目前水泥廠回轉(zhuǎn)窯干法生產(chǎn)線(xiàn)從日產(chǎn)1000噸到日產(chǎn)10000噸工藝技術(shù)已非常成熟,在全國(guó)各地已廣泛推廣應(yīng)用。為提高水泥廠回轉(zhuǎn)窯干法生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效益,各種新技術(shù)相繼在不同的生產(chǎn)線(xiàn)上示范應(yīng)用,譬如在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng),具體到富氧燃燒技術(shù),分解爐分級(jí)燃燒脫氮技術(shù),燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)等都成為行業(yè)謀求減少水泥工業(yè)污染降低企業(yè)生產(chǎn)成本的一個(gè)個(gè)突破口,但都因各自的種種因素限制了節(jié)能效果的進(jìn)一步提高和實(shí)際應(yīng)用的廣泛推廣,那么在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)的應(yīng)用在水泥廠中是如何運(yùn)用的呢?
要實(shí)行回轉(zhuǎn)窯最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式,必須綜合生產(chǎn)中的多種工作途徑并輔以最佳操作水平,才能煅燒出最好的熟料和實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)。
(1)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)可以穩(wěn)定的生料率
(2)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)可以穩(wěn)定的煤質(zhì)量
(3)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)能夠穩(wěn)定生料喂料量
(4)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)能穩(wěn)定的系統(tǒng)風(fēng)量
(5)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)可以穩(wěn)定的分解爐出口溫度
(6)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)促進(jìn)風(fēng)量、煤、料和窯速的合理匹配
(7)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)擁有窯頭和窯尾用煤的合理比例
(8)窯爐協(xié)調(diào),穩(wěn)定的燒結(jié)溫度和預(yù)熱分解溫度以及窯爐氣氛的控制
上述各項(xiàng)途徑中最難控制的是第八條窯爐協(xié)調(diào),達(dá)成穩(wěn)定的燒結(jié)溫度、分解溫度以及窯爐氣氛的最佳控制。
水泥熟料的正常生產(chǎn)是在氧化氣氛下進(jìn)行的,但是當(dāng)燃料燃燒不充分時(shí)會(huì)產(chǎn)生還原氣氛。正常狀態(tài)下,燃料充分燃燒生成CO2,燃料所蘊(yùn)含的熱能全部釋放出來(lái),若氧氣不足時(shí),煤粉就會(huì)不完全燃燒生成CO,產(chǎn)生還原氣氛。事實(shí)上還原氣氛對(duì)熟料燒成產(chǎn)生有嚴(yán)重的影響,燒成中出現(xiàn)黃心料,熟料易磨性差,并嚴(yán)重影響水泥的顏色,嚴(yán)重的還會(huì)造成預(yù)分解系統(tǒng)粘結(jié)堵塞、窯后結(jié)圈結(jié)球。
水泥廠窯尾高溫氣體分析系統(tǒng)是檢測(cè)窯爐氣氛的關(guān)鍵設(shè)備,通過(guò)窯尾高溫氣體分析儀的在線(xiàn)測(cè)量,可以實(shí)時(shí)掌握窯爐氣氛中CO、O2、NO的情況,確保氧化氣氛煅燒狀態(tài),結(jié)合溫度檢測(cè),可確保燒成系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)熱能力和傳熱能力的平衡穩(wěn)定,在操作中做到前后兼顧、窯爐協(xié)調(diào),穩(wěn)定的燒結(jié)溫度和分解溫度,不損壞窯皮,不竄黃料,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗運(yùn)行。
1、在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)可以測(cè)量CO、O2含量,實(shí)現(xiàn)燃燒控制
水泥窯煅燒過(guò)程中,其燃燒狀況一般有四種類(lèi)型:
1)中性完全燃燒——理想型
2)有過(guò)??諝獾耐耆紵?/span>
A.燃燒完全被氧化,O2有剩余
B.燃燒產(chǎn)物:H2O,CO2,N2,O2,Ar,SO2
3)有過(guò)剩空氣的不完全燃燒(燃燒有問(wèn)題)
A.O2足夠,但仍殘留有可燃物
B.燃燒產(chǎn)物:H2O,CO2,N2,O2,CO,SOx,NOx
4)空氣不足的不完全燃燒(燃料偏多)
A.只有部分燃料氧化
B.燃燒產(chǎn)物:H2O,CO2,N2,H2,CO,CmHn,H2S
總結(jié):第一類(lèi)是中性的空氣,鑒于混合過(guò)程的效率,在實(shí)踐中并不可能;第二類(lèi)是過(guò)多的過(guò)??諝猓峭耆紵?,但過(guò)多意味著熱損失;第三類(lèi)和第四類(lèi)都是不完全燃燒,且產(chǎn)生了CO,CO含量越高說(shuō)明燃燒越不完全。因此,為了及時(shí)了解燃煤完全燃燒狀況,實(shí)現(xiàn)燃燒控制,利用在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)O2與CO含量是十分必要的。
2、在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)可以測(cè)量NO含量,幫助監(jiān)控窯內(nèi)溫度
水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒情況直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量、原燃料的消耗和綜合成本。如果窯內(nèi)煅燒溫度過(guò)高或熱工振蕩過(guò)大,不僅會(huì)大量消耗燃煤,甚至還會(huì)損害窯襯;如果煅燒溫度過(guò)低,就會(huì)造成熟料的夾生料,嚴(yán)重影響水泥熟料的質(zhì)量。
水泥熟料在煅燒過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的NO,NO的形成主要取決于:火焰情況;燒成帶原料的溫度;火焰中氧含量;二次空氣與火焰的混合;鈣和堿性硫酸鹽的數(shù)量。而窯內(nèi)煅燒溫度也與這些因素相關(guān),故NO含量與窯內(nèi)煅燒溫度成一定關(guān)系,其關(guān)系曲線(xiàn)如圖1。
圖1. NOx與溫度關(guān)系曲線(xiàn)圖
因此,通過(guò)在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)NO的含量,可幫助指示溫度趨勢(shì),及時(shí)修正、避免窯溫度失控,以保證水泥熟料的質(zhì)量。
3、水泥生產(chǎn)過(guò)程利用在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與測(cè)量范圍
在水泥煅燒、生產(chǎn)過(guò)程中,除了會(huì)產(chǎn)生O2、CO和NO氣體,還會(huì)產(chǎn)生SO2、CH4、CO2等附加氣體,對(duì)這些氣體進(jìn)行必要的檢測(cè),對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝的調(diào)控具有一定的意義。圖2、圖3分別為整個(gè)水泥生產(chǎn)工藝流程需要利用在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)進(jìn)行氣體檢測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)與測(cè)量范圍。
圖2. 水泥生產(chǎn)工藝流程
組分 |
測(cè)量范圍 |
作用 |
系統(tǒng)選型 |
儀表選型 |
CO |
0~3% |
燃燒控制 |
在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng) |
TY-8310 |
O2 |
0~10% |
燃燒控制 |
||
NO |
0~2000ppm |
反映熱力條件 |
||
CO2 |
0~35% |
反映預(yù)焙燒的程度 |
||
SO2 |
0~1% |
監(jiān)測(cè)硫化物 |
||
CH4 |
0~1% |
燃燒控制(燃?xì)飧G) |
表1. 測(cè)量范圍與儀表選型
天禹智控在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)TY-8310針對(duì)樣氣中低粉塵工況設(shè)計(jì),由預(yù)處理單元、控制單元、氣體分析單元三部分構(gòu)成。預(yù)處理單元采用不銹鋼、電加熱溫控干法取樣探頭,使用壽命長(zhǎng)、精度高;利用最新反吹掃技術(shù)解決探頭堵塞問(wèn)題,保證分析系統(tǒng)的可靠性;配置單級(jí)制冷器去除樣氣中的水分,實(shí)現(xiàn)兩級(jí)過(guò)濾,確保儀器長(zhǎng)期在線(xiàn)運(yùn)行。控制單元采用PLC程序控制,可自動(dòng)完成采樣、反吹、排水等操作。
水泥廠窯尾高溫在線(xiàn)氣體分析系統(tǒng)的正確選型,不僅可以幫助中控操作人員實(shí)時(shí)了解窯內(nèi)的煅燒狀況和燃煤的完全燃燒狀況,指導(dǎo)操作人員及時(shí)采取相應(yīng)措施;還有利于中控操作人員對(duì)整個(gè)煅燒過(guò)程信息做出整體的了解和綜合判斷,指導(dǎo)生產(chǎn),真正達(dá)到節(jié)能和提高熟料質(zhì)量的目的。
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