談干法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線熟料產(chǎn)量的提高

　　一、 技術(shù)進(jìn)步，回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)量在不斷提高
　　水泥生產(chǎn)工業(yè)，干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線大致經(jīng)歷四個(gè)階段：干法中空窯生產(chǎn)線；立筒預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線；旋風(fēng)預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線和預(yù)熱預(yù)分解窯生產(chǎn)線。不同的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，水泥生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，使回轉(zhuǎn)窯的熟料產(chǎn)量在不斷提高。例如：φ2.5m中空窯生產(chǎn)線臺(tái)時(shí)產(chǎn)量5t/h，加上立筒預(yù)熱器后產(chǎn)量達(dá)到7.5t/h，產(chǎn)量提高近50%，當(dāng)加上預(yù)分解系統(tǒng)后，產(chǎn)量達(dá)到20t/h左右，產(chǎn)量翻倍增長。φ3m中空窯生產(chǎn)線日產(chǎn)量為300t/d，加上五級(jí)預(yù)熱器后，產(chǎn)量達(dá)到600t/d，變?yōu)轭A(yù)熱預(yù)分解窯生產(chǎn)線后，產(chǎn)量達(dá)到1000t/d左右。
　　隨著新型干法窯外分解技術(shù)的不斷深入研究和創(chuàng)新，同規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯在不同時(shí)期，不同的技術(shù)條件下，產(chǎn)量出現(xiàn)較大差異，我國在上世紀(jì)80年代至90年代建設(shè)了一批2000t/d干法窯外分解生產(chǎn)線，當(dāng)時(shí)采用的回轉(zhuǎn)窯均為φ4×60m。時(shí)至今天φ4×60m回轉(zhuǎn)窯均出現(xiàn)在2500t/d生產(chǎn)線上。表1為筆者統(tǒng)計(jì)的近幾年新建的一部分2500t/d生產(chǎn)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(tuán)，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為φ4.7×75m。經(jīng)過十余年冀東集團(tuán)對(duì)該生產(chǎn)線的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在熟料產(chǎn)量已達(dá)到4800t/d，提高產(chǎn)量近20%。技術(shù)的不斷進(jìn)步使我們看到目前我國現(xiàn)存的大批水泥生產(chǎn)線均存在產(chǎn)量低，能耗高現(xiàn)象，有很大潛力待挖掘。新建的水泥生產(chǎn)線就回轉(zhuǎn)窯而言與國外先進(jìn)的預(yù)分解窯相比，在產(chǎn)量上仍存在一定的差距。筆者認(rèn)為預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線產(chǎn)量進(jìn)一步提高的空間是相當(dāng)大的。
　　二、關(guān)于預(yù)分解窯產(chǎn)量的計(jì)算公式
　　有關(guān)預(yù)分解窯生產(chǎn)能力的計(jì)算公式有很多，其中：日本T—14報(bào)告公式：G=1.38Vi0.641（相關(guān)系數(shù)r=0.868，n=24）；日本水泥協(xié)會(huì)公式：G=0.230D1.5L；日本池田公式：G=2.85Di2.88；南京化工大學(xué)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(shí)期對(duì)新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)起到了重要指導(dǎo)作用，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步這些公式對(duì)今天的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的指導(dǎo)作用逐漸在削弱，新的計(jì)算公式應(yīng)運(yùn)而生。
　　南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)院新推出的公式：G=8.495D2.382L0.8601；G=53.5Di3.14；天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)院熊會(huì)思推薦的公式：G=KDi3（K=50～60）。
　　筆者按照熊會(huì)思推薦的公式統(tǒng)計(jì)計(jì)算幾種規(guī)格回轉(zhuǎn)窯的理論產(chǎn)量（見表2）。通過表2可以看出熊會(huì)思推薦的公式計(jì)算出的預(yù)分解窯產(chǎn)量的數(shù)值基本符合當(dāng)今我國預(yù)分解窯發(fā)展的現(xiàn)狀。
　　那么預(yù)分解窯產(chǎn)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(yù)分解窯的研究和開發(fā)，大膽實(shí)踐，不斷創(chuàng)新。推出新的預(yù)分解窯產(chǎn)量的計(jì)算公式：（1）從窯的物料輸送原理推導(dǎo)G=KsDr3
　?。?）從窯的發(fā)熱能力推導(dǎo)G=2230664Dr2Vo/Qyr式中：G—產(chǎn)量，kg/h；Ks—系數(shù)，一般在5000～6000范圍；Dr—回轉(zhuǎn)窯熱端有效內(nèi)徑，m；Vo—回轉(zhuǎn)窯燃燒帶煙氣流速，m/s；Qyr—回轉(zhuǎn)窯熱耗，kcal/kg-cl。
　　筆者按照G=KsDr3計(jì)算公式統(tǒng)計(jì)計(jì)算幾種規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量數(shù)值（見表3）。分析表3的數(shù)值，可見以φ4m窯為例按當(dāng)代2500t/d產(chǎn)量比較，最保守的產(chǎn)量差距也在1500t/d，相差近60%，我們可以把表3的數(shù)值作為下一步奮斗的目標(biāo)。
　　三、應(yīng)用新技術(shù)，不斷創(chuàng)新，提高產(chǎn)量，降低能耗
　　筆者曾經(jīng)同趙靜山先生在一起工作一段時(shí)間，在此期間不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，應(yīng)用自己開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)和“RSF”預(yù)分解系統(tǒng)裝備，對(duì)落后的水泥生產(chǎn)線進(jìn)行創(chuàng)新改造。幾年來已完成十余項(xiàng)改造工程，效果十分明顯。φ2.5m中空窯改造后臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)到25t/h。φ3m窯改造后產(chǎn)量達(dá)到1500t/d。φ3.2m窯改造后產(chǎn)量達(dá)到1600t/d。φ3.8×52.69m窯達(dá)到最高產(chǎn)量2850t/d。
　　我們的技術(shù)理論是：水泥熟料煅燒工藝設(shè)計(jì)應(yīng)以求得最高換熱效率為基礎(chǔ)，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(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：在于以煅燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)替代單個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)，并以回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力和物料的輸送能力確定窯產(chǎn)量為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)窯外預(yù)分解水泥熟料煅燒工藝設(shè)備。
　　“RSF”預(yù)分解系統(tǒng)為五級(jí)單系列預(yù)熱器和“RSF”管道式分解爐。
　　吉林松江水泥廠2500t/d熟料生產(chǎn)線改造工程采用φ3.8×52.69m回轉(zhuǎn)窯和“RSF”五級(jí)單系列預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)。投產(chǎn)后最高產(chǎn)量達(dá)到2850t/d，正常產(chǎn)量在2500t/d以上。據(jù)筆者考證在2500t/d生產(chǎn)線上用φ3.8m直徑的窯屬國內(nèi)首創(chuàng)。若按2800t/d產(chǎn)量計(jì)算，回轉(zhuǎn)窯有效單位容積產(chǎn)量是5.77t/m3.d。目前國際上最好生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯有效單位容積產(chǎn)量在6.0t/m3.d左右，而國內(nèi)最好指標(biāo)在5.0t/m3.d左右。可見5.77t/m3.d指標(biāo)是國內(nèi)先進(jìn)水平。
　　用我們創(chuàng)造的成績和上述表3的數(shù)值相比，φ3.0m窯已經(jīng)超過下限指標(biāo)，距離上限指標(biāo)還差250t。φ3.2m窯距離下限指標(biāo)還差230t，距離上限指標(biāo)還差近600t。φ3.8m窯距離下限指標(biāo)還差近500t，距離上限還差近1000t。表3 的目標(biāo)距離我們并不遙遠(yuǎn)，只要我們不懈努力一定會(huì)實(shí)現(xiàn)的。
　　多年的不斷探索，不斷實(shí)踐，大膽創(chuàng)新。我們改造的生產(chǎn)線的產(chǎn)量指標(biāo)在不斷刷新。所以筆者認(rèn)為再經(jīng)過若干年的研究和探索，實(shí)現(xiàn)新型干法窯生產(chǎn)線更高產(chǎn)量的目標(biāo)一定會(huì)達(dá)到。
　　四、未來實(shí)踐的設(shè)想
　　水泥生產(chǎn)系統(tǒng)是一項(xiàng)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(shí)發(fā)揮回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)和預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的功能時(shí)（相應(yīng)的其他配套技術(shù)發(fā)展也應(yīng)跟上），系統(tǒng)才能可望達(dá)到更高的理想產(chǎn)量。
　　1.優(yōu)化設(shè)計(jì)預(yù)分解系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論，指導(dǎo)新型懸浮預(yù)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(yù)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(zhuǎn)窯優(yōu)質(zhì)、高效、低耗提供充分保證。
　　2.提高回轉(zhuǎn)窯燒成帶截面熱負(fù)荷，即通過提高窯頭的用煤量，挖掘回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力。從熱工方面考慮，回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際生產(chǎn)能力主要受截面熱負(fù)荷，截面風(fēng)速，工作溫度這幾個(gè)參數(shù)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(shí)間是一定的，而截面熱負(fù)荷與截面風(fēng)速又是相互關(guān)聯(lián)的，所以影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的最主要參數(shù)是截面熱負(fù)荷。
　　3.提高分解爐的燒煤量，以充分發(fā)揮預(yù)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(nèi)的噴煤量，達(dá)到總用煤量的75%左右，提高生料入窯溫度。
　　4.應(yīng)用高效、先進(jìn)的篦式冷卻設(shè)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(jī)作為熱回收裝備的功能，使熾熱熟料進(jìn)入篦冷機(jī)后實(shí)現(xiàn)急冷的同時(shí)又提高了熱回收效率，從而可將入窯二次風(fēng)溫和入爐三次風(fēng)溫再提高一個(gè)檔次，這對(duì)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(chǎn)線改造工程就是應(yīng)用先進(jìn)、高效的篦式冷卻機(jī)，入爐三次風(fēng)溫最高達(dá)到1000℃以上，所以該生產(chǎn)線使用φ3.8m直徑回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量能達(dá)到2800t/d與入爐三次高溫風(fēng)是分不開的。
　　5.相應(yīng)的其它配套技術(shù)的發(fā)展也是十分重要的。這包括燃料和生料均化技術(shù)水平，自動(dòng)化控制水平，耐火材料研制水平，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)操作技術(shù)水平等。沒有這些配套技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步完成提高回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量大幅增長是不可能的。 摘自《水泥商情網(wǎng)》