談干法回轉窯水泥生產線熟料產量的提高

　　一、 技術進步，回轉窯熟料產量在不斷提高
　　水泥生產工業(yè)，干法回轉窯生產線大致經歷四個階段：干法中空窯生產線；立筒預熱器回轉窯生產線；旋風預熱器回轉窯生產線和預熱預分解窯生產線。不同的時代，科學技術的不斷進步，水泥生產工藝的不斷改進，使回轉窯的熟料產量在不斷提高。例如：φ2.5m中空窯生產線臺時產量5t/h，加上立筒預熱器后產量達到7.5t/h，產量提高近50%，當加上預分解系統(tǒng)后，產量達到20t/h左右，產量翻倍增長。φ3m中空窯生產線日產量為300t/d，加上五級預熱器后，產量達到600t/d，變?yōu)轭A熱預分解窯生產線后，產量達到1000t/d左右。
　　隨著新型干法窯外分解技術的不斷深入研究和創(chuàng)新，同規(guī)格的回轉窯在不同時期，不同的技術條件下，產量出現(xiàn)較大差異，我國在上世紀80年代至90年代建設了一批2000t/d干法窯外分解生產線，當時采用的回轉窯均為φ4×60m。時至今天φ4×60m回轉窯均出現(xiàn)在2500t/d生產線上。表1為筆者統(tǒng)計的近幾年新建的一部分2500t/d生產線情況。
　　90年代初，我國自己開發(fā)的4000t/d大型窯外分解燒成系統(tǒng)建在唐山冀東水泥集團，回轉窯規(guī)格為φ4.7×75m。經過十余年冀東集團對該生產線的不斷改進，現(xiàn)在熟料產量已達到4800t/d，提高產量近20%。技術的不斷進步使我們看到目前我國現(xiàn)存的大批水泥生產線均存在產量低，能耗高現(xiàn)象，有很大潛力待挖掘。新建的水泥生產線就回轉窯而言與國外先進的預分解窯相比，在產量上仍存在一定的差距。筆者認為預分解回轉窯生產線產量進一步提高的空間是相當大的。
　　二、關于預分解窯產量的計算公式
　　有關預分解窯生產能力的計算公式有很多，其中：日本T—14報告公式：G=1.38Vi0.641（相關系數r=0.868，n=24）；日本水泥協(xié)會公式：G=0.230D1.5L；日本池田公式：G=2.85Di2.88；南京化工大學公式：G=1.5564Di3.0782；G=0.2725D2.680L0.48912
G=0.15362Vi0.97422；G=0.37743Di2.518L0.51861；李昌勇推薦公式：G=0.88Vi1.08（r=0.99987，n=80）G=0.682 Di3.018L0.254。
　　上述這些公式在不同的歷史時期對新型干法回轉窯生產線的設計和生產起到了重要指導作用，但是隨著技術的進步這些公式對今天的設計和生產的指導作用逐漸在削弱，新的計算公式應運而生。
　　南京水泥工業(yè)設計院新推出的公式：G=8.495D2.382L0.8601；G=53.5Di3.14；天津水泥工業(yè)設計院熊會思推薦的公式：G=KDi3（K=50～60）。
　　筆者按照熊會思推薦的公式統(tǒng)計計算幾種規(guī)格回轉窯的理論產量（見表2）。通過表2可以看出熊會思推薦的公式計算出的預分解窯產量的數值基本符合當今我國預分解窯發(fā)展的現(xiàn)狀。
　　那么預分解窯產量的提高在理論上還有多大空間呢？
　　我國水泥行業(yè)資深老水泥專家趙靜山先生多年從事預分解窯的研究和開發(fā)，大膽實踐，不斷創(chuàng)新。推出新的預分解窯產量的計算公式：（1）從窯的物料輸送原理推導G=KsDr3
　?。?）從窯的發(fā)熱能力推導G=2230664Dr2Vo/Qyr式中：G—產量，kg/h；Ks—系數，一般在5000～6000范圍；Dr—回轉窯熱端有效內徑，m；Vo—回轉窯燃燒帶煙氣流速，m/s；Qyr—回轉窯熱耗，kcal/kg-cl。
　　筆者按照G=KsDr3計算公式統(tǒng)計計算幾種規(guī)格的回轉窯產量數值（見表3）。分析表3的數值，可見以φ4m窯為例按當代2500t/d產量比較，最保守的產量差距也在1500t/d，相差近60%，我們可以把表3的數值作為下一步奮斗的目標。
　　三、應用新技術，不斷創(chuàng)新，提高產量，降低能耗
　　筆者曾經同趙靜山先生在一起工作一段時間，在此期間不斷進行技術創(chuàng)新，應用自己開發(fā)的具有自主知識產權的預熱預分解技術和“RSF”預分解系統(tǒng)裝備，對落后的水泥生產線進行創(chuàng)新改造。幾年來已完成十余項改造工程，效果十分明顯。φ2.5m中空窯改造后臺時產量達到25t/h。φ3m窯改造后產量達到1500t/d。φ3.2m窯改造后產量達到1600t/d。φ3.8×52.69m窯達到最高產量2850t/d。
　　我們的技術理論是：水泥熟料煅燒工藝設計應以求得最高換熱效率為基礎，并以水泥熟料煅燒工藝系統(tǒng)的熱平衡取得最大換熱效率為目的。技術創(chuàng)新點：在于以煅燒系統(tǒng)設計替代單個設備的設計，并以回轉窯的發(fā)熱能力和物料的輸送能力確定窯產量為基礎，設計窯外預分解水泥熟料煅燒工藝設備。
　　“RSF”預分解系統(tǒng)為五級單系列預熱器和“RSF”管道式分解爐。
　　吉林松江水泥廠2500t/d熟料生產線改造工程采用φ3.8×52.69m回轉窯和“RSF”五級單系列預熱預分解系統(tǒng)。投產后最高產量達到2850t/d，正常產量在2500t/d以上。據筆者考證在2500t/d生產線上用φ3.8m直徑的窯屬國內首創(chuàng)。若按2800t/d產量計算，回轉窯有效單位容積產量是5.77t/m3.d。目前國際上最好生產線回轉窯有效單位容積產量在6.0t/m3.d左右，而國內最好指標在5.0t/m3.d左右?？梢?.77t/m3.d指標是國內先進水平。
　　用我們創(chuàng)造的成績和上述表3的數值相比，φ3.0m窯已經超過下限指標，距離上限指標還差250t。φ3.2m窯距離下限指標還差230t，距離上限指標還差近600t。φ3.8m窯距離下限指標還差近500t，距離上限還差近1000t。表3 的目標距離我們并不遙遠，只要我們不懈努力一定會實現(xiàn)的。
　　多年的不斷探索，不斷實踐，大膽創(chuàng)新。我們改造的生產線的產量指標在不斷刷新。所以筆者認為再經過若干年的研究和探索，實現(xiàn)新型干法窯生產線更高產量的目標一定會達到。
　　四、未來實踐的設想
　　水泥生產系統(tǒng)是一項綜合的系統(tǒng)工程，不能僅發(fā)揮單一的某一系統(tǒng)的功能，所以只有在同時發(fā)揮回轉窯系統(tǒng)和預熱預分解系統(tǒng)的功能時（相應的其他配套技術發(fā)展也應跟上），系統(tǒng)才能可望達到更高的理想產量。
　　1.優(yōu)化設計預分解系統(tǒng)。應用現(xiàn)代科學理論，指導新型懸浮預熱，分解爐系統(tǒng)的研究開發(fā)和優(yōu)化工程。目前已開發(fā)出許多不同形式的高效低壓損預熱器和新型分解爐，以滿足不同原、燃料特性和工藝特性要求。不僅有利于提高燃料燃燒效率和燃盡率，并可保證物料在其中充分分散，均勻分布，提高氣固換熱效率，入窯物料分解率，以及全窯系統(tǒng)的熱效率。為回轉窯優(yōu)質、高效、低耗提供充分保證。
　　2.提高回轉窯燒成帶截面熱負荷，即通過提高窯頭的用煤量，挖掘回轉窯的生產能力。從熱工方面考慮，回轉窯的實際生產能力主要受截面熱負荷，截面風速，工作溫度這幾個參數的影響。特定的原料和特定的率值下，熟料的燒成溫度和燒成時間是一定的，而截面熱負荷與截面風速又是相互關聯(lián)的，所以影響回轉窯產量的最主要參數是截面熱負荷。
　　3.提高分解爐的燒煤量，以充分發(fā)揮預熱分解系統(tǒng)的功效。在不斷增加窯頭噴煤量的情況下，繼續(xù)增大分解爐內的噴煤量，達到總用煤量的75%左右，提高生料入窯溫度。
　　4.應用高效、先進的篦式冷卻設備，既可保證出窯高溫熟料聚冷，提高熟料活性，也優(yōu)化了熟料冷卻機作為熱回收裝備的功能，使熾熱熟料進入篦冷機后實現(xiàn)急冷的同時又提高了熱回收效率，從而可將入窯二次風溫和入爐三次風溫再提高一個檔次，這對入窯及入爐燃料燃燒，優(yōu)化全窯系統(tǒng)熱工制度，降低熱耗亦起到巨大作用。吉林松江水泥廠2500t/d生產線改造工程就是應用先進、高效的篦式冷卻機，入爐三次風溫最高達到1000℃以上，所以該生產線使用φ3.8m直徑回轉窯產量能達到2800t/d與入爐三次高溫風是分不開的。
　　5.相應的其它配套技術的發(fā)展也是十分重要的。這包括燃料和生料均化技術水平，自動化控制水平，耐火材料研制水平，設計和生產操作技術水平等。沒有這些配套技術的發(fā)展和進步完成提高回轉窯產量大幅增長是不可能的。 摘自《水泥商情網》