌料。技改前该线熟料烧成标准煤耗高达118kg/t。该公司为增加煤矸石掺加量、降低煤耗，与合肥水泥研究设计院有限公司合作，于2020年9月开始进行针对性的技术改造工作。

2、原燃材料情况2.1原料情况原料配比见表1，改造前后入窑生料分析见表2。表1原料配比

%

2.2燃料情况入窑煤粉及煤矸石工业分析见表3。表3入窑煤粉及煤矸石工业分析2.3熟料情况改造前后熟料质量对比见表4。

3、采取的技术措施3.1生料立磨进行漏风处理煤矸石含有6.4%的水分，增加其在生料中的掺加量，势必导致生料综合水分的增加，导致立磨系统烘干能力的下降，在其他系统不变的情况下，立磨系统的堵漏最简单有效，而生料立磨磨辊门和排渣系统的漏风处理则是重中之重。定华建材立磨磨辊门和排渣系统漏风比较大。磨辊门采取的密封方式是废旧帆布或者硅胶布，密封效果不好且磨损量大，使用寿命短，维修更换不方便。排渣系统采用敞开式皮带输送，立磨排渣口和入循环斗式提升机都是较大的漏风点。对其分别进行改造，磨辊门采取环形弹簧式密封（见图1），排渣系统采用完全密封式振动给料机输送（见图2）。图1磨辊门密封改造前后对比（a）皮带机输送（b）振动给料机输送图2排渣系统改造前后对比3.2分解炉扩容+C4下料双分料入炉煤矸石掺加量的增加，改善了生料的易烧性，掺加量越大，易烧性越好，在煤矸石掺加量达到生料配比中的4%~6%时，分解炉锥部结皮严重（见图3），针对此现象，决定采取分解炉扩容+C4下料双分料入炉的方式。图3分解炉锥部结皮拆除现有分解炉，分解炉直径由5.4m改为6.2m，原分解炉炉容（690m3）+鹅颈管容积（364m3）=1 054m3，扩容至分解炉炉容（980m3）+鹅颈管容积（364m3）=1 344m3；C4下料入分解炉采用双分料方式（见图4），保证分解炉炉内温度场分布均匀，避免产生局部高温，进而导致炉内结皮。图4分解炉分料改造示意3.3优化预热器各级旋风筒的结构随着煤矸石掺加量增加，为避免预热器各级旋风筒出现结皮、积料等现象，对各级旋风筒进行了优化处理，加大C2~C5出风管直径，优化各旋风筒进口形式，将旋风筒加高加大，取消相关平段降低积料风险，减小旋风筒进口阻力损失，C5旋风筒改造示意见图5。图5C5旋风筒改造示意3.4更换适应性更强的窑头燃烧器煤矸石掺加量的提升，也对窑头火焰提出了更高的要求，需要配置适应性更好的HP3500强涡流型大推力燃烧器（见图6），一次风机配置变频罗茨风机，风量94m3/min，风压58.8kPa，加强窑头燃烧器对逐步提高煤矸石掺加量的适应性。图6HP3500燃烧器端面3.5整体更换第四代步进式冷却机定华建材原采用第三代往复推动篦式冷却机，故障率高、出篦冷机熟料温度高，整体更换为第四代步进式冷却机，破碎机采用中置辊破，增加篦床有效宽度和长度，根据冷却机空间受限、长度偏短的情况，创造性地采用了八道传动系统，定制短宽的第四代冷却机（见图7），篦床面积由61.2m2增至85m2，以满足窑提产之后熟料冷却需求。图7改造前后冷却机对比3.6优化各个撒料箱的高度和角度针对煤矸石掺加量提升后C3锥部积料、塌料情况，将C3上升管道上的C1撒料箱距离C3旋风筒顶盖距离加高，同时将C3上升管两个撒料箱底部角度由18°调整为14°（见图8）更换撒料箱，并对位置进行调整，进一步改善撒料效果，防止煤矸石掺加量增大后，C3锥部积料、塌料。图8改造前后C3上升管道撒料箱结构

4、效果针对定华建材增加煤矸石的用量、降低煤耗、降低生产成本的目标，本次技术改造项目实施完成后，效果显著，煤矸石掺加量由2.5%左右提升至9%左右。通过生产调试和日常生产过程中工艺参数的控制和优化、窑头燃烧器的调整、熟料三率值的调整等优化措施后，与技改前相比，窑产量大幅度提升，熟料标准煤耗、熟料综合电耗大幅度下降，C1出口温度、负压有较大下降，窑皮平整，后结圈现象也未再出现（见图9），熟料3d强度和28d强度均有不同程度的提升。技改前后窑系统运行参数及技术指标对比见表5。图9技改前后窑筒体窑皮分布情况表5技改前后窑系统运行参数及技术指标对比

5、经济效益本次改造总投入约2 459.57万元，根据目前国家环保以及错峰停产政策现状，按照年运转200d，生料料耗1.57t/t，标煤价格1 000元/t，电价0.6元/kWh，吨熟料利润150元计算。（1）提产年效益：（3 550-2 900）×200×150÷10 000=1 950万元。（2）节煤年效益：3 550×200×（118-101）÷1 000×1 000÷10 000=1 207万元。（3）节电年效益：3 550×200×（61-54）×0.6÷10 000=298.2万元。（4）煤矸石的掺加量：3 550×200×1.57×（9.18-2.45）%=75 019.31t。经上述计算，定华建材经过改造后，每年可获得经济效益合计3 455.2万元，煤矸石掺加量增加75 019.31t，极大地降低了熟料生产成本，投资回报周期约0.71年，回报周期较短，同时增加了产品在市场上的竞争力。

6、结束语采取一系列措施之后，该线达到了煤矸石掺加量由2.5%左右加至9%，年度可增加75 019.31t用量的目标，极大地降低了煤炭成本。同时，熟料产量由2 900t/d提产至3 550t/d，生料工序电耗下降2.5kWh/t，