1烟道喷雾降温系统水泥工业中烟道的定义主要有两个方面:一是形状上高度与直径的比例明显大于4(通常为10~15),进出两端通道直径没有进行明显收缩时的管道;二是烟气滞留时间小于8s(通常为3~7s),喷雾冷却所允许的*大雾粒小于400μm(通常在310~390μm左右)的管道。满足任何一方面均可称之为烟道。
烟道喷雾技术的广泛使用得益于喷雾技术的进步。早期水泥行业的窑尾烟气喷雾冷却普遍采用高压回流式,该系统配置喷雾颗粒相对较大,达到420μm以上;工作压力高达4.1MPa,极易导致各种部件的磨损、破裂;每支喷枪的流量小,所需要的喷枪数量非常多;同时对水质的要求较高,以防止喷枪堵塞。因此在常规情况下窑尾不得不预设一个巨大的增湿塔用于对烟气的喷雾冷却。在我国,这种现象一直持续到2002年。之后随着喷雾技术的进步,特别是双流体喷雾技术的出现,取消增湿塔,直接在一级旋风筒出口废气管道中进行喷雾增湿,以达到降低废气温度和调质的目的,此方法已经得到了越来越广泛的使用。
双流体技术是指成雾时,采用了压缩空气对液体进行辅助雾化。具体就是指液体进入喷头混合腔后,压缩空气对此进行多次碰撞破碎,然后再通过若干个较小的孔进行突然释放压力,从而达到进一步细化雾粒的目的。其主要特点为:(1)工作压力低。喷头的水、气压力一般在0.4~0.5MPa,这样喷头磨损少,使用寿命长。(2)喷头通过的孔径很大,每只喷枪的流量大,可以大大减少喷枪使用数量;同时由于孔径大,不易堵塞喷头,可以使用清洁度较低的水。(3)雾粒很细,且雾状集中,可以在极小的区域安装,并能够快速蒸发降温吸热。(4)预设上可以实现不同流量、角度及喷枪的夹角组合,从而满足不同的工况要求。
2电石渣制水泥生产线设置降温系统的原因由化工厂送入水泥厂的电石渣含水分35%~40%,电石渣100%代替石灰石生产水泥时,该水分由窑尾废气烘干,因此窑尾预热器一般选用2级或者3级,另加烘干破碎机对电石渣进行烘干脱水。该生产线设置降温系统的原因为:(1)废气温度高。传统的石灰石配料的水泥生产线,一般采用5级预热器,C1预热器出口废气温度约为330℃,而电石渣配料的水泥生产线,由于预热器仅为2~3级,C1预热器出口废气温度可达550~650℃。
(2)降温设施启停频繁。由于后续设施为烘干破碎机,故障率相对较高,运转率偏低,降温系统频繁开停。(3)温度调整幅度大,调整精确度要求高。由于生产中电石渣掺加量的变化,导致废气温度在200~650℃大幅度变化,但要求降温后废气温度确保在130~160℃之间,太低极易造成烘干破碎机湿底;太高则造成能源浪费和收尘效果差。
鉴于此,电石渣制水泥生产线的降温举措需要在生产中加以认真对待。
3使用实例以内蒙古某电石渣制水泥生产线为例,由于烘干电石渣的需要,窑尾只预设了三级预热器,C1预热器出口废气温度为600~650℃,经过两条Ф2.56m、长度8m的烟道后分别进入两台烘干破碎机。当烘干破碎机工作时,由于湿电石渣的降温作用,废气温度≤160℃,而当烘干破碎机停止工作时,废气温度则高达600~650℃。因此在生产线每次点火升温或者烘干破碎机故障停机时,必须进行喷雾降温,以确保收尘设施的正常运行。为节省投资,减少占地面积,该项目选用烟道喷雾降温。
根据计算结果,选用了双流体喷枪6支,*大雾粒180μm,6支喷枪的*大水量可达21t/h.水泵、电气及阀门采用了集成设施型,从而实现了自动扼制。
该生产线于2009年11月投产之后,废气冷却降温效果十分良好。在试生产阶段多次点火升温、烘干破碎机频繁开停的恶劣工况下,该套烟道喷雾系统能够准确地扼制进入窑尾电收尘器的废气温度,确保了生产的顺利进行。
4烟道喷雾技术使用的注意事项增湿塔由于工况条件良好,直径大,风速慢,因此可以安装数量众多的喷枪,而且对喷枪角度以及雾的张角的预设要求不高;而烟道喷雾由于工况条件苛刻,直径小,风速快,因此不可以安装数量众多的喷枪,因为过多的喷枪会导致喷雾相互干涉,而且对喷枪角度以及雾的张角的预设要求很高,否则极易产生严重的湿壁现象,从而影响生产线的正常运行。
5结语烟道喷雾技术在传统水泥生产中使用成熟而广泛。但在特殊情况下(如本文中涉及的采用三级预热器,出口废气温度高达600℃),烟道喷雾技术使用受到了制约。笔者在此之前使用的管道喷雾与烘干破碎机配套的实际生产中,管道喷雾使用效果一直不理想,内蒙古某电石渣制水泥生产线的成功运用,为今后管道喷雾系统在相似工况下的使用树立了良好的典范。
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