产业峰会 | 齐砚勇：烧成系统操作方法改进可促进水泥行业绿色发展
3月28日上午，由中国水泥网主办的“第十三届中国水泥产业峰会”顺利召开。西南科技大学副教授 齐砚勇为峰会带来了以《碳减排背景下烧成系统操作方法》为主题的精彩报告。
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我厂日产600t的五级旋风预热器窑于1996年12月20日投产以来，窑内后结圈较为频繁，严重时一个星期就要被迫停窑人工打圈。为此，我厂专门成立了“解决窑内后结圈的攻关小组”，经过多方面的分析及处理，自1999年10月份以来，连续几个月未出现过被迫停窑打圈的现象，回转窑产质量大大提高。
表1 后结圈熟料的化学分析结果 (%)
表2 煤的工业分析
表3 煤灰化学分析
表4 永川煤工业分析
表5 生料、熟料化学分析结果
1 窑后结圈的现象
火焰短粗，窑前温度升高，火焰伸不进窑内；窑尾温度降低，窑尾负压明显上升；窑头负压降低，并频繁出现正压；窑功率增加，波动大；来料波动大，一般烧成带料减少；严重时窑尾密封圈漏料，经多次检查，发现窑内后结圈料中有许多煤粉，且SO3的含量较高。后结圈熟料的化学分析结果见表1。
| Loss | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | fCaO | SO3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6.35 | 17.86 | 4.70 | 4.85 | 58.10 | 0.50 | 0.70 | 7.86 |
2 原因分析
2.1 生料成分的影响
生料中n偏低，使煅烧中液相量增多粘度大而易富集窑尾；入窑生料均匀性差，容易造成窑热工制度波动，引起后结圈；煅烧过程中，生料中有害挥发性组分在系统中循环富集，从而使液相出现温度降低，同时也使液相量增加造成结圈。
2.2 煤的影响
我厂烧成煤挥发分较低，灰分较高，含硫量也较高，造成煤燃烧速度变慢，热力强度不够，低温长焰煅烧，煤不完全燃烧现象较为严重；加之煤灰中Al2O3和SO3含量较高，当煤灰集中沉落到烧成带末端的物料上会使液相出现温度大大降低，液相量增加，液相发粘，熟料中SO3含量增高，这是造成窑后结圈的主要原因。煤的工业分析见表2，煤灰全分析见表3。
| Mad/% | Aad/% | Vad/% | FCad/% | Qnet,ad/(kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|
| 0.39 | 27.00 | 24.50 | 48.11 | 24 375 |
| SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | SO3 |
|---|---|---|---|---|---|
| 44.29 | 12.52 | 32.55 | 7.84 | 1.56 | 5.17 |
2.3 操作和热工制度的影响
用煤过多，产生还原气氛，物料中三价铁还原为二价铁，易形成低熔点矿物，使液相提早出现，一二次风配合不当，二次风温不稳，低温长焰煅烧，使物料预烧很好，液相出现早；窑快转率低，窑设备事故较多，操作参数不合理，导致窑热工制度不稳定；喷煤管长时间不前后移动，后部窑皮生长快。
3 处理措施
3.1 抓好进厂原燃材料质量，稳定生料成分
1)化验室每周不定期对石灰石各开采区分别取样测其CaO含量，并确定搭配开采方案，要求进厂石灰石CaO含量为50%～52%。
2)换煤种，选择挥发分较高的低硫煤。我厂选用永川煤，燃烧状况较好，火焰发亮，增长了高温带，提高了窑热力强度，避免了煤的不完全燃烧现象。煤的工业分析结果见表4。
| Mad/% | Aad/% | Vad/% | FCad/% | Qnet,ad/(kJ/kg) | SO3/% |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.83 | 20.14 | 27.92 | 50.11 | 25 858 | 0.93 |
3)化验室设专职原料质量验收员监督把关，不合格原料不准进厂，依质堆放，合理搭配使用。
3.2 调整了配料方案
KH和n值适当高点，减少液相粘度和总量，防止液相过早出现而造成结圈。调整前后的生、熟料化学分析结果见表5。
| 项目 名称 | Loss | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | SO3 | fCaO | KH | KH－ | n | P | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 生料 | 35.09 | 13.26 | 1.93 | 3.27 | 43.39 | 0.71 | 1.01 | 2.55 | 1.69 | 调整前 | |||
| 熟料 | 0.15 | 21.66 | 3.39 | 5.72 | 63.54 | 1.42 | 2.80 | 0.30 | 0.87 | 0.87 | 2.38 | 1.69 | |
| 生料 | 35.42 | 13.02 | 1.89 | 2.71 | 43.98 | 0.74 | 1.06 | 2.83 | 1.43 | 调整后 | |||
| 熟料 | 0.86 | 22.07 | 3.50 | 4.98 | 64.64 | 1.91 | 1.04 | 0.58 | 0.89 | 0.88 | 2.57 | 1.42 |
3.3 改善操作条件
规范了窑工艺操作参数；调整了三通道喷煤管的操作参数，合理控制好内外风，煤风的比例，使其煤粉与一次风得到良好的混合，燃烧速度加快，煤燃烧更充分，确保火焰温度高、顺畅，活泼有力，且保持一定的长度。杜绝煤粉不完全燃烧被拉到后面及窑尾上升烟道燃烧而产生后结圈及上升烟道结皮、堵塞等。
3.4 采用“热烧法”处理后结圈
密切注意烧成系统及预热器系统的温度和负压的变化，加强预热器的吹扫，防止堵塞而影响窑的通风。如发现窑内有后结圈且对烧成有一定的影响时，则及时采用“热烧法”处理，我厂“热烧法”处理后结圈的主要措施是:
1)减少喂料量，由正常时40t/h减为20t/h左右；
2)降低窑速，由正常时1.9r/min降至0.8r/min左右；
3)适当增大二次风量或减小煤管内风开度，并调整煤管的内风道倒锥体的伸缩距离，使其火焰拉长，高温带增长，让高温点落在后圈处；
4)将煤管适当调高，并全部伸入窑煅烧；
5)窑尾高温风机全开，转速1460r/min，油阀门开度100%，风阀100%，一级出口负压5.5～6.0kPa，二次风温200℃左右；
6)打开冷风帽，放冷风，防止高温风机温度过高(<450℃)，如高温风机过热时(450℃以上)，将一、二级旋风筒的观察孔打开，保证尾温不超过1050℃；五级筒出口温度<850℃；下料温度750～800℃；高温风机温度420℃左右；
7)烧2～3h后退出煤管，并逐步恢复正常喂料量与正常煅烧，使后圈温度时高时低，受冷料子的冲击而垮落。但处理时火焰不可拉得过长，五级下料温度≤800℃，否则物料液相出现过早，反而使后结圈增厚，五级筒烧堵。
4 结束语
由于采取了以上措施，我厂600t/d五级旋风预热器窑再未出现过被迫停窑人工打圈的现象。做到防患于未然，不仅减轻了劳动强度，改善了操作条件；窑的运转率由以前的65%提高到88%；回转窑的台时产量由以前的22t/h提高到24.5t/h；熟料的质量由以前的58MPa提高到60.5MPa。
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