貴州某地設(shè)計(jì)一條7 500t/d生產(chǎn)線，其海拔高度為1015m，燒成系統(tǒng)采用三檔支撐回轉(zhuǎn)窯、高效低阻優(yōu)化型第三代預(yù)分解系統(tǒng)、新型高效第四代篦式冷卻機(jī)以及大推力低一次風(fēng)量新型燃燒器等，并在目前成熟可靠的燒成技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化提高。
1、原燃材料
    原料采用石灰石、黏土、砂巖和硫酸渣四組分配料，生料易燒性中等。燃料采用本地?zé)o煙煤，其工業(yè)分析見(jiàn)表1。
 
    從表1看出，無(wú)煙煤1熱值較高但全硫含量也較高，無(wú)煙煤2全硫含量較低但其熱值也較低，綜合考慮建議以無(wú)煙煤2為主作為熟料燒成燃料。
2、燒成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)
2.1  回轉(zhuǎn)窯的能力
回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的理論計(jì)算公式：
 
    式中：系數(shù)k由回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)求取，q_m為物料煅燒所需的單位熟料熱量,為窯速，Di為窯有效內(nèi)徑，l為窯斜度，L為窯長(zhǎng)，t為窯尾氣體溫度，tm為人窯物料溫度，△to為初始?xì)夤唐骄鶞夭睢８鶕?jù)理論計(jì)算，Ø5.4mx78m回轉(zhuǎn)窯在平原地區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量在7 300～8 600t/d之間（最大產(chǎn)量一般還多10%）。故此，在平原地區(qū)定位中5.4m x78m回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)產(chǎn)量7 500～8 000t/d，最大為8500～9000t/d。
    本項(xiàng)目海拔高度力1015m．海拔修正系數(shù)大約在0.95~0.97，從而可以定位<P5.4mx78m回轉(zhuǎn)窯在本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)產(chǎn)量為7 500t/d，最大為8000t/d。
    該窯的有效容積為1 506m，在設(shè)計(jì)產(chǎn)量7500t/d時(shí)的單位容積產(chǎn)量為4.98t/(m³·d)，燒成帶熱負(fù)荷為749MJ/(d．h)，與Ø4.8mx72m窯在平原地區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量5 500t/d時(shí)的單位容積產(chǎn)量和燒成帶熱負(fù)荷以及在設(shè)計(jì)產(chǎn)量5700t/d時(shí)的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)。
    同時(shí)，采用回轉(zhuǎn)窯尾端擴(kuò)大技術(shù)，擴(kuò)大后窯規(guī)格為Ø5.4m/q,5.8mx78m，這對(duì)于預(yù)分解窯特別是大規(guī)模的預(yù)分解窯是非常有利的。其主要有如下優(yōu)點(diǎn)：
    1)可以擴(kuò)大煙室最小斷面處的面積，從而有效降低窯和煙室的阻力約100Pa，大大改善窯內(nèi)通風(fēng)，減少煙室飛灰損失。該技術(shù)已在規(guī)模較大的回轉(zhuǎn)窯上得到普遍采用，比如樅陽(yáng)10000t/d生產(chǎn)線。
    2)如果燃煤中硫含量偏高，窯內(nèi)可能出現(xiàn)長(zhǎng)厚窯皮或結(jié)后圈以及煙室結(jié)皮，通過(guò)采取如煙室料幕等技術(shù)，同時(shí)采用窯尾端擴(kuò)大技術(shù)，可有效緩解這些不利影響，為生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行提供基礎(chǔ)。
    3)三次風(fēng)管閥門(mén)開(kāi)度可適當(dāng)加大，從而可降低系統(tǒng)阻力，避免由于三次風(fēng)管閥門(mén)開(kāi)度太小而造成的閥體磨損的問(wèn)題。
2.2高效低阻優(yōu)化型第三代預(yù)分解系統(tǒng)
2.2,1  高效低阻型預(yù)熱器系統(tǒng)
    預(yù)熱器規(guī)格為：C1:4- <P6.Om，C2~CS:2-@8.6m，旋風(fēng)筒沿用第三代的二心2700大蝸殼形式，數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明，C，分離效率可達(dá)94%—96%，其他各級(jí)約90%，較第二代(C1分離效率93%—95%，其他約88%)有所提高，而系統(tǒng)阻力還有所下降。旋風(fēng)筒采用計(jì)算機(jī)輔助模擬系統(tǒng)進(jìn)行模擬，以優(yōu)化其單體結(jié)構(gòu)，使預(yù)熱器系統(tǒng)達(dá)到高效低阻的目的。另外，每個(gè)旋風(fēng)筒的進(jìn)口蝸殼平段均改為斜切角（見(jiàn)圖1），使整個(gè)預(yù)熱器系統(tǒng)沒(méi)有任何平段，減少預(yù)熱器進(jìn)口積料的可能性。
 
2.2.2新型高效撒料裝置
    預(yù)熱器系統(tǒng)換熱80%以上是在旋風(fēng)筒之間的連接管道完成的，管道中換熱以對(duì)流換熱為主。當(dāng)溫差一定時(shí)，換熱速率主要決定于生料分散的程度（固體微粒與氣體接觸的表面積）及氣固間換熱系數(shù)的大小。管道中物料的分散效果主要靠?jī)?yōu)化撒料裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，提高換熱系數(shù)主要靠選取適當(dāng)?shù)墓軆?nèi)風(fēng)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，我們進(jìn)行了大量的冷態(tài)情況下撒料盒的撒料效果試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新型高效撒料裝置。
圖2是部分撒料試驗(yàn)結(jié)果。
 
    從圖2可以看出，原撒料盒試驗(yàn)撒料效果不好，在撒料分隔板中物料高度集中且分布范圍窄；而新型撒料裝置的試驗(yàn)撤料效果較好，在撒料分隔板中物料分布范圍較寬，物料高度相對(duì)較均勻。所有這些試驗(yàn)結(jié)果，我們通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬也得到了類似的結(jié)論。

2.2.3低NO_X環(huán)保型分解爐
    分解爐采用低NO_X環(huán)保型三噴騰TTF型。圖3是TDF和TTF分解爐的結(jié)構(gòu)對(duì)比。TTF分解爐可以有效提高爐的高度和容積，優(yōu)化分解爐流場(chǎng)和濃度場(chǎng)，并通過(guò)改變?nèi)霠t物料的上下分料比例，可以有效提高分解爐主燃燒區(qū)中心的燃燒溫度和擴(kuò)大高溫區(qū)范圍，從而提高在線型分解爐對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性。
    綜合TTF分解爐特點(diǎn)，除了有噴騰效應(yīng)、湍回流強(qiáng)、固氣停留時(shí)、溫度濃度場(chǎng)均勻、物料分散及換熱好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和系統(tǒng)阻力低(600～800Pa)等特點(diǎn)以外，還有以下特點(diǎn)：
    1) TTF爐為在線爐，可有效利用窯尾熱焓。針對(duì)燃燒氣氛不如離線分解爐的問(wèn)題，合理分布C4下料，提高燃燒區(qū)域局部溫度（主燃燒區(qū)中心溫度可達(dá)1200—1300℃）；
    2)延伸管道可增加氣體和物料的停留時(shí)間，有利于分解爐功能的發(fā)揮，以及降低窯尾塔架高度；
    3)分解爐有效容積約為3400m³，考慮低NO_x分解爐方案，脫氮方式有三種：分三次風(fēng)、預(yù)留分煤脫氮噴嘴及預(yù)留SNCR噴氨位置；
    4)分解爐采用側(cè)出風(fēng)，取消“鵝頸”彎頭，增加物料停留時(shí)間，消除塌料隱患；
    5)優(yōu)化分解爐燃燒器的安裝位置，消除錐部結(jié)皮隱患。
2.2.4預(yù)分解系統(tǒng)其他優(yōu)化改進(jìn)措施
    1)C,下料管采用雙道鎖風(fēng)閥，加強(qiáng)鎖風(fēng)效果；
    2)料管加設(shè)25mm厚的硅酸鈣板，以降低其表面溫度。
2.2.5  窯尾布置特點(diǎn)
    1)塔架中間能夠自下而上立柱，土建受力分布趨合理，為節(jié)省塔架鋼質(zhì)量（約200t）提供可能；
    2)分解爐側(cè)出風(fēng)布置，與C5連接簡(jiǎn)單，Cs進(jìn)口處可木設(shè)膨脹節(jié)；
    3)爐布置在塔架中部，雙列預(yù)熱器對(duì)稱布置在兩
側(cè)，分解爐的整體高度不影響塔架高度。
2.3新型高效第四代篦式冷卻機(jī)
    針對(duì)第三代冷卻機(jī)暴露出的問(wèn)題，我們重點(diǎn)在改善冷卻效率、簡(jiǎn)化裝備結(jié)構(gòu)、采用模塊設(shè)計(jì)、降低裝備高度等方面進(jìn)行了深入的技術(shù)研究和大量的模擬試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的第四代冷卻機(jī)進(jìn)行調(diào)查研究，推出第四代無(wú)漏料行進(jìn)式穩(wěn)流冷卻機(jī)。該套設(shè)備具有熱回收效率高、運(yùn)行可靠、磨損少、易維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、可降低整個(gè)燒成系統(tǒng)布置高度及節(jié)省燒成系統(tǒng)土建費(fèi)用等顯著特點(diǎn)。本項(xiàng)目第四代冷卻機(jī)采用帶中間輥破的形式。
    結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：
    1)傳動(dòng)方式為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌式；
    2)采用600mmx660mm篦板，列間密封更厚實(shí)；
    3)采川我院自主研發(fā)的CF型穩(wěn)流閥；
    4)篦冷機(jī)寬度方向中間采用多條運(yùn)動(dòng)篦床，兩側(cè)分別各有半塊固定篦板；
    5)篦冷機(jī)長(zhǎng)度方向共分十幾個(gè)風(fēng)室，采用中間輥破，后部預(yù)留錘破布置空間。
    流量自動(dòng)控制調(diào)節(jié)閻為純機(jī)械自力式穩(wěn)流閥，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)篦床上料層的厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)閉和大小，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)供風(fēng)量的功能，提高單位風(fēng)量冷卻效率，降低了不必要的損耗。CF型穩(wěn)流閥就其原理而言，屬重力+彈力的自力式穩(wěn)流閥，穩(wěn)流效果更加可靠和調(diào)節(jié)范圍更寬。
2.4大推力低一次風(fēng)量新型燃燒器
    窯頭燃燒器建議采用新一代的大推力低一次風(fēng)量新型燃燒器，其具有一次風(fēng)比例低（凈風(fēng)為8.5%，較老式燃燒器小3.5%—6.5%）、燃燒推力大（可達(dá)1500m/s·%以上）等技術(shù)特點(diǎn)。其高速的出口射流，大大強(qiáng)化了煤粉和高溫二次風(fēng)的混合，大大提高了煤粉燃燒效果。燃燒器火力強(qiáng)，火焰形狀合理，對(duì)各種煤質(zhì)包括無(wú)煙煤及低熱值的劣質(zhì)煤的適應(yīng)性強(qiáng)。
    該燃燒器為四風(fēng)道結(jié)構(gòu)，風(fēng)道順序?yàn)椋海ㄓ赏庵羶?nèi)）冷卻風(fēng)、軸流風(fēng)、煤風(fēng)和旋流風(fēng)。通過(guò)后三個(gè)通道的合理匹配設(shè)計(jì)，可在頭部實(shí)現(xiàn)較大的負(fù)壓卷吸區(qū)，有效的卷吸高溫的二次風(fēng)，確保窯頭煤粉的穩(wěn)定著火燃燒，同時(shí)冷卻風(fēng)道可有效防止燃燒器的頭部磨損及保持一定形狀的火焰，防止出現(xiàn)局部高溫?zé)龘p窯皮的現(xiàn)象。同時(shí)由于一次凈風(fēng)量低，相應(yīng)可降低系統(tǒng)NO,的生成量。由于無(wú)磨損，使用壽命可達(dá)2年以上。
2.5燒成系統(tǒng)參數(shù)
該生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。
 
3、結(jié)束語(yǔ)
    本項(xiàng)目目前正處于設(shè)計(jì)收尾、現(xiàn)場(chǎng)施工全面展開(kāi)階段，其實(shí)際運(yùn)行效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有待實(shí)際生產(chǎn)的進(jìn)一步驗(yàn)證。
    三門(mén)峽富通新能源銷(xiāo)售回轉(zhuǎn)窯、烘干機(jī)、干燥機(jī)、滾筒烘干機(jī)等設(shè)備。