關于新型干法熟料生產線高產低耗的技術探討

　　節(jié)能減排是目前全世界各國都在進行的一項事關人類生存的重要工作。水泥行業(yè)是高耗能高排放行業(yè)中的重點之一。

　　目前我國水泥產量已經超過了16.5億噸，熟料9.6億噸。按照噸水泥耗電100kwh/t計算，每年就要耗電1650億度，按照噸熟料耗煤 115kgce/t計算,每年9.6億噸熟料耗煤1.105億噸標煤。排出二氧化碳約2.92億噸。因此，中國的水泥企業(yè)，在生產中每節(jié)約1kgce/t,就可以減少253.44萬噸二氧化碳的排放。根據目前我國熟料生產線的實際運行的情況，一般的生產線降低5kgce/t是非常有可能的。這樣，僅節(jié)煤一項全國可以減少1267.2萬噸二氧化碳。按照每降低1kwh/t水泥，全國水泥可減少53.539萬噸二氧化碳的排放。按照國內平均水平和先進水平的差距，降低10kwh/t是有可能的，這樣，全國水泥行業(yè)可減少535.39萬噸二氧化碳的排放。

　　因此，水泥行業(yè)肩負著節(jié)能減排的重要任務。

　　目前，國內建成正在生產的1000t/d---10000t/d的生產線全部都超過了設計產量10―15%。沒有達到設計產量的已經很少見了。但是，很多生產線在產量提高的同時，熱耗及電耗也在提高。這樣一來，與節(jié)能減排的原則就不符合了。雖然這些生產線的產量都領先于國際比較先進的水平。但是，這些生產線的電耗及熱耗對比國際先進水平卻有很大的差距。

　　降低生產線的能耗，是每一個從事水泥生產的技術人員應盡的責任。但是這卻是一個說起來容易做起來難的事情。

　　預分解技術是一項成熟的技術，從70年代初研究成功并在實際生產中應用以來，其理論一直沒有改變。但是，從理論到實踐的設計應用技術卻是以日新月異的速度快速發(fā)展著。

　　很多工廠的技術人員，對窯外分解技術都可以說得頭頭是道，但是面對正常生產的燒成系統，如何在已經比較好的水平上再次提高它的技術水平，常常感到無從下手。的確是這樣。因為節(jié)能降耗，是一個比較有技術含量的系統工程，首先是在工藝設計、設備設計上不但要做得到，而且要做細。其次是精細、正確、合理的操作，再就是原燃材料和配料的技術管理。如果不能將這些方面研究深透，并且很好的綜合應用，這項工作就會無從下手。

　　我們在對國內從1000t/d到5000t/d 的各種類型分解爐的近百條生產線的研究分析發(fā)現，大多數生產線存在以下幾個方面的共同現象：

　　1 一級旋風筒的出口溫度高，一般都在330--360℃左右（如不超產會更高）；

　　2 三次風溫度在入分解爐進口2000mm處的溫度，一般在950℃以下；

　　3 二次風溫度在窯頭罩壓力為-30―50pa時，大多數小余1150℃；

　　4 三次風閥門的開度，一般都在40―50%，全開的基本沒有；

　　5 三次風管兩端的溫度差在 200--350℃（窯頭罩到入分解爐進口2000mm處）

　　6 分解爐出口溫度與一級旋風筒的出口溫度之差大都在540℃以下。且每個預熱單元的溫度梯度也存在不合理之處；

　　7 篦冷機熟料溫度大都在 200℃左右；

　　8 熟料冷卻風量大都在2.6Nm3/kg-cl。且余風排放風機開度在50%以上；

　　9 入窯生料的率值合格率低，三率值合格率只有50%（三率值同時合格）；

　　10 噴煤管的定位位置，大都在第四象限；（x,-y）

　　上述十種現象說明了這些系統還有不足的地方。而造成這些現象的根本原因就是造成系統能耗高的主要因素。

　　上述這些問題，細究起來，都是由細節(jié)問題導致的。在“細節(jié)決定成敗”的原則下，這些現象反映出了一個系統的真正的技術水平。

　　根據我們多年從事新型干法旋窯改造的經驗，在對上述現象進行深入分析后還發(fā)現：

　　目前正在使用的預熱器和分解爐，其規(guī)格都明顯的偏大；當超過設計產量時，C2―C5旋風筒的截面風速都只有5.5―6m/s ,分解爐內氣流通過的時間都大于3s（只有D-D爐的通過時間短）;

　　旋窯的生產能力大多數都沒有發(fā)揮到最高設計能力。都在平均設計水平；例如：2500t/d的線大都在 2800-2900t/d; 5000t/d的線大都在5800―5900t/d；

　　大多數生產線的篦冷機超產能力偏小。在超過設計產量10%時，熟料出料溫度都偏高到 200℃左右；篦冷機的篦床生產能力只有40―43t/m2d。

　　很多窯熟料質量的波動和入窯生料質量波動的波幅、頻率完全相同；

　　因此 對系統中窯、爐兩個系列重新進行空氣、煙氣的平衡；

　　對關鍵工藝部位的結構進行優(yōu)化；

　　對關鍵工藝部位的工藝參數進行優(yōu)化；

　　加強科學管理和優(yōu)化操作；

　　更換大推力剛性火焰燃燒器，再配合對應的操作方法，可以解決上述各項問題。

　　下面我們從系統分析的角度來對這些問題進行論述：

　　如今的生產線，產量都比以前的高，熱耗也比以前的低。分析其主要原因，不僅僅是工藝設計水平高了，關鍵是與生產線配套的一些關鍵設備的技術水平提高了，

　　例如：旋風筒特別是一級旋風筒的設計技術

　　燃燒器的設計使用技術（各種適應不同煤種的燃燒器和低一次風的燃燒器。）

　　煤粉計量輸送設備的設計制造技術（各種轉子稱）

　　原料的預均化技術

　　生料均化庫技術

　　生料率值控制技術（不在是簡單的控制氧化鈣和鐵，而是直接控制生熟料的率值變化）

　　蓖冷機設計制造技術（使蓖冷機的用風量更少，單位產量達到50-55t/m2.d ）篦床的料層更加均勻

　　自動化控制技術的提高（減少了人的因素的影響，在各種情況下，穩(wěn)定的連續(xù)生產）

　　再就是操作技術水平的提高（這方面謝克平先生有比較全面地論述）特別是薄料快燒的操作，以前的窯轉到3.6 r p m就感覺很快了，但是現在的窯已經到了4.8 r p m的窯速。已經不感到奇怪了。因此窯速的提高，也是產量提高得一個重要因素；

　　將這些高性能的工藝裝備，優(yōu)化組合后，才能產生高性能的生產線。組合不好，也既工藝設計不好，參數匹配不好，系統將不能表現出優(yōu)良的工藝性能和技術水平來。

　　1 對系統節(jié)能降耗潛能的判斷

　　要想對一個系統的技術性能進行優(yōu)化升級，必須先對這些系統的各個工藝環(huán)節(jié)進行技術分析和評價，找出該部位目前在系統中的能力和發(fā)揮的作用，分析其對上下環(huán)節(jié)的影響力。也既是是起推進的還是約束的作用，然后對癥下藥。各個采取措施，實現“1+1＞2”實際效果；

　　1.1  回轉窯的生產能力

　　對回轉窯的產量的設計，以前都是按照下表所提供的幾個公式進行設計的。這些計算公式，是總結分析了國內外幾百臺正在運行的旋窯的數據，采用回歸法推導出來的，與實際情況相差不多。可以起到指導設計的作用。但是這些公式在數據采集時，沒有考慮到一些關鍵設備應用的情況，比如煤粉稱、燃燒器、分解爐的形式、規(guī)格等，也沒有考慮到窯與預熱器的匹配情況，因此，不但具有一定的局限性，也有可以發(fā)展的空間。

　　下面是以前常用的窯的產量的設計計算公式

　　式中：G――窯生產能力。t/h

　　L――窯長度。m

　　Di、D――分別為窯襯磚內徑及筒體內徑。m

　　Vi――窯內有效容積。m3

　　Di系按D-2δ計算，按經驗，襯磚厚δ為：

　　當D≤4m時δ=0.15m

　　4＜D≤5m時，δ=0.18m

　　5＜D≤6m時，δ=0.20m

　　D≥6m時，δ=0.23m

　　按照這些公式，當時常用的窯的產量為

　　1 Φ4.8*74m窯系統的產量在4400t/d

　　2 Φ4*60m窯的產量在2300t/d，

　　3 Φ3.3*50m窯的產量在1300t/d，

　　4 Φ3.2*52m窯的產量在1200t/d，

　　5 Φ3*45m窯的產量在800t/d，

　　這些產量，與現在相比已經很落后了。因此，現在已經沒有人再用這些公式來進行生產能力的設計了。

　　但是，對目前的窯為什么產量這么高，總的有個依據有個解釋。以前曾經有專家提出過燒成帶截面熱負荷的理論，是將干法中空窯的燒成帶截面熱負荷與現在的預分解窯相比，認為還有很大的提產空間。這樣比較不無道理。但是，不管前面的公式也好，燒成帶截面熱負荷也好，都沒有考慮到薄料快燒得因素和其他促進的因素，也可以說是單位時間轉速內截面熱負荷的量。這樣一來，在考慮了窯的轉速之后，很多依據又再次發(fā)生了變化。

　　按照以前的回轉窯最高轉速在3.2―3.6rpm的實際情況，暫不考慮煤粉稱、燃燒器、分解爐的形式、規(guī)格入窯生料的合格率等因素后，修訂的公式基本可以解釋目前窯的產量的實際情況；

　　見下表：

　　5000t/d   4.8×74m窯

　　2500/d  4×60m窯

　　根據實際考察還發(fā)現，如果入窯生料的合格率達到75%(三率值)，窯的斜度在4%，轉速 4.0rpm以上，產量還會更高；

　　按照上述公式，其他窯型的產量(新設計)

　　Φ3.5×56m窯的產量可以穩(wěn)定在1800-2000t/d

　　Φ3.3×50m窯的產量可以穩(wěn)定在1500--1800t/d

　　Φ3.2×52m窯的產量可以穩(wěn)定在1400--1700t/d

　　Φ3.0×45m窯的產量可以穩(wěn)定在1200-1400t/d

　　上述計算，不但可以說明目前正在運行的回轉窯的產量為什么是這個水平，同時還可以看出，窯系統的潛力有多少，為挖掘窯的潛力找到依據。

　　當然，僅僅窯的能力夠了是不行的，還有預熱器等其他設備的能力匹配才行。

　　1.2預熱器能力的分析

　　1．2．1 旋風筒的能力

　　旋風筒是組成窯尾預熱器的關鍵部件?，F在使用的預熱器，基本都是由五個旋風筒和四個連接管道組成的。它的能力是從旋風筒的直徑推算出其假想截面風速來判斷的。在截面風速的選擇上，手冊和教科書上都給出了很大的范圍，其跨度有2.8倍之多。選擇的風速越小，旋風筒的直徑越大，同時框架的尺寸亦大，投資越高。反之則旋風筒的直徑小，投資少。

　　下表是對國內早期的一些典型工廠的運行情況進行反求后的數據（）

　　預分解窯旋風筒假想截面風速實測反求值（m/s）

　　從上述表中的數據可以發(fā)現，同等生產能力的預熱器，旋風筒直徑相差很大，風速的范圍可以從2.62―7.47 m/s的范圍內選取，可以達到同樣的產量。但是，大直徑的旋風筒有更多的潛力可以發(fā)揮；可是，卻有更多的散熱損失和熱耗。

　　所以，當預熱器旋風筒的假想街面風速在7.47 m/s以下時，預熱器就還有能力再次提高產量??！

　　1．2．2 連接管道的能力

　　預熱器是由旋風筒和連接管道組成的。每個旋風筒和連接管道組成了一個預熱單元。每個預熱單元的換預熱效率是不一樣的。在預熱器中80%的熱交換是在管道中進行的。也即四個聯接管道平均各承擔了20%的熱交換（實際是不平均的）。但是，如果只有管道熱沒有旋風筒，則其熱交換效率是不高的。

　　預分解窯預熱器各級管道風速實測反求值

　　從上面表中幾個典型工廠的數據可以看出：連接管道的截面風速，從9.93―26.83m/s 的都有，也就是說直徑相差很大。但是不同截面風速的連接管道，都能達到同樣的產量。特別是，當連接管道的截面風速比較高時，熱空氣與落入管道得物料的相對速度也大，在逆流熱交換的過程中熱交換效率是高的，只有當轉變?yōu)橥鳠峤粨Q時換熱時間會變短。而當連接管道的截面風速小時，熱空氣與落入管道得物料的相對速度也小，在逆流熱交換的過程中熱交換效率低于風速高時。但是，物料下落的距離要大（沒有撒料板時更明顯）只有當轉變?yōu)橥鳠峤粨Q時換熱時間會變長。但是這種變長的時間，可能對熱交換的作用已經微乎其微了。所以說，熱連接管道的直徑（粗細）既截面風速也不是決定預熱器能力的主要參數。

　　因此，當旋風筒之間的連接管道截面風速在26.83 m/s以下時，預熱器就還有能力再次提高產量（高于這個風速時也可行）！！

　　1．3 分解爐的能力

　　分解爐的能力是由下面三個因素決定的

　　1．3．1 分解爐的結構

　　目前國內常用的爐型有四種基本型的，這四種爐型都是在引進國外技術的基礎上，國內的設計院所又進行了開發(fā)而形成的。

　　例如：對D―D型分解爐的改造形成的爐型

　　對RSP型分解爐的改造形成了的爐型

　　對N--SF型分解爐的改造形成的爐型

　　對SLC型分解爐的改造形成的爐型

　　這些爐型的開發(fā)，大都是增大了分解爐的容積（加鵝頸管），優(yōu)化了結構，延長氣流通過的時間和料氣停留時間比。保證煤粉的燃燒和生料的熱交換。

　　1．3．2 分解爐的燃燒器

　　分解爐的燃燒器也有幾種類型，有直接噴嘴式的、有兩通道、三通道。有一根噴煤管、兩根噴煤管和三根噴煤管的。但是其安裝位置不同。不管有幾根噴煤管和安裝的位置的變化，都能實現煤粉的充分燃燒，保證分解爐溫度的有效穩(wěn)定控制。保證分解爐作為一個恒溫裝置的作用。改變噴煤管的參數和安裝位置，可以改善分解爐內煤粉燃燒的狀態(tài)，改善分解爐的性能。

　　1．3．3 分解爐的容積

　　目前正在運行的采用不同類型不同結構的分解爐，在其規(guī)格尺寸和容積不一樣的情況下，都達到了同樣的設計生產能力。

　　根據對比分析（見下表），各種不同形式的分解爐，由于采用的結構不同，分解爐噴煤管的結構不同和安裝位置不同，其容積生產能力，從175.66--346.5kg/m3/d，相差近一倍。同時，內部的截面風速也從4.5-12m/s。而其基本部分都是圓柱體。其容積也相差近一倍。

　　因此，改變分解爐的尺寸，擴大它的容積，可以改變分解爐的能力。優(yōu)化分解爐關鍵部分的結構，也可以提高分解爐的能力；

　　由于分解爐的結構、燃燒器的結構的差別，使不同類型的分解爐在以下幾個方面有重要的不同性能：

　　1 在對煤質的適應性上不一樣。有些對煤質的小幅度變化不敏感，有些特別敏感；

　　2 對入窯生料的合格率的變化敏感性不一樣；

　　3不同的分解爐對燃燒用空氣量不一樣。分解爐內煤粉燃燒所需要的過?？諝庀禂祻?.95―1.15。相差20%。因此直接影響窯尾高溫風機的的配置。這樣一來，出預熱器的廢氣量可以差12%。

　　在對回轉窯、預熱器、分解爐這幾項大的工藝裝備進行完分析之后。我們可以對系統的運行參數和其他細節(jié)和設備進行來分析，找出有潛力的地方。進行優(yōu)化。使系統的技術性能升級到一個新的水平。

　　1．4 從系統的壓力溫度來分析

　　系統在運行中的溫度和壓力，就是判斷系統運行是否正常的和是否存在問題的主要依據；對系統進行優(yōu)化，其實就是為了使系統能力提高后，參數更加正?；?。

　　1．4．1 下表是一個標準的預熱器的溫度和（壓力）的運行參數

　　大家知道，窯尾預熱器是預分解系統中最重要的設備。不同的預熱器，其壓力損失是不一樣的。也即阻力不一樣。但是，不同的預熱器，其熱交換效率卻基本差不多。這是因為每一臺采用五級旋風預熱的預熱器，一級旋風筒的出口溫度都應該低于320℃，而分解爐的出口溫度應該控制在880±10℃。

　　所以，好的預熱器,在從分解爐里面出來的煙氣經過C5―C1這五個預熱單元，在將煙氣的熱量傳遞給生料,進行熱交換后，它的溫度降應該在560―570℃。C1出口的溫度應該在320±10℃左右，并且越低越好。

　　所以，如果當C1出口的溫度大于320℃，或是溫度降小于560―570℃，這個系統就有再次降低熱耗，提高產量的潛力。

　　1.4.2      窯尾煙室的溫度

　　所有的新型干法旋窯，窯尾煙室的溫度大都在1050℃。在實際運行中很

　　多工廠控制的不一樣。當控制的高的時候，大都是窯里面比較難燒，控制的低也能燒住，說明料子好燒，但同時也說明了窯頭噴煤管的性能有些問題。因為熟料的燒成溫度雖然與配料有關系，但是相差不是很多。煙室控制的溫度高，就要增加用煤量，提高了熱耗。

　　因此 合理控制窯尾煙室的溫度，可以降低熱耗。

　　1.4.3      二次風溫度

　　窯頭罩內二次風的溫度，表示了熟料冷卻的效果。二次風溫度的高低不但影響煤粉的燃燒，而且還決定了窯頭和分解爐的用煤量，也即熱耗。

　　二次風溫的高低和穩(wěn)定程度，一是由熟料冷卻機的性能；二是熟料燒成質量及結粒大小，三是操作方法三方面決定的。

　　冷卻機的熱交換效率高，急冷效果好，熟料結粒均勻，料層厚度合適。二次風溫就會高。并且會穩(wěn)定。

　　優(yōu)化篦冷機的結構，特別是改善落料端的急冷效果，會得到較高的二次風溫；

　　1.4.4 三次風溫度和風量

　　三次風是二次風中的一部分。它的數量占到二次風量的60%左右。是分解爐按照設計的工作原理進行正常工作時，必不可少的重要因素。它不但是爐內煤粉燃燒的主要的空氣來源，更是分解爐內形成一定的氣流場、溫度場的主要作用力。當三次風不足時，分解爐的性能不能達到設計的能力！

　　三次風在進入分解爐時，能夠穩(wěn)定在950--1050℃，并保證有足夠的風量時，分解爐的用煤量就會大幅度下降，而且性能能夠發(fā)揮得更好；三次風入爐時的溫度和實際風量與三個方面有關：

　　1 三次風管的結構、規(guī)格（包含三次風管的閥門）；

　　2 窯尾煙室的結構和尺寸；

　　3 窯頭噴煤管的性能和定位。

　　特別是當噴煤管不好用或者是調整不好時，三次風的用量就會受影響！

　　1.5 噴煤管的定位坐標

　　現在的生產線，基本都是使用的三通道或四通道噴煤管。少數工廠也有使用兩通道噴煤管。不管哪種噴煤管，按照多年以前的理論，噴煤管的火焰，如果是“活潑有力”，就說明這個噴煤管是好的。同時，使用這種噴煤管的時候，一般將其定位在以窯口中心線為原點的平面直角坐標系中的第四象限。

　　根據我們研究發(fā)現，這種“活潑有力”火焰對于生料合格率高，喂料非常穩(wěn)定的窯況來說，在達到設計產量的平均水平時，是完全可以的。但是對于生料不穩(wěn)定（成分波動、合格率低）或是有一定的有害元素在內的窯況，就會在操作上很困難。在窯里面出現因為不能確定原因的長圈的情況時，就會處理時間很長；有時候要止料來操作；

　　噴煤管在使用時，從DCS系統的顯示器上，不能看出火焰的燃燒溫度和火焰長短。只能憑經驗從看火電視中觀察到火焰的大體溫度、形狀和燃燒時的火焰黑火頭的大體長度。有經驗的操作員可以看出噴煤管火焰的強度及剛性；

　　因此，很多工廠，在窯內經常發(fā)生工藝事故時（如結圈、結蛋），很少有人能從噴煤管的火焰上，發(fā)現火焰導致的原因；

　　根據我們多年研究發(fā)現，從噴煤管在使用時的定位坐標，可以判斷出噴煤管的性能以及噴煤管火焰調節(jié)的情況；一般情況下，如果只有將噴煤管調整到中心線在直角坐標系的第四象限時，熟料的燒成質量和產量才能提高，說明噴煤管的火焰力度不夠，剛性不足；

　　2 各種零部件對系統優(yōu)化的影響

　　系統的優(yōu)化升級，是以改變目前的運行參數和工況為目標進行的。因此，要掌握好哪些環(huán)節(jié)對參數的影響是主要的。圍繞著這些環(huán)節(jié)來做工作；

　　2.1 旋風筒的鎖風閥

　　鎖風閥是旋風筒的一個重要部件，它直接影響著旋風筒的收塵效率。按照實驗數據，當旋風筒的漏風增加1%時，他的收塵效率就會降低5%。由此可以看出鎖風閥的重要性。但是在預熱器中，C2―C5的收塵效率，都是要求不是很高的。唯獨C1旋風筒，必須要有大于93%以上的收塵效率才行。

　　因此，在一級旋風筒的結構，例如內筒的直徑，插入深度，進風口的尺寸及形狀都已經過多次優(yōu)化的情況下，根據一級旋風筒的工作壓力大（4500-6900Pa）一個鎖風閥不容易鎖住風的特點，將鎖風發(fā)由一個普通的單板鎖風閥，改為兩個專用的微動型雙板鎖風閥，并且安裝在合適的位置，可以減少下料中鎖風閥的漏風，提高和穩(wěn)定C1的收塵效率，降低一級旋風筒的出口溫度；

　　同時，由于每級下料管的角度不同，有傾斜的有垂直的，因此根據這些不同，采用“微動型鎖風閥成組技術”,在不同的部位，配置不同結構的微動型鎖風閥，可以避免預熱器的堵塞。同時保證生料在進入下一級旋風筒的連

　　接管道時的穩(wěn)定性，不會出現一股多一股少的現象。穩(wěn)定生料的熱交換。穩(wěn)定降低出口煙氣的溫度。

　　在C4下料管中，更換這種微動型雙板鎖風閥，可以穩(wěn)定進入分解爐的物料，防止分解爐的塌料和由于不均勻喂料引起的分解爐出口溫度的波動；穩(wěn)定入窯生料的分解率，從而穩(wěn)定窯尾煙室的溫度；

　　在C5下料管中，更換這種微動型的單板鎖風閥，可以穩(wěn)定入窯的物料，防止下料管的結皮堵塞。同時還可以消除經常出現的C5下料管中料溫指示高于分解爐出口的溫度的現象。

　　采用“微動型鎖風閥成組技術”時的原則：垂直下料管上的鎖風發(fā)，必須是雙板閥，傾斜下料管上應該是單板閥；

　　海螺集團在84年引進技術的第一條4000噸/日生產線上，就采用了這種結構；

　　2.2 連接管道中的撒料箱

　　在五級旋風預熱器中，共有五個撒料箱。這些撒料箱的作用非常大。很多研究機構進行了大量的研究工作，來確定撒料箱的結構尺寸和內部撒料板的結構和位置。在大多數預熱器，這五個撒料箱的結構有四個是一樣的，僅分解爐的不一樣。

　　但是，根據每個管道的直徑不同、風速不同，撒料箱或者是撒料板的結構尺寸應該是不一樣的。前面已經看到，連接管道內的風速從9.93―26.83m/s都可以，但是，在不同的風速的時候，為了達到比較好的熱交換效果，撒料板得結構尺寸應該是不一樣的。這樣，才能保證物料的充分分散。保證在喂料不穩(wěn)定的情況下，不會產生沖料、塌料的現象。不易發(fā)生堵塞。

　　而且，按照管道中氣流的流速的分布規(guī)律，按照等風速觀點，撒料板的前端應該是呈梯形的，以保證園形截面上的各風速的差距小。如果連接管道的截面是方型的，撒料板的前端可以是平頭的。

　　現在很多設計院所推出的撒料板與我們在十幾年前使用的撒料板的形狀已經趨同了。這種撒料板的效果，已經好于原來的前面部分是凹形的結構。

　　同時，二級旋風筒的出風管上的撒料箱，因為距離下料點太近，因此結構也不同于其他的撒料箱。

　　2.3 連接管道的尺寸

　　正在運行中的預熱器，如果進行優(yōu)化，連接管道的尺寸大多數不用改動。但是如果提產幅度比較大或是高溫風機的風量偏小的時候，就需要根據反求風速，來看一下從上到下連接管道風速排列的順序來進行確定了。

　　連接管道的風速如果小于9.93m/s，有可能熱交換的效率反而會下降，但是當風速如果大于26m/s時，有可能熱交換效果有可能會提高。因此在對連接管道進行優(yōu)化的時候，首先要對系統進行反求計算，然后分析五個余熱單元的參數匹配的情況（每個管道的風速有可能不一樣），再確認哪個管道需要采取技術措施。同時還要考慮管道上撒料箱的結構位置。

　　2.4  分解爐的結構

　　分解爐是窯外分解技術的核心。但是核心的東西不一定結構復雜。因為分解爐就是一個恒溫裝置。它主要就是要保證熟料燒成系統中所用煤量的60%的的煤，在其內完全燃燒，并使內部的溫度在各個部位均勻穩(wěn)定在870―900℃（比CaCO3的分解溫度高20-50℃）完成進入物料83.4的分解。只要能夠實現這個目標，分解爐的結構越簡單越好。現在使用比較多的管道爐、D-D爐，就是比較簡單的一種。而RSP、N-SF(CDC)、N-MFC 就稍微復雜一些。但是，這些復雜的結構也帶來了一定的特點。例如：RSP和 N-MFC分解爐可以使煤粉在純空氣中燃燒，一是燃燒得快，二是減少了Nox的產生；同時在同樣體積的情況下，還可以燒低揮發(fā)份的煤粉，而且 N-MFC分解爐不但對物料的成分波動非常不 敏感，而且煤粉在其內部燃燒時，所需要的空氣過剩系數只有0.95就可以了，比一般的分解爐少用20%的空氣。因此產生的煙氣也少?？墒窍到y有更大的提產降耗能力。

　　但是 在對原有的分解爐進行優(yōu)化的時候，主要的工作不是在擴大它的容積（例如加高和加鵝頸管）和徹底改變它的結構方面，而是根據其在運行時表現出來的性能，例如：再加煤時，溫度不再上升這一現象，找出局部結構和噴煤管的參數等影響溫度上升的原因。進行局部改造。不同的爐型有不同的實施方案。

　　同時，根據分解爐的結構優(yōu)化其縮口尺寸，優(yōu)化撒料箱的結構和位置，優(yōu)化三次風管進口的結構尺寸，提高分解爐的性能的“剛性”。

　　分解爐的剛性可以定義為：分解爐抵御系統（生料、煤粉）變化的能力

　　影響分解爐剛性的因素還有：

　　1 三次風的用量（不足或者是過大）和三次風溫度的變化（現在很多三次風管的溫度差在320℃，這種變化直接影響著分解爐的性能）；

　　2 煤粉與新鮮高溫空氣混合的程度；

　　3 煤粉輸送過程的不均勻性；

　　4 噴煤管安裝的位置；

　　由于不同結構的分界爐對變化的敏感性不一樣，因此也即剛性不一樣，

　　2.5  三次風管的尺寸

　　三次風管是預分解系統中最關鍵的設備之一，其圓柱形的外形設計沒有很多的技術要求，但是它的工藝布置，卻經歷了很大的變化。最初的三次風管，都是呈“V”型布置的，中間有一個沉降室，使三次風中夾帶的熟料顆粒在此處沉降，以免堵塞風管的通道。同時，三次封管內的風速也設計得比較高。避免熟料顆粒在運動中沉降。但是就是這種設計，也經常使三次風管堵塞。并且，由于“V”型布置使管道變長，阻力增大；同時由于設有沉降室，沉降室的排灰裝置，很容易在排灰時漏風。首先是使風溫波動，使分解爐內的煤粉燃燒條件波動，使分解爐出口溫度變化，更會導致窯內的通風不穩(wěn)定，因此后來的設計，三次風管一般都是略有傾斜的水平設計了。這樣一來，三次風管的阻力降下來了，漏風的情況消除了。

　　但是，由于擔心熟料顆粒的沉降，現在三次風管的風速更高了，有些已經到了35m/s，使三次風管閥門使用壽命很短，很多不到一年。并且，閥門的開度都只有50%左右。這說明，三次風的用量還存在問題。當三次風量不足的時候，分解爐內的煤粉燃燒，有些是利用了從窯內通過的過剩空氣來進行的，這樣一來，窯內的用煤量就會增加，散熱量就會增大。分解爐出口和C5出口現溫度倒掛的工況就會增多。

　　更重要的一點，就是三次風量的多少，直接影響了分解爐內氣流的旋噴效果。影響了分解爐的性能。使其達不到設計的用煤量和生產能力。而只有增大分解爐的能力，才能保證在低于產量的水平上運行。因此，優(yōu)化三次風關的尺寸，提高三次風的的用量，可以提高和穩(wěn)定分解爐的能力。減少廢氣量。

　　2.6 窯頭窯尾的密封

　　加強密封是大家都會認識到的問題。窯頭的密封現在都比較一致了?；径际遣捎玫镊[片式的三層的密封。窯尾密封的結構目前用的比較好的有2-3種。這些密封裝置使用的效果好壞都有。但是只要在安裝時嚴格要求，在使用中注意維護，很多夠可以滿足使用要求。其差別主要在于維護量的大小和易損件的壽命。

　　2.7 煤粉計量輸送裝置和煤粉倉的結構

　　分解爐和窯頭的用煤，現在大都采用的是轉子秤，以及采用轉子稱原理設計制造的計量稱。這些稱在很多工況下使用都是很準確的。但是，在水泥行業(yè)計量煤粉的使用中，很多都出現了問題。最突出的就是出煤粉稱的煤粉不穩(wěn)定，這里面有一些是制造質量問題，有一些是工藝設計和使用的問題。

　　由于出煤粉稱的煤粉是采用羅茨風機輸送，壓力一般都在10―19kpa，這種高壓風很容易在煤粉稱的密封間隙的或是排氣系統出現問題時，使煤粉下不來或是突然鎖不住。造成喂煤不穩(wěn)定。因此，合理的選擇送煤風量，減小送煤壓力，同時合理的匹配燃燒器的用風，這樣來保證煤粉稱穩(wěn)定準確工作的工作。

　　對于儲存煤粉的煤粉倉，也應該設計成不用采用壓縮空氣吹動的結構。例如：雙曲線的結構。這樣可以穩(wěn)定煤粉在艙壁的流動。保證下煤均勻。

　　2.8 燃燒器的結構及調整

　　燃燒器是燒成系統中最主要的設備。它的性能好壞直接影響到系統的電耗、熱耗、熟料的質量以及混合材的摻加量。大家也都知道。燒窯就是靠的這桿“槍”。槍不好用戰(zhàn)士打不好仗。燃燒器如果不好用了，窯操燒不好窯。

　　以前使用的噴煤管，都將火焰的形狀調節(jié)成“活潑有力”，將火焰的位置調節(jié)到第四象限。

　　近幾年來，我們開始接受 大推力、大動量燃燒器的概念。這種燃燒器一般都是四通道燃燒器，它的的一次風量更少，有數據為6―8%。但是煤風、內凈風、外凈風的風速都大幅度的提高。

　　外凈風速 100―400m/s

　　內凈風速 80―180 m/s

　　煤風速  20―40 m/s

　　同時，各風道的布置及排列方法都與原來的不同。將原來在內凈風、外凈風之間的煤風，改在最里面，形成上述的排列。

　　所有的風道面積都可以在使用中進行改變，可以根據不同的煤種和窯的工況調節(jié)直流風速和旋流風速的比例，而不用改變風量，使其產生不同的動量。比一般噴煤管的組合風速要高得多。從而產生了剛強有力的火焰。并使噴煤管的中心線可以和窯的中心線同軸使用(帶有斜度安裝)。

　　定位坐標為 （0，10-50）

　　這種定位方法，可以有效的控制窯皮的厚度，加強窯內的通風，防止煤粉沉降到燒成帶的熟料中，防止出現還原氣氛。

　　原先有一種觀點，認為噴煤管的風量越少越好。其實這是不對的。當噴煤管的火焰需要有一定的動量的時候。有一種現象，我們叫它噴煤管的“消防水龍效應”（這個效應在在高產窯和原燃材料不穩(wěn)定的情況下比較明顯）。具有這種效應的噴煤管，有很強的優(yōu)勢。在因為入窯物料成分波動導致窯電流波動方面，也有很好的控制作用；所以，在當前的技術水平狀態(tài)下，一次風用量不宜太少。應該有一定的量才合理。

　　以前設計的很多工廠，都設計了黃料庫，因為原來有一個觀點，認為：預分解窯在發(fā)生竄黃料的時候，應該放過他，去燒這股料后面的料子，這樣可以保證窯的正常穩(wěn)定生產，但是隨著燃燒器技術的發(fā)展，以及使用方法的發(fā)展，在燃燒器性能發(fā)揮到較好水平，調整到位、合理的情況下，一般的沖料是可以頂住的，沒有燒好的料子，會在窯尾處多停留一會，待達到要求時，才會過來；

　　2.9篦冷機的急冷

　　當熟料離開窯口時，他的實際質量還沒有最后確定。因為只有燒成是不夠的，還需要合理的急冷速度和冷卻效果。這樣才能實現實際礦物組成與理論計算值得最小誤差；

　　同時，急冷對提高二次風溫的作用是非常大的。

　　眾所周知，在熟料的配料時，都非常注意C3S的含量，一般控制在50―60%的范圍內。但是，配料合理的熟料，卻經常強度達不到要求。在經過巖相分析后發(fā)現A礦數量達不到設計值。并且形態(tài)不規(guī)則。

　　因此 ，當熟料在窯內煅燒好之后，必須要快速冷卻，這樣才能得到高質量的熟料；如果冷卻速度不能達到一定數值，C3S可能分解為C2S和CaO。這些氧化鈣以游離狀態(tài)存在。形成游離鈣高的工況。

　　現在很多燒成系統的二次風溫都不太高，前面說過，很多都在1000℃左右。超過1150℃的不是很多，這與急冷效果差有很大關系。

　　比較好的篦冷機的改造技術，如果將整個篦床全部的篦板全部更換，并且重新配置風機，在篦床面積不改變的情況下，可以使篦冷機的處理能力從43t/m2/d提高到50-55t/m2/d。提高幅度達到 16―28%，這樣原來2500t/d的冷卻機，可以達到2900―3200t/d的能力。

　　同時，由于落料端的改造和重新配風，熟料在離開落料的固定篦床不遠，上層的熟料就開始變黑，極大的提高了急冷效果。熟料的易磨性得到提高。已經完成的有提高15―20%的 （水泥磨機產量提高幅度）。

　　3  結論

　　經過以上的分析和論述。一是分析了燒成系統的目前狀況，二是提出了采取措施的方面；我們可以發(fā)現，針對前面所述的10個問題，我們都可以采取更加合理的理論和結構設計技術，來改變原有的參數和工況，使現有的燒成系統的技術性能再提高一個水平。

　　系統的性能提高后，主要表現在以下幾個方面：

　　1 預熱器的熱交換效率提高了。分解爐出口溫度與一級旋風筒的出口溫度之差在560--570℃左右。增加了約20--30℃;

　　2 一級旋風筒出口壓力降低300―800Pa;

　　3 三次風溫度在入分解爐進口2000mm處的溫度，可提高到950℃以上；

　　4 二次風溫度在窯頭罩壓力為-30―50pa時，可以提高到1150℃以上；

　　5 三次風閥門的開度，可以開到80%，甚至全開；

　　6 三次風管兩端的溫度差在 200℃以下（窯頭罩到入分解爐進口2000mm處）；

　　7 篦冷機熟料溫度降低到120℃左右（只改落料端）；

　　8 噴煤管的定位位置，大都在原點之上10―50mm（0,50）；

　　9 在入窯生料合格率不變的情況下，熟料的質量波動不在與生料的波動同波幅；

　　10 系統控制能力變強。在媒質變化，生料變化的情況下，操作人員可以不做或是稍作調整即可。

　　由于系統的穩(wěn)定性提高了，對各種變化的適應性提高了，因此，在運行中，減料減窯速保證質量的情況就會減少，各種熱工參數就會合理穩(wěn)定，系統的熱耗會降低 5―10%，電耗會降低2-6%。

　　有人可能會問，為什么沒有對旋風筒的優(yōu)化措施。這里我說明一下：

　　旋風筒在預熱器中 共有五個 其中一級旋風筒的主要作用是收塵。而只有其他四個是有熱交換作用的。根據實驗發(fā)現，這四個旋風筒只承擔了20%的熱交換作用。80%是被四個連接管道承擔了。

　　并且大量的實驗證明，旋風筒的阻力是與收塵效率成反比的。所以在收塵效率基本保證的情況下，如果旋風筒的規(guī)格沒有到極限，就沒有必要對其進行改動了。而提高收塵效率的工作，可以用減少漏風，減少二次揚塵來保證。而且旋風筒的改動工作量大，產生的效果不是很明顯，因此，在對系統進行優(yōu)化中，我認為旋風筒不是首選的目標。只有在經過重新平衡，確認必須對旋風筒進行改造時方可進行旋風筒的優(yōu)化。分析一下一些已經對旋風筒進行改造的例子都可以發(fā)現，實際效果并不明顯。

　　4 優(yōu)化升級的實例

　　某水泥有限公司，是2003年開始建設的工廠，04年7月投產了一條2500t/d生產線。

　　旋窯和預熱器、篦冷機、高溫風機都是標準的配置。噴煤管如下圖所示。

　　生產線投產后，經過調試和試生產，基本達到了設計產量，正常生產時，產量一般在2600左右。

　　由于工廠沒有自己的礦山，且不能控制進場石灰石的質量，加之均化庫基本不起作用，因此，窯內經常結圈，在多方尋找無果的情況下，工廠只好采用了改變配料的對應措施，勉強使窯內不再結圈，生產基本穩(wěn)定。但是熟料的質量一直不理想，熟料的熱耗也居高不下，高達800多大卡。

　　在采用上述部分技術，并利用20天的大修時間完成一些改造后，系統的工藝參數和工況比原來有了脫胎換骨的改變。

　　在喂料量比原來提高了4A電流的情況下（提升機電流）：

　　----系統的壓力從6500pa降到了 5600pa；

　　----窯尾煙室的溫度從只能控制在960℃提高到了1050--1100℃；

　　----三次風管的閥門從只能開40%，到全部打開（三次風管沒有全部改）；

　　----分解爐的溫度和窯尾煙室的溫度穩(wěn)定可控，在入窯生料的成分波動比較大的情況下，操作人員不需要經常打慢車了；

　　----一級筒出口的溫度從原來的340―375℃的波動范圍，降低到320--330℃的范圍；

　　----分解爐出口的溫度到一級筒出口的溫度的差值保持在560-570℃；

　　----與原來相比，以前經常是加煤提溫，現在經常是要減煤降溫，以至于用煤量比原來少得多，操作人員不敢減煤；

　　----在產量比以前提高約300t/d的情況下，熟料溫度降低了100℃左右。二次風溫較前略有提高（目前改造還沒全面實施完成）。

　　----從輸送煤粉的壓力上來看，系統增加了300t/d時，送煤壓力與以前差不多（提產11.5%）。

　　----根據工廠以前的經驗來看，再提高產量還有空間。系統還有加煤提溫的能力。

　　----從點火投料后，2h就投到了歷史最高產量，并且連續(xù)穩(wěn)定的運行15d.上述參數是在點火的當天達到的，并一直保持穩(wěn)定；只有二次風溫度是在第二天晚上達到的。

　　由于眾所周知的原因，即大多數是泥廠的計量秤是不準確的，因此，我么按照常用的辦法，生料喂料量看提升機電流，煤粉計量看壓力。所以得出數據都是不十分準確。但是從工廠的生產經驗來判斷，是達到了如上效果。

　　因此，對現有的生產線，采用優(yōu)化技術進行升級。可以達到節(jié)能降耗，減排增效的效果。為工廠帶來相當可觀的經濟效益；

　　同時實施這一項目，還可以按照政策，得到國家財政獎勵。