生料入窯分解率和分解爐溫度的控制

　　1 控制入窯分解率的意義
　　入窯分解率是指生料經(jīng)過分解爐及下級預(yù)熱器后，在入窯之前分解成氧化物的碳酸鹽占總碳酸鹽的百分比。

　　生料入窯分解率是衡量分解爐運行正常的主要指標(biāo)。對于沒有分解爐的旋風(fēng)預(yù)熱器窯，生料有20%~40%在入窯前分解；若上升管道點火可以加大到60%~70%；增加分解爐后，入窯生料應(yīng)有90%以上的CaCO₃分解成CaO。如果此數(shù)值偏低，勢必加重窯的負(fù)擔(dān)，而且由于窯的傳熱效率遠(yuǎn)不如分解爐，不僅熱耗增加，窯的產(chǎn)量也無法提高。

　　該指標(biāo)并非是操作的考核指標(biāo)，但它是為穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)運行、降低熱耗所必須掌握的。因此，在抽樣檢測頻次上，應(yīng)以滿足中控室操作需要為目的。如果全系統(tǒng)穩(wěn)定，并分解率始終很高，頻次可以減少，每班一次、甚至每天一次均可；如果窯的操作不夠穩(wěn)定，操作員可以要求化驗人員增加檢驗次數(shù)，為操作員提供更多的判斷依據(jù)。

　　2 正常入窯分解率的范圍
　　根據(jù)目前分解爐的性能越發(fā)完善，也根據(jù)對分解率的實際控制能力，建議生料入窯分解率控制范圍為90~95%為宜。分解率過低，沒有充分發(fā)揮分解爐的作用，加大窯內(nèi)負(fù)擔(dān)，對增產(chǎn)與節(jié)能都不利。但如果分解率過高，使剩余不足5~10%的碳酸鈣也在分解爐內(nèi)完成分解，就意味著爐內(nèi)的吸熱反應(yīng)完成，有可能緊接著發(fā)生水泥硅酸鹽礦物生成的放熱反應(yīng)，這本應(yīng)在窯內(nèi)進(jìn)行的燒結(jié)反應(yīng)，在分解爐的懸浮狀態(tài)中是無法承受的，最后勢必在分解爐及預(yù)熱器內(nèi)發(fā)生災(zāi)難性的燒結(jié)堵塞。應(yīng)該說，正是這個5%尚未完成分解的生料阻止了完成分解后的溫度劇升，那種想象進(jìn)一步提高分解率，便可以挖掘提高窯產(chǎn)量的潛力，將是很危險的。

　　3 控制分解爐溫度的意義
　　⑴可確保分解率高又不燒結(jié)的必須。分解爐溫度達(dá)到一定數(shù)值是實現(xiàn)生料入窯分解率達(dá)到90% 以上的最基本條件。因此，當(dāng)該溫度值偏低時，就應(yīng)該設(shè)法提高它；但是如果此溫度過高，則更要警惕爐內(nèi)出現(xiàn)燒結(jié)的可能。

　?、?判斷煤料混合均勻及煤粉燃燒狀態(tài)的依據(jù)。通過分解爐溫度與上下兩級預(yù)熱器溫度的比較，還可以判斷分解爐燃燒是否完全。如果發(fā)生上級預(yù)熱器溫度高于此溫度，說明有部分燃料在分解爐內(nèi)未完全燃燒，而是隨著熱氣流到上一級預(yù)熱器繼續(xù)燃燒所致。如果發(fā)現(xiàn)下級預(yù)熱器容易結(jié)皮，并在結(jié)皮中發(fā)現(xiàn)有未燒盡的煤粉，則表明煤與料的分散不均，有部分煤粉被物料裹脅到該級預(yù)熱器中。為此，在分解爐中有必要多點下煤下料設(shè)計，并合理布置。

　?、?判斷窯爐用風(fēng)是否處于平衡狀態(tài)，如果三次風(fēng)量不足或過剩，都會引起該溫度的異常。操作員應(yīng)該盡快調(diào)整。

　　4 影響分解爐溫度的因素
　　為使分解爐內(nèi)的燃料均勻地?zé)o焰燃燒，并很快與生料實現(xiàn)最好的傳熱效果，設(shè)計專家做了大量工作，開發(fā)出各式各樣類型的分解爐。但是萬變不離其宗，無非是要求風(fēng)、煤、料的合理配合，要求在最短的時間內(nèi)，用最少的風(fēng)量，使煤粉燃燒完全，并能讓燃燒所發(fā)出的熱盡快地傳導(dǎo)給生料，為此：

　?、?加入煤粉的數(shù)量及質(zhì)量。煤粉秤的可靠計量及輸送穩(wěn)定是保證熱源穩(wěn)定的前提。同時，煤粉要有足夠的細(xì)度及合格的水分，確保能在爐內(nèi)的有效時間內(nèi)燃燒。如果分解爐出口溫度高于爐中溫度，說明有可能燃燒速度不夠。

　?、?起主導(dǎo)作用的是三次風(fēng)的風(fēng)量、溫度與速度。風(fēng)量足夠而又不能過多，溫度越高越好，速度與方向應(yīng)有利于煤粉的混合。使用新開發(fā)的分解爐用三風(fēng)道煤管可以實現(xiàn)此目的。影響三次風(fēng)量的因素也較多，不僅受系統(tǒng)總排風(fēng)的約束，而且受窯爐用風(fēng)平衡的牽制。

　?、?進(jìn)入分解爐的生料應(yīng)該與空氣及煤粉充分混合均勻，而不能走短路入窯，或分散不開產(chǎn)生掉料現(xiàn)象。進(jìn)分解爐的下料位置對分解爐的溫度也有較大影響。

　　5 影響入窯分解率的因素
　　分解率與分解爐溫度有很大的相關(guān)性，但并不能把兩者當(dāng)成一回事。有時分解爐溫度較高，分解率不一定高，反之亦然。這里的主要影響因素是當(dāng)分解爐內(nèi)物料與燃料分布混合不均勻時，所測定出的分解爐溫度并不是整個分解爐溫度，更何況選擇的測點也不一定是有代表性和較為敏感的位置。

　　所以，在以上討論提高分解爐溫度的措施之后，認(rèn)真將生料與燃料之間混合均勻的措施逐條核實，這才是提高入窯分解率的全部措施。這些措施是：

　?、?分解爐的容積設(shè)計要考慮燃料的易燃性，滿足物料本身在爐內(nèi)有足夠的停留時間。受著煤粉品位及煤粉細(xì)度的影響，揮發(fā)分高的煤粉，煤粉細(xì)些，生料與煤粉所需要的停留時間可以略短些，煤粉單獨燃燒的空間也可以小些，甚至沒有。反之，就要停留時間長些，煤粉單獨燃燒的空間大些。

　?、?分解爐的容積設(shè)計要考慮生料粉的分解速率。這不僅與石灰石的特性有關(guān)，還與分解爐內(nèi)的氣氛有關(guān)。尤其是在線式分解爐窯的廢氣中CO₂含量較高，不利于石灰石的分解速度。

    ⑶ 設(shè)置加料點、加煤點的位置及數(shù)量時要考慮生料在入爐前為燃料燃燒留有足夠的空間，特別是對不易燃燒的無煙煤，還要考慮引入三次風(fēng)的位置及方向等。不僅保證煤粉均勻充分燃燒，全爐中最高溫度及最低溫度兩者相差不應(yīng)超過20~30℃。通過改善生料與煤粉的混合均勻程度，達(dá)到改善傳熱均衡的目的。對于較大的分解爐，不應(yīng)只設(shè)一個加料點與加煤點，更需要妥善布局。

　　6 分解爐用煤占總用煤的比例
　　根據(jù)生料預(yù)熱與分解所消耗熱量占熟料燒成總熱量60%的原理，分解爐用煤的比例一般控制在60%左右，剩余40%用煤是窯內(nèi)煅燒所需要，而且煅燒后的窯尾溫度也達(dá)到1000℃以上，這些余熱也為物料的預(yù)熱及分解所用。這種比例已為大多數(shù)生產(chǎn)線所證實，隨著具體礦物成分的變化，該比例會有所變動。

　　在操作中及設(shè)備裝置的配備中，對二、三次風(fēng)溫度與風(fēng)量的控制變化，一定會影響窯頭與分解爐的用煤比例，比如，三次風(fēng)利用篦冷機熱風(fēng)多時，就會降低分解爐的用煤量，反之，二次風(fēng)溫高就會節(jié)省窯前的用煤量。當(dāng)操作中由于某種因素前后某點加煤受限時，為了滿足熟料煅燒的熱量需要，就只好向另一點多加煤，這種做法只能度過一時，難以應(yīng)付長遠(yuǎn)，并會產(chǎn)生各種負(fù)面影響。

　　曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)某生產(chǎn)線由于使用無煙煤，窯頭燃燒器加煤燃燒不利，于是使分解爐用煤達(dá)70%左右，企圖讓多余的10%用煤幫助提高窯內(nèi)溫度。這種操作雖然維持著窯的高產(chǎn)運行，但因為分解爐燃燒速度不夠，剩余的煤量隨著生料進(jìn)入窯尾燃燒，造成后窯口結(jié)皮嚴(yán)重，窯尾溫度偏高，嚴(yán)重時甚至直徑4.8米的窯，尾部也結(jié)起厚圈，窯尾倒料，被迫停窯。當(dāng)更換新燃燒器之后，窯前噴煤量增加，分解爐用煤量自然調(diào)整過來，窯尾結(jié)皮或結(jié)圈的癥狀就隨之消失。

　　反之，如果分解爐供氧充足時，70%的用煤全部燃燒，則很難避免生料百分之百分解所帶來的一系列惡果發(fā)生。

　　總之，不論何種情況，窯爐用煤比例不當(dāng)，勢必反映并導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運行。

　　7 分解爐的燃燒速度慢的癥狀
　　有時生產(chǎn)中會碰到這樣的現(xiàn)象：分解率并不低，可以高達(dá)90%以上，但分解爐的出口溫度要高于爐中溫度40℃以上，尤其是在燒揮發(fā)分較低的無煙煤時。由于燃燒速度慢，導(dǎo)致仍有部分燃料不能在爐內(nèi)燃燒，大量的熱量未在爐內(nèi)放出，即可使上一級預(yù)熱器溫度比分解爐溫度高，出現(xiàn)溫度倒置現(xiàn)象，使一級出口溫度升高，增加熟料熱耗；也可直接影響到下一級預(yù)熱器溫度與窯尾溫度的過分升高。造成如下后果：

　?、?垂直上升煙道結(jié)皮嚴(yán)重，還會使窯尾部分的窯襯上結(jié)掛較厚的窯皮，甚至成圈、如果不及時改變這種非正常狀態(tài)，后窯口向外倒料，就會迫使窯止料停窯處理；

　?、?迫使窯頭加不上煤，使分解爐的用煤量由60%提高到70%。從而束縛了窯系統(tǒng)產(chǎn)量的提高。

　　遇到這種現(xiàn)象，如果不認(rèn)真分析，往往會歸罪于窯頭煤粉燃燒不好所致。

　　8 分解爐溫度與下一級預(yù)熱器溫度的倒掛現(xiàn)象
　　造成分解爐出口溫度高于下一級預(yù)熱器溫度的原因是分解爐內(nèi)煤粉燃燒的速度，而這種速度又受著眾多因素的影響：

　　⑴ 煤質(zhì)本身的影響：揮發(fā)分含量較低的煤燃燒速度過慢，不利于分解爐溫度的提高。尤其是未燃燒的無煙煤一直隨生料到窯內(nèi)才燃燒，則下一級預(yù)熱器的溫度會低于分解爐溫度。

　?、?風(fēng)煤的配比影響燃料的燃燒速度，當(dāng)二、三次風(fēng)的分配不合理時，三次風(fēng)量過大時，尤其是MFC爐更是如此；或總風(fēng)量使用不足時，煤不能在分解爐充分燃燒，如果仍然到窯內(nèi)燃燒，則下一級預(yù)熱器溫度會表現(xiàn)倒置。

　　⑶ MFC爐更需要下料量的控制。在設(shè)計入爐生料量時如果可以調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)就顯得尤為重要。如果入爐物料偏少，將會造成下一級預(yù)熱器溫度過低。

　　解決這類溫度的倒掛現(xiàn)象，就要從上述產(chǎn)生的原因著手，確保分解爐的風(fēng)、煤、料實現(xiàn)量與質(zhì)的穩(wěn)定，始終保持三者用量的合理比例；認(rèn)真觀察各相關(guān)參數(shù)的變化，如果發(fā)現(xiàn)異常，隨時要考慮相關(guān)閥門及噴頭等設(shè)施的可靠性，也要考慮結(jié)皮長落的動態(tài)變化。