小型干法水泥旋窯的技術(shù)改造

　　1、國內(nèi)小型干法水泥旋窯的現(xiàn)狀 

　　我國水泥工業(yè)現(xiàn)有旋窯約1 200臺(tái)，其中Φ3 m及以下的小型干法旋窯約700臺(tái)左右。 在小型干法窯中，中空窯和預(yù)熱預(yù)分解窯大約各占1/2左右，而在預(yù)熱預(yù)分解窯中立筒預(yù)熱器窯又約占70%，而且立筒預(yù)熱器窯存在的問題較多，故本文擬著重談?wù)剬?duì)立筒窯的改造問題。 

　　2、小型干法旋窯水泥廠存在的主要問題 

　　2.1、中空干法窯 

　　中空干法窯多為50～60年代或更早建設(shè)的，由于窯內(nèi)沒有換熱裝置，系統(tǒng)的保溫隔熱不好，窯尾廢氣溫度高，又大都沒有利用廢氣余熱，因而熟料的單位熱耗很高，一般在220～300 kg標(biāo)煤左右，而且這些老廠規(guī)模小、設(shè)備陳舊、窯尾沒有收塵設(shè)施、技術(shù)和管理力量較弱、環(huán)境污染嚴(yán)重、窯產(chǎn)量低、工廠經(jīng)濟(jì)效益也不好。對(duì)這類老廠中小于Φ2.5 m的中空窯，大多根據(jù)不同情況，改造轉(zhuǎn)產(chǎn)其它產(chǎn)品或特種水泥。對(duì)Φ2.5 m以上的中空窯在其它條件較好、原料中有害的揮發(fā)性組分(堿、氯、硫等)不高的，一般可改為五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器窯，或新型立筒預(yù)熱器窯，在電力供應(yīng)緊缺、電價(jià)高的地區(qū)也可考慮改為余熱發(fā)電窯。對(duì)個(gè)別廠，各方面的改造條件都好，水泥市場(chǎng)需求量大，資金來源比較充足的，也可考慮改為預(yù)分解窯。但對(duì)＜Φ3 m的窯加分解爐，應(yīng)更加慎重。 

　　2.2、預(yù)分解窯 

　　Φ3 m及以下的小型預(yù)分解窯，全國約有七八十臺(tái)，除極個(gè)別小于Φ3 m以外，絕大多數(shù)為Φ3 m×45～48 m，日產(chǎn)熟料700 t，這些大都　　是80年代初以后建起來的，裝備設(shè)施、生產(chǎn)、人員等條件相對(duì)較好，經(jīng)過十幾年來的生產(chǎn)摸索、改造完善，有些已達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，但也有一些尚存在這樣那樣的問題，沒有達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，尚需繼續(xù)完善提高。 

　　2.3、旋風(fēng)預(yù)熱器窯 

　　小型旋風(fēng)預(yù)熱器窯，在全國為數(shù)不多，但由于設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、施工安裝、原燃料及操作管理等原因，大多數(shù)生產(chǎn)情況不太理想，如：沒有達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)、容易結(jié)皮堵塞、運(yùn)轉(zhuǎn)率低、熱耗較高、出口粉塵量大等，其存在的主要問題和改造方案基本上和立筒預(yù)熱器窯相同或類似 ，可參見立筒窯的有關(guān)部分內(nèi)容。 

　　2.4、立筒預(yù)熱器窯 

　　2.4.1、立筒預(yù)熱器的特點(diǎn)和分類 

　　在預(yù)熱器窯中占多數(shù)的立筒窯，在國內(nèi)是從60年代末發(fā)展起來的，約有200多臺(tái)，立筒預(yù)熱器由立筒和旋風(fēng)筒匹配組成預(yù)熱器系統(tǒng)，它的主要特點(diǎn)是立筒本身沒有運(yùn)動(dòng)部件、結(jié)構(gòu)簡單、高溫部位不易粘結(jié)堵塞，對(duì)原燃料中的揮發(fā)性組分(堿、氯、硫等)限制要求比旋風(fēng)筒寬得多，制造、施工、操作維護(hù)、運(yùn)行管理相對(duì)都比較容易，相比之下能耗也不算不高，因而在80年代的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展得較快。 

　　立筒預(yù)熱器在國內(nèi)現(xiàn)有兩大類型，每類中又有不同的型式，簡單介紹如下： 

　　(1)旋流型立筒預(yù)熱器 

　　一般稱捷克型，最早是捷克普雷洛夫廠(Prerov)開發(fā)制造，由一個(gè)下部切線進(jìn)風(fēng)的立筒和一級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器及一級(jí)旋風(fēng)收塵器組成，國內(nèi)第一臺(tái)這種立筒窯建在湖南省古丈縣，故又稱古丈型。

　　湖南省建材設(shè)計(jì)院和株州建材機(jī)械廠對(duì)引進(jìn)的捷克型立筒作了改進(jìn)，把最上部的多筒旋風(fēng)收塵器改為旋風(fēng)預(yù)熱器，稱為株州型。 

　　原西安冶金建筑學(xué)院(現(xiàn)為西安建筑科技大學(xué))粉體工程研究所，對(duì)旋流式立筒的氣流流場(chǎng)、物料濃度分布及停留時(shí)間分布、分離效率、壓力損失等特性，進(jìn)行了較深入的試驗(yàn)研究后，針對(duì)其優(yōu)點(diǎn)和存在的問題，提出了減小立筒長徑比、立筒頂部由上出風(fēng)改為切線出風(fēng)，將兩級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器改為三級(jí)、加高窯尾煙室至立筒下部進(jìn)口的立煙道、立筒下部出料管加分料管可調(diào)節(jié)使部分物料經(jīng)分料管立煙道再返立筒等改進(jìn)措施，稱為X.L型。 

　　(2)噴射型立筒預(yù)熱器 

　　噴射型立筒預(yù)熱器由一個(gè)下部進(jìn)風(fēng)頂部出風(fēng)，內(nèi)部有二至三個(gè)縮口的立筒，匹配三或二級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器組成，在國內(nèi)又主要有以下幾種型式： 

　　杭州型：德國克虜伯型(Krupp)，由一個(gè)有三個(gè)同心縮口的立筒和一級(jí)多個(gè)并聯(lián)的旋風(fēng)筒組成。 

　　中壩型：是杭州型的改進(jìn)型，由一個(gè)三個(gè)縮口的立筒和二級(jí)雙進(jìn)風(fēng)的旋風(fēng)筒再串聯(lián)一級(jí)兩個(gè)并聯(lián)的旋風(fēng)筒組成。 

　　涇陽型：即原東德SKET公司ZAB型，由三缽偏心縮口的扁圓形立筒和二級(jí)旋風(fēng)筒組成

　　2.4.2、立筒預(yù)熱器窯存在的主要問題 

　　在國內(nèi)眾多的小型立筒預(yù)熱器窯中，大部分沒有達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)、熱耗高、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率較低、熟料標(biāo)號(hào)不高、窯頭有時(shí)出現(xiàn)正壓、容易塌料、粉塵污染嚴(yán)重等，出現(xiàn)以上問題的主要原因，大概有以下幾點(diǎn)： 

　　(1)由于客觀條件或主觀原因，入廠的原燃料質(zhì)量不均勻，又沒有預(yù)均化手段和準(zhǔn)確的計(jì)量設(shè)施，操作管理也跟不上，致使入窯的生料、煤粉質(zhì)量波動(dòng)較大，喂料量也不能均勻穩(wěn)定。 

　　(2)主要設(shè)備配套不夠合理，有時(shí)生料或煤粉供不上，或冷卻機(jī)能力不夠，風(fēng)機(jī)能力不夠，影響窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)或能力的充分發(fā)揮。 

　　(3)預(yù)熱器系統(tǒng)的型式、匹配、內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸、技術(shù)參數(shù)等設(shè)計(jì)的不合適，系統(tǒng)內(nèi)的流場(chǎng)分布、氣料分散、停留時(shí)間、換熱和分離效率等狀況都欠佳，致使預(yù)熱效果差，入窯物料分解率低，直接影響了窯的產(chǎn)量和熟料的熱耗。 

　　(4)高溫風(fēng)機(jī)選型不合適，很多是能力不足，或風(fēng)量大風(fēng)壓小，或不能調(diào)速，致使預(yù)熱器系統(tǒng)的風(fēng)速和壓力分布不合理，直接影響了物料的預(yù)熱效果。 

　　(5)窯、預(yù)熱器、冷卻機(jī)和收塵系統(tǒng)各連接點(diǎn)及孔洞等處密封不嚴(yán)，漏風(fēng)量大，有的還漏料，直接影響了產(chǎn)量和能耗。 

　　(6)窯頭噴煤管多為單通道，或雖為多通道但使用效果差，入窯一次風(fēng)量大，火焰燃燒不穩(wěn)定，對(duì)煤質(zhì)變化的適應(yīng)性差，火焰形狀和溫度都不好調(diào)節(jié)。 

　　(7)窯轉(zhuǎn)速較低，窯尾溫度也不太高，操作人員習(xí)慣慢速和尾溫較低的操作方法。 

　　(8)增濕塔和收塵系統(tǒng)能力不夠或能力沒能充分發(fā)揮，入電收塵器的廢氣溫度較高，收塵效率差，排放粉塵量大。 

　　(9)燒成系統(tǒng)隔熱保溫效果差，表面熱損失大。 

　　(10)燒成系統(tǒng)計(jì)量監(jiān)測(cè)儀表設(shè)置不完善，或不準(zhǔn)確，沒有發(fā)揮必要和應(yīng)有的作用。 

　　(11)操作管理人員對(duì)預(yù)熱器窯的工作原理、特點(diǎn)和主要操作要領(lǐng)了解的不全面或不透徹，致使管理、操作方法不科學(xué)不合理。 

　　3、小型干法旋窯改造的必要與可能 

　　目前，占我國水泥總產(chǎn)量80%的地方小水泥已相對(duì)過剩，而占20%的大水泥相對(duì)短缺。因而國家建材局按中央指示精神，提出了“控制總量，調(diào)整結(jié)構(gòu)”的方針。按國家政策要求，今后不能再新建立窯、濕法窯、立波爾窯和小于Φ2.5 m的小旋窯，提倡新建新型干法旋窯。但是，新建一條1 000 t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線需總投資3 億元左右，2 000 t/d生產(chǎn)線需總投資5 億元左右，4 000 t/d生產(chǎn)線需總投資12 億元，而且還有少量設(shè)備和儀器儀表需要進(jìn)口或引進(jìn)技術(shù)。因而，完全靠新建大中型新型干法窯生產(chǎn)線來滿足國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)優(yōu)質(zhì)旋窯水泥的需求是有困難的。以先進(jìn)和比較先進(jìn)的技術(shù)改造現(xiàn)有的各種旋窯，用較短的時(shí)間、花較少的錢，充分利用老廠現(xiàn)有的資源、場(chǎng)地、人力和其他一切設(shè)施條件，增加水泥產(chǎn)量并提高產(chǎn)品質(zhì)量，顯然是一條比較好的路子。在旋窯中占有一定比例的小型干法旋窯也是有必要而且應(yīng)該進(jìn)行改造的旋窯中的一部份。并且改造這些小型干法旋窯相對(duì)要容易一些，更現(xiàn)實(shí)一些。 

　　4、改造方案設(shè)想 

　　改造的指導(dǎo)思想：應(yīng)以經(jīng)濟(jì)效益為中心，根據(jù)市場(chǎng)需求，工廠的現(xiàn)狀和改造的必備條件及資金來源，確定改造規(guī)模及產(chǎn)品綱領(lǐng)，由設(shè)計(jì)部門會(huì)同廠方，進(jìn)行全面的調(diào)研分析比較，作出盡可能充分利用工廠的有利條件、原有設(shè)施和潛力、停產(chǎn)改造周期最短、技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的改造方案。 

　　本文上面已提及對(duì)中空干法窯和預(yù)分解窯改造的初步意見，下面主要談?wù)剬?duì)立筒預(yù)熱器窯(包括旋風(fēng)預(yù)熱器窯)的改造方案設(shè)想。 

　　4.1　首先需解決存在的共性問題 

　　對(duì)需要改造的小型立筒窯水泥廠，首先應(yīng)采取因地制宜的有效措施，妥善解決這一類廠比較普遍存在的一些共性問題： 

　　(1)解決入窯生料，煤粉質(zhì)量波動(dòng)大、水份高和喂料量不穩(wěn)定、調(diào)節(jié)控制不靈和沒有計(jì)量或計(jì)量不準(zhǔn)確的問題。 

　　(2)對(duì)配套不合理的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如生料、煤粉供應(yīng)不上，冷卻機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、收塵風(fēng)機(jī)、增濕系統(tǒng)、收塵器和其他附屬設(shè)備能力不夠，均應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改造或更換。 

　　(3)燒成系統(tǒng)各聯(lián)接點(diǎn)孔洞等處凡可能漏風(fēng)的地方，應(yīng)加強(qiáng)密封，旋風(fēng)筒下料閃動(dòng)閥，要調(diào)整好或更換，徹底解決內(nèi)外漏風(fēng)。 

　　(4)單通道噴煤管，盡可能改為多通道噴煤管。 

　　(5)改造窯的傳動(dòng)裝置，把最高窯速提到2.2～3 r/min。 

　　(6)按規(guī)范要求選用質(zhì)量好又適用的耐火、隔熱、保溫材料，并作好施工。 

　　(7)在燒成系統(tǒng)設(shè)置必要實(shí)用的計(jì)量監(jiān)測(cè)儀器儀表，并設(shè)專人負(fù)責(zé)維修校驗(yàn)和經(jīng)常觀察記錄。 

　　(8)采取請(qǐng)進(jìn)來和走出去的辦法，輪換培訓(xùn)工廠的操作管理人員，使之真正懂得預(yù)熱器窯的工作原理，全面掌握操作要領(lǐng)。 

　　4.2、科學(xué)合理地確定改造后的主要指標(biāo) 

　　按照工廠對(duì)改造規(guī)模的要求、旋窯規(guī)格、預(yù)熱器型式和原燃料質(zhì)量條件以及工廠原有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和必要的試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)，經(jīng)過科學(xué)計(jì)算，標(biāo)定窯系統(tǒng)的產(chǎn)量，并定出預(yù)熱器系統(tǒng)型式匹配及結(jié)構(gòu)尺寸。 

　　(1)對(duì)旋流型立筒預(yù)熱器，建議盡可能改造為目前使用效果較好X.L型。 

　　Φ2.5 m×40～45 m旋窯改造后熟料產(chǎn)量210～240 t/d，熟料熱耗4 600～5 000 kJ/kg。 

　　Φ3 m×40～48 m旋窯改造后熟料產(chǎn)量350～400 t/d，熟料熱耗4 400～4 600 kJ/kg。 

　　(2)對(duì)噴射型立筒預(yù)熱器，建議改造為三缽立筒加三級(jí)旋風(fēng)筒的匹配型式(圖7、8)。并在立筒縮口處加散料器，還可在窯尾下料錐體加可調(diào)節(jié)的散料裝置。 

　　Φ2.5 m×40～45 m旋窯改造后熟料產(chǎn)量200～220 t/d，熟料熱耗4 600～5 000 kJ/kg。 

　　Φ3 m×45～48 m旋窯改造后熟料產(chǎn)量340～380 t/d，熟料熱耗4 400～4 600 kJ/kg。 

　　(3)對(duì)于Φ3 m旋窯的水泥廠，如產(chǎn)品市場(chǎng)需求旺盛，其他改造條件都較好的，根據(jù)工廠要求，經(jīng)過科學(xué)論證，可考慮日產(chǎn)熟料600～800 t的改造方案