劉鳳柱：熟料煅燒過程中的節(jié)能降耗

　　9月25日，2013中國水泥節(jié)能技術交流大會在山東濟南順利召開，大會期間，水泥實戰(zhàn)專家、浙江金圓水泥品質(zhì)主管劉鳳柱在會上詳細介紹了熟料煅燒過程中的節(jié)能降耗。

水泥實戰(zhàn)專家劉鳳柱

　　在水泥熟料生產(chǎn)過程中，不論是生料的干燥預熱或是燒成分解煅燒，均需要消耗大量的熱量，因而合理組織燃燒并提高燃燒效率，是一項重要的節(jié)能工作，目前國內(nèi)熱耗低于700kCal/kg熟料的公司很少，國際上先進指標已經(jīng)達到650kCal/kg.通過技術改革和創(chuàng)新，提高操作和管理水平，都可以達到節(jié)能降耗的目的。

　　在實際生產(chǎn)中，由于所形成的熟料的廢氣不可能冷卻到環(huán)境溫度，因而必然帶走一部分熱量，生產(chǎn)過程中不可能沒有物料損失；煅燒設備還要向外散失熱量，因而實際生產(chǎn)每 lkg 熟料所消耗的熱量，必然比熟料形成熱要大得多，根據(jù)生產(chǎn)方法和使用的設備不同，熟料的單位熱耗也不同。熟料的單位熱耗越接近熟料形成熱，煅燒設備的熱效率越高。

　　具體生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗管理，從以下幾方面加以闡述。

　　一、生產(chǎn)過程中工藝日常管理要素

　　生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗、產(chǎn)質(zhì)量應重視基礎工作的開展，基礎工作開展主要包括預熱器的清理、翻板閥的調(diào)整、散熱的控制、燃燒器的調(diào)整與管理、冷卻機篦縫的清理、系統(tǒng)漏風管理。

　　1.1預熱器清理

　　預熱器清理包括：撒料箱、下料管、上升煙道的連接管、煙室、分解爐錐部縮口等。

　　預熱器不定期清理會影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差會造成熟料質(zhì)量下降，產(chǎn)量降低，熱耗增加等。

　　1.2翻板閥的調(diào)整

　　翻版閥調(diào)整不好輕則竄風、影響收塵效率，造成熱耗增加。重則結(jié)皮堵塞。

　　旋風筒下料管上的鎖風閥（翻板閥）的鎖風效果好壞，直接影響到旋風筒的分離效率，鎖風閥鎖風效果差，竄風造成已被分離的生料粉二次飛揚，降低上級旋風筒的分離效率，當竄漏風達到進風的2%時，分離效率會降低約20%，尤其是一級筒為甚，各級鎖風閥動作頻次一般5-10次/分鐘為宜。

　　1.3散熱的控制

　　有很多廠不重視保溫隔熱工作，下面我們看一組數(shù)據(jù)：

　　故應該重視隔熱材料使用、耐火材料施工工藝等。

　　湖州南方燒成系統(tǒng)各處的外表面溫度很低。

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　　1.4燃燒器的調(diào)整與管理

　　燃燒器頭部結(jié)焦會造成火焰分叉變形，輕則導致熱耗增加，重則導致熟料質(zhì)量變差、燃燒器頭部燒壞、耐火磚燒毀。

　　1.5冷卻機篦縫的清理

　　冷卻機難免會出現(xiàn)堆雪人或其它情況造成篦縫堵塞，影響通風冷卻換熱，造成熟料冷卻差，二次風溫低及出冷卻機熟料溫度高，造成熱回收低，熱耗高，故應重視檢修時的篦縫檢查。

　　1.6系統(tǒng)漏風

　　要注重預熱器、窯尾密封、窯頭密封的漏風管理。理論上過剩空氣系數(shù)每增加1%，噸熟料標煤耗增加1kg。因此要嚴格控制過?？諝饬?，使C1出口O2含量在2%-4%之間。

　　系統(tǒng)漏風不僅增加電耗，還要增加熱耗。

　　1.7減少粉塵量

　　提高預熱器旋風筒收塵效率，減少窯灰?guī)ё叩臒崃?，目前LV已經(jīng)在預熱器C1上有所采用，其目的就是提高收塵效率，降低熱耗。

　　操作上、配料方面要控制熟料結(jié)粒，減少飛砂量，減少熟料粉帶走的熱量。

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　　二、生產(chǎn)過程中設備管理要素

　　保證設備運轉(zhuǎn)率是前提，開停窯頻繁，卻談節(jié)能降耗是空談。

　　燒成系統(tǒng)的三大核心部件：預熱器、冷卻機、燃燒器。

　　2.1風機工況的研究

　　冷卻機風機檢修后風機葉輪與進風喇叭口安裝間隙不符合要求，造成風機的風在風機內(nèi)循環(huán)，導致風機電流較低，風機風量、風壓達不到設計要求，故風量標定是必要的。

　　風機本身設計原因，風壓風量達不到。

　　判斷冷卻機風機性能是否達到性能方法：1、在篦床上無料時開風機，風機風門開度在80%-85%時，電流達到額定電流。2、在正常工況工作時，風門開度在95%-100%，電流達到額定電流，說明風機性能達到要求。

　　風機風量的配備對熱耗影響至關重要。

　　2.2篦冷機的維修管理

　　篦板間磨損，篦板間隙變大進而影響風量的分布，風室間密封，充氣梁或充氣的小風室漏料堵滿，篦板之間間隙過大，導致風短路。

　　冷卻機的評價指標：冷卻機三個效率

　　（1）熱效率：從出窯熟料中回收、且重新入水泥熟料燒成系統(tǒng)的總熱量與出窯熟料物理熱的百分比

　　QR.l——從出窯水泥熟料中回收的且重新入水泥熟料燒成系統(tǒng)的總熱量

　　Q.-出窯熟料的物理熱，kJ/kg-熟料；

　　Qloss.s-冷卻機總的熱損失，kJ/kg-熟料；

　　Qair-冷卻機排出氣體（包括余風和煤磨干燥風）帶走的物理熱，kJ/kg熟料；

　　Qm-出冷卻機水泥熟料帶走的物理熱，kJ/kg-熟料；

　　Qdis.l-冷卻機散熱損失

　　Qsec.a——入窯二次風的物理熱kJ/kg-熟料；

　　Qtec.a——入窯三次風的物理熱kJ/kg-熟料；

　　（2）冷卻效率：

　　從出窯熟料中回收的總熱量與出窯熟料物理熱的百分比

　　（3）空氣升溫效率：

　　離開冷卻機第i個室的冷卻空氣和鼓入該室冷卻空氣之間的溫度差與該室內(nèi)水泥熟料的平均溫度之比

　　ta1i、ta2i——分別為鼓入和離開冷卻機第i室的冷卻空氣溫度，℃；

　　tclin——在冷卻機第i室內(nèi)篦板上熟料的平均溫度，℃，

　　一般用進、出該室的水泥熟料之間的對數(shù)平均溫度來進行計算。

　　水泥熟料冷卻機的這三個效率越大越好，

　　一般ηcL為40%~80%， ηcL為40%~80%，Φi<90%

　　對出窯熟料攜帶出去的大量熱焓進行回收：回收的熱量約1250~1650kJ/kg熟料。

　　2.3選擇合適的燃燒設備

　　一個性能良好的燃燒設備能提供良好的燃料與空氣混合條件、使過剩空氣系數(shù)較低、著火及燃燒條件好、燃燒火焰穩(wěn)定、熱損失小、易于調(diào)節(jié)、安全可靠、污染小，燃料消耗就低。

　　提高燃燒效率是節(jié)能的一項非常重要的措施。燃燒效率的高低、燃料是否完全燃燒將直接影響到燃料的消耗。

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　　三、生產(chǎn)過程中的控制要素

　　改善生料的易燒性，降低燒成溫度到達節(jié)能降耗的目的。影響生料易燒性的因素很多，生料礦物組成、化學成分、生料細度等。

　　水泥熟料的燒成溫度為一般為1450℃，如果能夠通過改善生料的易燒性，將煅燒溫度降低至1300℃-1400℃，則熱耗會大大降低。

　　改善生料的易燒性通過以下幾個方面來調(diào)整：

　　3.1 合理控制生料細度

　　生料細度直接影響到易燒性的好壞，這里分為200μm、80μm、45μm三種規(guī)格的方孔篩篩余，一般200μm控制在1%以內(nèi)。

　　3.2 減少有害成分的帶入量

　　這里所指的有害成分是fSiO2，45μm方孔篩篩下的fSiO2對煅燒基本沒有影響，篩余的對煅燒有影響，fSiO2含量越高，易燒性越差，應加以控制。

　　3.3 引入礦化劑改善生料易燒性

　　通過摻多元復合礦化劑來達到正常煅燒溫度下C3S加速形成速率并使C3S介質(zhì)穩(wěn)定，從而達到高產(chǎn)低消耗的目的，或降低燒成溫度從而降低熱耗。

　　礦化劑有氟、硫、磷陰離子團及CuO、CuCl2、ZnO陽離子，通過以上幾種礦化劑的單摻或多摻來保證熟料強度的同時，降低熟料燒成溫度，從而達到節(jié)能降耗的目的，異或提高熟料強度。

　　工業(yè)廢渣作為礦化劑有鋼渣、磷渣、螢石等。

　　四、生產(chǎn)過程中的操作、調(diào)節(jié)要素

　　保證全窯系統(tǒng)的最佳且穩(wěn)定的熱工制度必須“五穩(wěn)保一穩(wěn)”

　　（1）生料化學成分均值穩(wěn)定

　?。?）生料喂料量穩(wěn)定

　　（3）燃料成分（熱值、煤的細度、水分）均值穩(wěn)定

　?。?）燃料喂入量穩(wěn)定

　　（5）設備（包括通風設備）運轉(zhuǎn)穩(wěn)定

　　如果以上“五穩(wěn)”波動大，勢必造成多加煤，造成熱耗增加，造成“一穩(wěn)”中熱工制度不穩(wěn)。

　　生產(chǎn)過程中除了穩(wěn)定好要做好及時精確調(diào)節(jié)，日常調(diào)節(jié)包括以下幾方面：

　　4.1調(diào)節(jié)控制合適的空氣過剩系數(shù)

　　為保證燃料的完全燃燒，需要供給足夠的空氣。若空氣過剩系數(shù)過大，則煙氣量增大，煙氣溫度下降；若空氣過剩系數(shù)過小，易造成空氣量不足，燃料燃燒不完全，引起熱損失。因此空氣過剩系數(shù)在滿足燃燒要求的前提下，應盡可能小些。

　　控制過?？諝庀禂?shù)一般在窯尾煙室和C1出口管道上安裝氣體分析，根據(jù)煙室的O2、CO含量及時調(diào)整三次風閥。C1出口氣體分析反應了系統(tǒng)漏風情況及分解爐燃燒狀況。

　　4.2調(diào)節(jié)提高二次風溫和三次風溫

　　提高二、三次風溫的途徑有：采用新型的合適的冷卻方式、合理控制料層厚度、冷卻機合理用風配風、合適的燃燒器位置、減少漏風等途徑實現(xiàn)。

　　操作上如何控制料層厚度，進行厚料層操作，設備方面要滿足幾個條件：一是風室間的密封，防止風室間竄風，防止漏風；二是篦板方面注意篦板間隙的調(diào)整，間隙最大不能超過3mm，最好控制在1.5mm左右；三是篦板經(jīng)常檢查，防止篦縫堵塞；四是風機性能要保證，最好做標定，滿足設計要求（很多風機性能達不到或使用后維護不當性能下降）。一段料層厚度控制在600-800mm，熱效率可提高約10%，冷卻效率可提高約15%.篦床負荷一般控制在1.5-1.9t/（m²·h）。

　　一室和二室風機是滿足熟料急冷，提高熟料強度、改善熟料易磨性，提高熱回收效率，保持穩(wěn)定較高的二、三次風溫重要設備，必須保證優(yōu)異性能。

　　提高二、三次空氣的溫度，有利于提高燃料的燃燒溫度，加快燃燒速度及完全燃燒，從而達到節(jié)約燃料的目的。

　　4.3 燃燒器的調(diào)節(jié)

　　燃燒器設計時送煤風的固氣比不合理，造成煤風速過高或過低，致使煤沉積燃燒，煤灰沉落不均，造成熟料質(zhì)量不穩(wěn)定，窯頭需要加大用煤量才能燒住，煤耗比正常時要高。煤管煤風速高：尾溫高；煤管煤風速低，造成煤沉落，以上兩種情況都會造成沉積燃燒，煤管位置不合適，火焰扎到料里煅燒。

　　加強生產(chǎn)細節(jié)的管理并提高操作水平

　　熱耗的增加和降低，是多方面因素累加的結(jié)果。

　　故應加強全面的生產(chǎn)管理是非常重要的。通過企業(yè)各項管理制度的健全及強化，杜絕生產(chǎn)中浪費，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，并加以解決，有利于企業(yè)健康穩(wěn)定低消耗。

　　生產(chǎn)過程中加強人員思想意識培訓，技能培訓，使生產(chǎn)人員的操作水平提高，技能越高，節(jié)約燃料的效果就越顯著。優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗是對操作人員的基本要求。