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燃煤双膛窑的控制与达产达标探究   

浏览121次 时间:2022年6月28日 15:42
  (石家庄新华能源环保有限公司,河北 石家庄 051430)
         摘 要:在以煤粉为燃料的双膛石灰窑工程设计、施工以及调试过程中影响产品达产达标的因素十分复杂,煅烧工艺参数的设计、燃煤品质与喷吹量、入厂与入窑石灰石质量控制以及煤粉喷射点的优化设计都是实现达产达标的关键。本文对麦尔兹窑的设计、施工及调试进行分析,阐释石灰石原料与煤粉品质、燃烧过程、煅烧工艺参数对达产达标的影响,并且探讨如何基于 BIM 技术的应用在各个阶段优化双膛窑的工艺参数设计,结合实际生产情况持续改进煅烧工艺并精确控制产品品质与能耗。
  关键词:达产达标;影响因素;优化控制;双膛窑;燃煤引言:
  双膛窑相比传统竖窑更加节能,而且对石灰石的煅烧过程实现了更加精准的控制,因此产品的活性有了显著提高,而生产成本却有所下降。目前使用煤粉为燃料的双膛窑比较常见,在进行具体的工艺设计过程中需要准确把握影响产品品质与生产成本、热耗指标的因素,在工程建设以及试生产过程中不断进行优化并使其尽快达产达标。
  一、燃煤双膛窑达产达标的影响因素
  (一)工艺参数设计与控制
  燃煤双膛窑的主要产品 ---- 活性石灰的生产工艺主要为煅烧,而原材料的煅烧时间和温度决定最终产品的微观结构、成分以及活性。因此,煅烧工艺参数的合理选择和精确控制是燃煤双膛窑能否达产达标的关键因素。首先,由于活性石灰的生产过程实质是碳酸盐的分解,而分解起始温度和窑内的二氧化碳分压大小直接相关。因此要想精确控制煅烧过程并使产品获得理想的活性必须依据二氧化碳分压的实际大小确定煅烧温度,进而分析和计算所需时间。
  (二)燃料品质及供应量
  以煤粉为燃料的麦尔兹窑的达产达标离不开对燃料品质、供应量以及燃烧过程的控制。首先,煤粉的来源与加工工艺决定其热值和粒径大小、比例以及灰分等参数,其中热值大小直接关系到煅烧温度控制,因此必须根据工艺设计要求精确计算煤粉的供应量。煤粉的粒径大小和比例则对燃烧过程有显著影响,决定窑内燃烧区的温升速度。而灰分、水分的多少不仅影响热能转化率、燃烧速度,还决定环形通道发生堵塞的概率。此外,煤粉的含硫量直接影响活性石灰的质量,所以必须对煤粉的化学成分、细度以及灰分等参数实现有效控制
  [1] 。其次,双膛窑采用自动化的燃料分配系统控制煤粉的喷射量与喷射点,在各个工艺截面上的点位布置、每个喷枪的煤粉分配方案,直接影响煅烧工艺参数的控制精度。
  (三)入厂和入窑石灰石原料
  入厂石灰石原料的化学成分对煅烧过程的热工平衡与最终产品品质都存在直接影响,而能否在入窑煅烧前进行合理的预处理也关系到原材料煅烧的均匀性与产品微观结构的稳定性。首先石灰石的产地不同,则其中的氧化铝、氧化钾以及氧化硅等成分的含量有明显区别,意味着在煅烧过程中出现窑内结瘤问题的概率不同。其次,入窑煅烧的原材料粒径、清洁度则影响过烧率以及产品晶粒结构。因此需要精确控制入窑石灰石粒径大小,并且运用水洗等方法保障其洁净度。
  二、燃煤双膛窑的优化控制
  (一)基于 BIM 技术进行各个环节的优化
  在燃煤双膛窑的设计、施工以及试生产和后期运维管理中运用 BIM 技术可以在各个环节进行工艺参数设计、控制的优化。基于工程的信息化模型,根据施工、设备调试以及实际生产需要持续完善双膛窑的燃烧区与蓄热区工艺布局、优化燃料供给与产品煅烧工艺参数。首先,在设计与施工中运用 BIM 软件的模拟施工等功能进行工艺设计优化。其次,基于信息化模型与管理平台的构建持续更新各方面的数据和信息,在原材料与燃料品质出现变化等情况时通过数据分析与工艺参数优化,始终科学、精确的控制产品的煅烧工艺参数和燃料燃烧过程,既让石灰产品的活性等指标达到预期,又实现节能与控制生产成本的目的。
  (二)石灰石原料品质的控制
  为了保障燃煤双膛窑产品质量的稳定性与煅烧过程的可控性原则上应尽量使用相同来源且成分相对稳定的石灰石。
  在必须更换产地时则应确保原料的氧化钙含量不低于 52%,并且重新评估已有工艺设计和进行必要的调整,避免不同来源的材料混放和混用。此外,入窑前需要确保 90% 的石灰石粒径处于 60±20mm 的范围,并且冲洗掉泥土等杂质。
  (三)煅烧工艺参数的优化和控制
  煅烧温度和时间的控制直接决定石灰产品品质的稳定性,但影响这两个关键参数的因素比较复杂。首先,基于对窑内二氧化碳分压的准确计算,初步确定煅烧温度后需要确保窑内燃烧区与蓄热区之间气流的通畅,从而才能保障热能转换过程的顺利完成,避免出现过烧和局部温度过高问题,因此必须对通道位置进行定期吹扫清洁。其次,需要优化窑内温度与气流的布局控制通道处的温度,减少液相共融物的生成和积聚,保障通道的畅通。
  (四)煤粉品质及供应量的优化控制
  燃煤双膛窑的煤粉品质稳定性以及供应量的精确控制直接决定煅烧工艺的参数变化,并且影响活性石灰产品的成分与微观结构。因此,首先在燃煤的采购与存储环节应尽量选择同一产地的煤炭,避免煤粉的成分、热值等出现过大波动。
  其次,在煤粉加工环节要控制好细度、含水率以及灰分等参数,保障煤粉品质的稳定性
  [2] 。最后,针对品质存在差异的燃煤
  应将其分别存放和避免混用,确保煅烧工艺参数的稳定性。
  而在燃料供给系统的设计与控制中则应结合双膛窑的结构与工艺设计参数,对各个截面上煤粉喷射点的布局进行优化,确保煅烧过程中窑内温度、燃料燃烧速度的精确性。此外需要采取降温措施保护喷枪,利用压缩空气进行冷却和清理,以免过热和堵塞影响其使用寿命和生产过程的连续性。
  三、结束语
  燃煤双膛窑的达产达标有赖于工程设计、施工以及调试过程中对原材料和燃料供给以及煅烧工艺的持续优化,而引入BIM技术不仅可以优化燃煤双膛窑的结构与施工工艺设计,还可以基于各方面数据和信息的持续更新为试生产以及后续生产管理提供信息支持,实现对煅烧工艺参数、燃料控制系统以及原材料供给的不断优化和精确控制。
  参考文献:
  [1] 李磊 . 麦尔兹窑降低能耗的措施及实践 [J]. 工业炉 ,2015, 37(4).
  [2] 何迎军 , 张永刚 . 麦尔兹窑能耗因素分析与节能控制 [J].
  耐火与石灰 , 2016, 41(3):27-30.
  作者简介:路志坤 (1987-02), 汉族,男,硕士学历,石家庄新华能源环保有限公司。

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