摘 要：HXSS公司5000t/d熟料生产线系统在不进行较大投资的情况下，通过小改小革、系统局部优化等措施而达到降低系统能耗、降低碳排放、优化生产指标的效果。文章介绍了系统的优化改造主要包括系统的密封堵漏、立磨系统的优化、篦冷机系统的优化、预热器的局部优化、回灰优化使用等。

关键词：回转窑；系统能耗；碳排放；回灰

0 引言

近年来受市场行情等因素影响，水泥行业一些投资较大的改造项目往往因投资金额、施工周期等原因不具备实施条件，如高效节能风机改造、第三代篦冷机升级四代、分解炉扩容、预热器五级改六级，立磨外循环改造等项目，但通过一些小改小革对系统进行优化，在投资不大的情况下同样有较明显的节能降耗效果。HXSS公司5000t/d熟料生产线主要配置为 Φ4.8mc×70m 回转窑、LGM5024生料立磨Ф3.8m×10.5m煤球磨机、9MW纯低温余热发电，本文主要阐述HXSS的5000t/d熟料生产线系统在不进行较大投资的情况下，通过小改小革、系统局部优化等措施而达到降低系统能耗、降低碳排放、优化生产指标的效果。

01 HXSS 5000t/d熟料生产线节能降耗效果分析

根据HXSS5000t/d熟料生产线系统各部位参数表征情况及现场存在问题，对生料磨系统、预热器系统、冷机系统等进行改造及局部优化，改造完之后效果明显，实物煤耗及熟料综合电耗降幅较大，熟料产质量未受影响，改造前后主要指标变化如表1。由表1可知，改造完成后该生产线实物煤耗降低 7.73 kg/t，标准煤耗降低 6.75 kg/t，熟料综合电耗降低 5.7 kWh/t，吨熟料发电量提高 0.77 kWh/t，煤电耗指标降幅显著，熟料3d强度与改造前一样均保持较高水平。按照改造后运行6个月的数据统计，根据 GB16780-2021《水泥单位产品能耗消耗限额》该生产线的熟料单位产品综合煤耗完成89.70kg/t达到1级能耗限额等级(＜94kg/t)，熟料单位产品综合能耗完成96.09kg/t，达到1级能耗限额等级(＜100kgt)。同时根据测算改造后碳排放数据因各项指标的优化而大幅度降低，吨熟料 CO2排放量减少 37.36kg/t，按照年产120万t熟料测算每年可减少碳排放总量4.48万t。

表1 HXSS生产线改造前后指标变化情况

02 HXSS熟料生产线主要改造项目简要介绍

2.1 系统密封堵漏深度治理

密封堵漏绝对是水泥生产线性价比最高，也最为有效的节能降耗投资。有相关文献指出，某2500t/d生产线测算的窑尾烟囱废气氧含量每降低1%影响熟料用电单耗约2.93kwh/t，吨熟料实物煤耗约增加2kg/t，现阶段各大工厂较前些年都更加重视生料磨区域及废气系统的密封治理，窑尾烟囱的氧含量有的达到5%以内甚至更低，但往往从高温风机出口至尾排出口有许多容易忽略或者不易治理的漏风区域。通过系统密封堵漏的深度治理，HXSS熟料生产线的窑尾烟囱氧含量由7.5%逐步降低至5.0%左右。工艺系统的不同部位的氧含量都有一个最佳的范围，需要注意的是在使用含热值材料的情况下氧含量本身会有一定降低，在偏离最佳范围时即可初步判断哪一个环节漏风量增加，具体操作方式为使用手持式的烟气分析仪分段测量分解炉出口、一级筒出口、窑尾锅炉进出口、高温风机进出口，生料粉磨系统进出口、窑尾收尘进出口等部位，以下为HXSS熟料生产线工艺系统氧含量的部分数据检测，反映了生产线氧含量的逐步降低情况，见表2。

表2 HXSS生产线工艺系统氧含量测定数据，%

通过上述测量，可以初步判定目前系统的主要漏风部位在生料磨区域，也可以准确锁定漏风部位并进行精准密封堵漏，同时近年来一些先进的设施也将一些前些年不易治理的漏风部位彻底进行了密封，治理项目如下：

(1)立磨入磨锁风装置由回转下料器改为带稳流仓的密封板喂机；

(2)立磨吐渣口由翻板阀改为分段侧溢流阀板锁风；

(3)在膨胀量不大的各管道膨胀节外部新焊接3 mm钢板方箱密封；

(4)立磨四个磨辊密封改为新型的柔性密封结构；

(5)窑尾锅炉排灰口的翻板阀改为铰刀溢流锁风装置；

(6)系统冷风阀外部另新安装一盖板，起到双重密封效果；

(7)定期更换风机的轴向密封，确保叶轮喇叭口与四周间隙保持均匀；

(8)室尾收尘器及管道壳体的焊缝定期拆除外保温检查补焊；

(9)窑尾收尘各下料口及回灰下料口锁风由翻板阀改为侧溢流锁风阀：

(10)预热器顶斜槽消风装置单独连接至生料库顶，不入预热器。

2.2 生料立磨系统优化

结合立磨选粉机改造期间一并进行了一系列优化改造，改造完成后立磨工序电耗由16 kWh/t降至13.5 kwh/t，主要包括以下几项：

(1)选粉机改造项目。优化了选粉机尺寸及低阻转子，将传统直叶片改为了弯曲叶片形式，降低系统阻力，同时在选粉机锥体增设粗颗粒静态预分离装置，选粉机出口增加了导流板，选粉机转笼顶部采用新型密封装置，提高选粉效率，改造后转子的模型图及现场情况如图1和图2。

图1 高效低阻转子模型图

图2 高效低阻转子现场图

(2)延长入磨溜子，与回粉溜子汇合后向下延伸，降低回粉溜子到盘的间距，控制在 700～1000mm，减少回粉的二次扬尘，减少回粉再次在磨内循环。HXSS生产线在选粉机未改造以前仅对回粉溜子进行了改造，提高立磨台时 10～20 thh，同时有故障停磨机会可检查磨盘上落料分布情况，若存在下料偏的情况，可以在溜子内增加挡料板。

(3)利用堆焊期间，将磨盘衬板形状进行优化减少实际研磨区宽度，既节省堆焊材料又改善了研磨区域单位面积压强，提高研磨效率，同时也根据料层情况及时调整挡料圈的高度；

(4)磨内喷水的位置进行了优化，喷水减缓了磨盘上物料的速度，增加磨机的稳定性，但位置过高喷水利用率降低且削弱烘干效果，将喷水挪至了磨辊碾压区靠前的位置，离盘高度300～400mm，防止喷水被风吹散；

(5)喷吹环与磨盘间的间距在保证不磨蹭的前提下尽量减少，间隙大的使用钢筋条进行了补焊，使风尽可能全部从喷吹环出去，保证风的带料能力及效果。同时喷吹环在排渣口附近的通风量往往偏大，在磨辊正下方的位置的通风量应该适当减少HXSS生产线在实际生产过程中根据情况对喷吹环的通风面积进行调整，保证整体上风的均勾性，同时风环调整还要依据磨机的整体压差及阻力大小。

2.3 篦冷机系统的优化

HXSS生产线冷机的优化主要在急冷端的用风布局调整及二三风室的配风优化，改造过程不改动篦冷机现有主体结构，根据原有风机的风压风量重新调整位置，改造完成后减少了冷机料层吹透的情况，二次风温提升约50℃，主要包括以下几项：

(1)因固定床第一排在窑热态膨胀及液压挡轮下行情况下该位置料层偏薄，检修期间判断窑口位置至篦冷机固定床冷态下的落料点位置，第一排离落料点较远，直接将第一排板进行了封死处理；

(2)原有的固定床急冷区域纵向分区改为“中心一边缘”分区，在落料少或者料层薄的区域可以降低风速，中间区域提高风速，改造前4台风机供风80块板，运行期间易出现吹透情况，风机转速提不起来，急冷端供风不足，改造后两台风机供风，对易吹透区域进行处理，合计封堵了16块板，冷却面积减少但冷却能力大幅度提升，改造前后如图3及图4所示。

(3)风室的配风重新进行了优化，风机全部利旧，按照不同风压从高到低的排列，避免风压“断崖式”下降，保证从二风室到七风室风机额定风压、计算风速均缓慢下降，按照此原则重新对风空配风进行了优化。同时，对各风室之间的室间隔密封进行了重新修理，尽可能地减少风空之间的窜风；

(4)篦缝做到“逢停必清”，篦床上铺设 3～5cm大小均匀、球形度较好的鹅卵石，若有条件可铺设废陶瓷球，有助于增大冷却面积，加速空气流动，提升冷却效率，同时减少板受到高温熟料的冲击损伤，延长使用寿命。

图3 改造前供风示意图

图4 改造后供风示意图

2.4 预热器系统的优化

预热器系统近年来随着各类工艺设计的改进已经趋于完善，都能满足较低的系统阻力及较好的换热效果，一般C1出口温度低的同时负压也低，好的五级预热器的判定标准是C1出口温度能达到270℃(使用含热值材料的偏高)，C1出口负压在-5 000Pa左右，目前仍有许多生产线达不到这样的标准，还存在局部需要优化的地方，HXSS生产线的预热器改造如下：

(1)C1锥体的反射屏改为反射锥，反射锥边缘与旋风筒锥体浇注料间距缩小至30～50cm，有效提高C1收尘效率；

(2)C1-C5翻板阀更换为锁风效果较好的新型翻板阀，减少内漏风；

(3)调整撒料箱到旋风筒顶部的距离，延长换热时间，但要避免料短路或者阻力增加过大，具体数据要依据生产线实际情况进行摸索，HXSS生产线的 C1下料管四个撒料箱下移1m，距离旋风筒顶部约80cm，下移后两级温差增加了60℃，改造前后温差变化见表3。

(4)脱硝室及烟室等易结皮的部位安装了音频清灰，减少人工清理频次，减少清料孔打开频次；

(5)在近些年检修过程中将各级旋风筒入口平段改为了斜面，避免了平段的积料，鹅颈管底部的区域也改为坡度较大的形状，避免积料；

(6)在烟室、缩口、C5下料管等部位使用了新型微晶板及微晶管材料，使用过后有效减缓结皮黏附；

(7)利用耐火材料检修更换期间逐步将硅酸钙板替换为纳米隔热材料，各部位的壳体温度降低20～60℃，有效减少了热损失。

表3 HXSS撒料箱改造前后预热器温差变化，℃

2.5 回灰使用方式优化

回灰受原材料性质、系统集灰设施收尘效率等影响直接导致回灰性能与生料偏差较大，从而容易在回灰富集情况下较大程度地影响回转察正常煅烧，采用合适的方式使用回灰对正常煅烧、生料磨长时间错峰有至关重要的作用，HXSS生产线对回灰系统进行改造后可保证在生料磨停机6h以上入窑生料三率值无明显变化，简要方案如下：

(1)新增一路回灰斜槽，将旋风筒收集的生料与窑尾收尘回灰、锅炉回灰分开两路，不混在一起；

(2)确保回灰不入生料大库，直接利用生料中心仓和回灰仓使回灰在窑系统内进行循环，若无相关设备的需要增加回灰仓、回灰提升机、回灰计量秤等设施。上述使用方案也经过验证可以在生料磨长时间错峰停机时不影响整体入窑生料的质量，以前每天停磨两次，每次3h，改为现在的停一次6h。

03 结语

综上所述，通过对HXSS生产线系统的小改小革，系统节能降耗效果显著，在生产线不具备较大投资或者较长时间停机改造的情况下，可以参考借鉴从密封堵漏、生料系统优化、预热器系统优化、系统降阳等方面分析影响系统能耗的主要原因并加以优化，达到不进行大投资且节能降耗的效果。