1、應用背景
1)原熟料生產線沒有考慮尾氣降溫、調質系統,窯尾塔架、高溫風機和電除塵器相靠極近。根據場地實況,只有往空中發展,將增濕塔架于高溫風機的上方,這樣就會造成回灰系統和高溫風機進風管道的設計復雜。
2)此項目屬于老線技改,對于拆除的大量舊管道,本著“節省投資、物盡其用”的原則,盡量再利用。如果窯尾廢氣管道能利用原先Φ2.68m×50m的舊風管,用管道增濕技術對尾氣進行降溫、調質處理,總共可節省系統投資約30多萬元。
3)1000t/d級生產線配套的增濕塔規格大多為Φ5.8m×26m,如果采用Φ2.68m×50m舊風管作為尾氣管道,則風管內的截面風速將達到9.5m/s,尾氣在風管內的停留時間約為5.3s,比在增濕塔內的停留時間減少了58.5%。
2、工藝方案說明
此套裝置屬于壓力式控制系統,主要由儲水箱、緩沖穩壓管、雙供水水管、高壓離心泵(一備一用)、預熱器至高溫風機風管、壓力式水槍、溫度檢測熱電偶、控制柜及系統控制軟件等組成,其中控制柜內裝有調節水泵轉速的變頻器,水箱內裝有浮球閥和液位計來控制水位。
系統運行后,熱電偶檢測出進入電除塵器的氣體溫度高于170℃,此時溫度信號經變送器變送為4～20mA標準信號送給PLC,PLC對該信號進行PID運算后,對應輸出一個4～20mA控制信號,該信號作為變頻器的給定值,也就是水泵電動機轉速的設定值,水泵電動機就隨著電除塵器進口氣體溫度的變化,在變頻器的控制下工作,改變管道的供水壓力和噴槍的霧化壓力,從而調節噴水量。當電除塵器進口氣體溫度過低或管道壓力過低時,系統會自動停止水泵工作,避免濕底現象的發生;當儲水箱由于某種原因存水過少、水位過低,液位計檢測到箱內過低水位時,系統也會發出一個開關量控制信號給水泵,使水泵停止供水。當水位回升到一定高度時,系統又會重新啟動水泵供水。窯尾氣管道增濕技術工藝流程見圖1。
3系統的改造和效果
3.1出現的問題
系統設計采用14根噴槍進行噴水,試生產初期,在水泵噴水壓力不到1.0MPa的情況下,電除塵器進口廢氣溫度就可以降到150℃。但增濕管道經常出現濕壁、濕底的問題,底下排灰螺旋輸送機送出的回灰潮濕,有些呈塊狀和結粒狀;回灰斗不到兩個班就會堵塞,灰斗積灰高度超過高溫風機進風管斜面高度后,會產生間斷性塌灰現象,有時高溫風機瞬間電流突高,風機、風管產生振動。多次檢查,沒有發現噴槍漏水、噴頭滴水的現象
3.2改造內容
1)減少噴槍使用的數量、調整噴槍的分布位置和方式,提高水泵的噴水壓力經分析認為,一方面水壓較低導致噴嘴霧化效果不理想,另一方面在Φ2.68m風管內布置了14根噴槍,噴頭在局部區域內排列過多,造成在風管截面上水霧分布不均勻,導致粉塵含水量過高不能完全被汽化而產生濕底的現象。為此對噴槍數量進行了調整,最后穩定使用其中的4根三噴頭、4根二噴頭共8根噴槍;原先設計的噴槍總長度為1.6m,噴槍伸進風管的長度為1.2m,管道中心區域內噴頭之間非常接近,水霧重疊現象嚴重。因此,調整了8根噴槍在風管上的位置,將其中的4根噴槍外移了10cm,調整前后的噴槍位置見圖2;另外將水壓升高至2.5MPa。
2)風管內增加氣流分布板
停窯后,在灰斗內清堵時,管道上方經常有餅狀濕料掉落,據此判斷系統存在著嚴重的濕壁現象。原因和風管內沒有安裝氣流分布板有關,含塵氣流經過C1出口風管(Φ2.20m)與增濕管道連接的錐形管時產生渦流現象,在其作用下,水霧被帶向四周管壁,從而造成管道濕壁、結露。停窯檢修時,在距噴槍平面上方4.0m位置風管中安裝了氣流分布板。
3)改造增濕管道下灰斗出口
原灰斗出口為Φ500mm圓孔,當回灰稍有潮濕,特別容易黏附在圓形下料口周圍,起拱后將灰斗出口堵塞。對此,將灰斗出口改為500mm×1000mm的長條形,改造后灰斗再未出現堵塞的現象。
4)改進自控系統
廠方提供的自動控制系統,是以進電除塵器廢氣溫度為依據,并根據電除塵器進口廢氣溫度的變化自動調節水泵電動機轉速。根據公司2500t/d熟料生產線的使用經驗,如果在窯況不正常、需減產煅燒的情況下,C1出口氣體溫度勢必瞬間升幅很大,依照配套的自控程序的設置,必將大幅增加水泵頻率,在局部時間段內造成水泵噴水量過大而產生管道濕底現象。對此,修改了自控程序,設置水泵運行的頻率上限最大為45Hz,同時將系統的控制方式變換為PID控制與中控手動控制相結合,以適應工況的變化。
3.3效果
改造后,在正常生產情況下送灰螺旋輸送機排出的回灰比較干燥,開、停窯或窯產量不穩定的情況下,有時排出的回灰水分大些,但再也沒有發生過管道灰斗堵塞事故。入電除塵器的廢氣溫度在170℃左右,粉塵比電阻也能滿足收塵的要求。系統運行的各項主要工藝參數見表1。
4結論
1)技改后,系統運行正常,窯尾氣降溫、調質的效果明顯。
2)窯況不穩定,特別容易產生“濕灰”現象,因此在系統的設計中必須保障濕灰外排渠道的暢通。在中控操作中,水泵電動機的轉速必須根據尾氣工況進行變頻調整,不能一成不變。
3)系統工藝簡單,維護工作量較少,便于生產管理;由于無回流系統,水泵的運行轉速、系統運行電耗均較低;另外,取消了大直徑的增濕塔設備,大大減少了系統的項目投資。
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