回转窑尾气管道增湿技术的应用

我公司7号窑原为一条1000t/d湿磨干烧生产线。为节能降耗,对该窑进行了全干法生产工艺改造,并应用管道增湿技术对预热器尾气进行降温、调质处理,效果良好。

　　1、应用背景

　　1)原熟料生产线没有考虑尾气降温、调质系统,窑尾塔架、高温风机和电除尘器相靠极近。根据场地实况,只有往空中发展,将增湿塔架于高温风机的上方,这样就会造成回灰系统和高温风机进风管道的设计复杂。

　　2)此项目属于老线技改,对于拆除的大量旧管道,本着“节省投资、物尽其用”的原则,尽量再利用。如果窑尾废气管道能利用原先Φ2.68m×50m的旧风管,用管道增湿技术对尾气进行降温、调质处理,总共可节省系统投资约30多万元。

　　3)1000t/d级生产线配套的增湿塔规格大多为Φ5.8m×26m,如果采用Φ2.68m×50m旧风管作为尾气管道,则风管内的截面风速将达到9.5m/s,尾气在风管内的停留时间约为5.3s,比在增湿塔内的停留时间减少了58.5%。

　　2、工艺方案说明

　　此套装置属于压力式控制系统,主要由储水箱、缓冲稳压管、双供水水管、高压离心泵(一备一用)、预热器至高温风机风管、压力式水枪、温度检测热电偶、控制柜及系统控制软件等组成,其中控制柜内装有调节水泵转速的变频器,水箱内装有浮球阀和液位计来控制水位。

　　系统运行后,热电偶检测出进入电除尘器的气体温度高于170℃,此时温度信号经变送器变送为4～20mA标准信号送给PLC,PLC对该信号进行PID运算后,对应输出一个4～20mA控制信号,该信号作为变频器的给定值,也就是水泵电动机转速的设定值,水泵电动机就随着电除尘器进口气体温度的变化,在变频器的控制下工作,改变管道的供水压力和喷枪的雾化压力,从而调节喷水量。当电除尘器进口气体温度过低或管道压力过低时,系统会自动停止水泵工作,避免湿底现象的发生;当储水箱由于某种原因存水过少、水位过低,液位计检测到箱内过低水位时,系统也会发出一个开关量控制信号给水泵,使水泵停止供水。当水位回升到一定高度时,系统又会重新启动水泵供水。窑尾气管道增湿技术工艺流程见图1。

　　3系统的改造和效果

　　3.1出现的问题

　　系统设计采用14根喷枪进行喷水,试生产初期,在水泵喷水压力不到1.0MPa的情况下,电除尘器进口废气温度就可以降到150℃。但增湿管道经常出现湿壁、湿底的问题,底下排灰螺旋输送机送出的回灰潮湿,有些呈块状和结粒状;回灰斗不到两个班就会堵塞,灰斗积灰高度超过高温风机进风管斜面高度后,会产生间断性塌灰现象,有时高温风机瞬间电流突高,风机、风管产生振动。多次检查,没有发现喷枪漏水、喷头滴水的现象。

　　3.2改造内容

　　1)减少喷枪使用的数量、调整喷枪的分布位置和方式,提高水泵的喷水压力经分析认为,一方面水压较低导致喷嘴雾化效果不理想,另一方面在Φ2.68m风管内布置了14根喷枪,喷头在局部区域内排列过多,造成在风管截面上水雾分布不均匀,导致粉尘含水量过高不能完全被汽化而产生湿底的现象。为此对喷枪数量进行了调整,最后稳定使用其中的4根三喷头、4根二喷头共8根喷枪;原先设计的喷枪总长度为1.6m,喷枪伸进风管的长度为1.2m,管道中心区域内喷头之间非常接近,水雾重叠现象严重。因此,调整了8根喷枪在风管上的位置,将其中的4根喷枪外移了10cm,调整前后的喷枪位置见图2;另外将水压升高至2.5MPa。

　　2)风管内增加气流分布板

　　停窑后,在灰斗内清堵时,管道上方经常有饼状湿料掉落,据此判断系统存在着严重的湿壁现象。原因和风管内没有安装气流分布板有关,含尘气流经过C1出口风管(Φ2.20m)与增湿管道连接的锥形管时产生涡流现象,在其作用下,水雾被带向四周管壁,从而造成管道湿壁、结露。停窑检修时,在距喷枪平面上方4.0m位置风管中安装了气流分布板。

　　3)改造增湿管道下灰斗出口

　　原灰斗出口为Φ500mm圆孔,当回灰稍有潮湿,特别容易黏附在圆形下料口周围,起拱后将灰斗出口堵塞。对此,将灰斗出口改为500mm×1000mm的长条形,改造后灰斗再未出现堵塞的现象。

　　4)改进自控系统

　　厂方提供的自动控制系统,是以进电除尘器废气温度为依据,并根据电除尘器进口废气温度的变化自动调节水泵电动机转速。根据公司2500t/d熟料生产线的使用经验,如果在窑况不正常、需减产煅烧的情况下,C1出口气体温度势必瞬间升幅很大,依照配套的自控程序的设置,必将大幅增加水泵频率,在局部时间段内造成水泵喷水量过大而产生管道湿底现象。对此,修改了自控程序,设置水泵运行的频率上限最大为45Hz,同时将系统的控制方式变换为PID控制与中控手动控制相结合,以适应工况的变化。

　　3.3效果

　　改造后,在正常生产情况下送灰螺旋输送机排出的回灰比较干燥,开、停窑或窑产量不稳定的情况下,有时排出的回灰水分大些,但再也没有发生过管道灰斗堵塞事故。入电除尘器的废气温度在170℃左右,粉尘比电阻也能满足收尘的要求。系统运行的各项主要工艺参数见表1。

　　4结论
　　1)技改后,系统运行正常,窑尾气降温、调质的效果明显。
　　2)窑况不稳定,特别容易产生“湿灰”现象,因此在系统的设计中必须保障湿灰外排渠道的畅通。在中控操作中,水泵电动机的转速必须根据尾气工况进行变频调整,不能一成不变。
　　3)系统工艺简单,维护工作量较少,便于生产管理;由于无回流系统,水泵的运行转速、系统运行电耗均较低;另外,取消了大直径的增湿塔设备,大大减少了系统的项目投资。