于亚君

（陕西有色榆林新材料集团有限责任公司，陕西 榆林 719000）

1 工程概况

陕西有色榆林新材料集团有限责任公司阳极分公司煅烧车间于2013年投产至今，由三台Φ3.3×60.05m最大投料20t/h的煅烧回转窑以及附属设备和原料库形成煅烧工序，三台回转窑对应三台36t/h中温中压余热锅炉以及三台石灰石湿法脱硫装置和两台12MW汽轮发电机组形成余热发电工序。

2 工艺流程

由原料库经破碎的延迟材料输送到煅前仓，经煅前计量设备送入回转窑内煅烧，经过预热带、煅烧带及冷却带后将延迟材料中的挥发份、水份完全排除，提高物料的机械强度、电阻率、真密度， 高温煅后焦进入冷却机经直接冷却水喷淋冷却后送到煅后仓。

3 生产瓶颈原因分析

3.1 余热锅炉堵灰腐蚀泄漏炉窑系统负压降低被迫减停产

（1）煅烧车间余热锅炉2013年投运以来，由于炉内材料粒度偏细、粉焦量大等实际原因，进入余热锅炉烟气中粉尘含量较大；现有余热锅炉高、中、低三级省煤器盘管间距设计较小（75mm）；进入余热锅炉烟气中的含水量超过设计值（设计含水量10.3%，现达到20%左右，主要是含有大量水蒸气的冷却窑烟气进入余热锅炉），烟气氧含量16%，原设计值为8.14%；烟气含尘量1.8g/ Nm3，原设计值为0.5 g/ Nm3；由于除氧器布置位置距离锅炉较远（约150米），锅炉给水管道热损失后，到达锅炉给水点时给水温度约为90℃，原设计锅炉给水温度104℃。以上原因是导致余热锅炉中温和低温频繁发生积灰堵灰的现象，造成回转窑负压不足被迫减产运行，为了维持生产被迫20天左右对三台余热锅炉进行一次冲洗，加剧锅炉内酸腐程度。

（2）余热锅炉入口烟气温度设计数据和实际运行数据偏差比较大，而原设计的进入余热锅炉的烟气温度为900-1100℃，而在实际运行的过程中，进入锅炉入口的烟气温度为600-750℃左右，远低于锅炉设计要求的温度参数。造成锅炉入口烟温过低的主要原因为含有大量水蒸气的冷却窑烟气进入沉降室未完全蒸发分解即进入余热锅炉系统所致。

（3）酸性腐蚀是造成锅炉内频繁泄漏的最主要的原因：延迟锅炉内材料在煅烧过程中，锅炉内析出的硫分随着高温烟气进入锅炉系统，SO2、SO3等硫的氧化物与锅炉金属结构接触形成的酸性腐蚀，由于烟气中水分和硫分含量较高，在高温情况下，SO3气体不会对金属造成腐蚀，但随着烟气中热量被吸收，烟气的温度逐渐降低，当进入余热锅炉高省时，烟气的温度已在400℃以下，烟气中的SO3将与水蒸汽化合产生亚硫酸蒸汽，随着烟气的流动，烟气和省煤器管壁的温度进一步降低，到达低省出口时已在160℃左右，当烟气温度降低至硫酸的露点时，硫酸蒸汽就会逐渐凝结至锅炉内管壁上，产生强烈的低温硫酸露点腐蚀，进而导致锅炉频繁泄漏。经对余热锅炉进行对比发现，低温、中温省煤器腐蚀泄漏现象比较严重，高温省泄漏情况很少。

（4）每台余热锅炉后端配置了1台45t多管陶瓷除尘器，由于烟气粉尘含量大，多管陶瓷旋风除尘器旋风子太小，在旋风子内形成积灰堵死现象，造成旋风除尘器阻力过大，整个回转窑和余热锅炉系统负压不足，也是导致被迫减产的又一因素。

2.2 回转窑二、三次风嘴漏料及下料口平缓导致产量质量下降

（1）煅烧车间回转窑2013年投运以来，钢制二、三次风嘴由于长期高温运行风嘴严重烧损频繁发生漏料现象，红料外漏造成二、三次风机堵料烧损，为了维持正常生产被迫采取从回转窑二、三次风嘴外部法兰处进行封堵等临时措施，最终导致回转窑系统无法正常配风，严重影响煅烧工艺控制和煅后焦质量稳定。如整体更换钢制风嘴一方面采购费用较高2万元/个，另一方面钢制风嘴使用寿命较短一年左右。

（2）现有回转窑窑尾下料口处内衬较为平缓，锅炉内材料从加料管进入回转窑后在尾部滞留时间较长，加之回转窑系统负压作用，大量粉料随负压吸入到余热锅炉系统，造成余热锅炉内严重积灰减产和煅后焦实收率降低。

4 瓶颈治理方案

4.1 余热锅炉省料器、旋风除尘器技术改造

（1）由锅炉设计制造方根据我方提供的烟气参数进行计算，采取减少高温、中温、低温省料器的盘管数量的方式，达到增大省料器盘管间距、提高锅炉省料器的抗积灰能力，避免在省料器处形成积灰搭桥现象的发生，改造后的省料器盘管间距为：高温、中温省料器盘管数量由原始设计的51根减少至43根，高省、中省盘管间距由75mm加大到88mm错排布置，低温省料器盘管数量由原设计的51根减少至38根，低省盘管由75mm加大到100mm错排布置。为了避免各级省料器盘管受热变形产生搭接导致积灰现象，要求每组盘管之间设置2根耐热圆钢以达到调匀省料器盘管间距目的，最终达到提高锅炉省料器的抗积灰能力，避免在省料器处形成积灰搭桥现象的发生。原设计的中温、高温省料器为直接串联方式，本次改造需在中温、高温省料器间增设一组联箱，以便于中温、高温省料器进行单独维修。

图1 新增箱式省料器

（2）考虑到减少三级省料器的盘管数量后，锅炉换热能力的下降而导致的锅炉排烟温度的升高、锅炉后端脱硫系统无法运行情况的发生，为了保证锅炉排烟温度控制在脱硫系统要求的190℃范围内，通过计算，在锅炉出口至旋风除尘器之间的水平烟道处新增一个箱式省料器，将新增加的箱式省料器和前面的低温省料器进行串联，新增箱式省料器，确保改造后锅炉排烟温度控制在结露点温度至180℃范围内，盘管间距100mm，排列方式为顺排布置，新增箱式省料器底部设置集灰斗，并配套防腐、密封性良好的放灰装置或插板阀，确保放灰操作方便且不漏风。

（3）针对现有的多管陶瓷旋风除尘器旋风子太小，旋风子极易积灰堵死实际情况，经除尘器厂家根据我公司实际工况重新设计，将旋风除尘器旋风子数量由原来27个×10排布置改造为10个×7排布置方式，从而增大了单个旋风子进风口、出风口的尺寸，避免了旋风子进、出风口的堵塞现象，极大改善了回转窑系统的负压。

（4）余热锅炉省料器、多管陶瓷旋风除尘器技术改造完成以来，回转窑产能得到了很大释放，目前三台回转窑实际产能由改造前的不足12t/h提高到17-18t/h，动力电、天然气等能源单耗也显著降低，达到了无燃料燃烧的目的，极大降低了煅后材料的生产成本。

4.2 回转窑二三次风嘴、窑尾下料口技术改造

（1）针对目前二、三次风嘴使用周期较短，不锈钢风嘴更换成本较高实际情况，将现有传统的钢制二、三次风嘴（外部砌筑浇注料保护）改造为由高强耐火材料整体砌筑的内置式二、三次风道，投入运行至今效果良好。

（2）为了进一步提高煅后焦实收率，对回转窑窑尾下料端内衬倾斜度进行改造，即整体刨除3米筒体内衬并重新砌筑，内衬砌筑厚度为250至450mm，保持为一定斜度（15度左右）以便冶炼材料迅速通过窑尾下料端，从而减少冶炼材料随系统负压抽入沉降室燃烧，达到了减少物料损失目的。

（3）回转窑二三次风嘴改造完成后，仅二、三次不锈钢风嘴采购费用就节约48万左右；同时新改造后的内置式风道由于耐火材料较厚（平均厚度250mm至300mm），回转窑翻转及物料冲刷不易脱落，投入运行至今效果很好。

图2 改造后的二、三次风管

（4）回转窑窑尾下料端内衬倾斜度改造完成以来，由于缩短了窑尾物料滞留时间，石油焦粉料损失显著减少；同时余热锅炉省料器积灰明显减少，余热锅炉再未出现过冲洗省料器情况。

5 结论

经过对现场设备仔细观察和分析，制定实施技改方案后的几年来取得了很好的效果，不仅解决了各项问题带来的生产瓶颈，也使车间的产量质量大幅度的提升起来，避免了因长期被迫减停产或非停检修的巨额损失，大大提高了车间的整体经济效益。