小型干法水泥旋窑的技术改造

　　1、国内小型干法水泥旋窑的现状 

　　我国水泥工业现有旋窑约1 200台，其中Φ3 m及以下的小型干法旋窑约700台左右。 在小型干法窑中，中空窑和预热预分解窑大约各占1/2左右，而在预热预分解窑中立筒预热器窑又约占70%，而且立筒预热器窑存在的问题较多，故本文拟着重谈谈对立筒窑的改造问题。 

　　2、小型干法旋窑水泥厂存在的主要问题 

　　2.1、中空干法窑 

　　中空干法窑多为50～60年代或更早建设的，由于窑内没有换热装置，系统的保温隔热不好，窑尾废气温度高，又大都没有利用废气余热，因而熟料的单位热耗很高，一般在220～300 kg标煤左右，而且这些老厂规模小、设备陈旧、窑尾没有收尘设施、技术和管理力量较弱、环境污染严重、窑产量低、工厂经济效益也不好。对这类老厂中小于Φ2.5 m的中空窑，大多根据不同情况，改造转产其它产品或特种水泥。对Φ2.5 m以上的中空窑在其它条件较好、原料中有害的挥发性组分(碱、氯、硫等)不高的，一般可改为五级旋风预热器窑，或新型立筒预热器窑，在电力供应紧缺、电价高的地区也可考虑改为余热发电窑。对个别厂，各方面的改造条件都好，水泥市场需求量大，资金来源比较充足的，也可考虑改为预分解窑。但对＜Φ3 m的窑加分解炉，应更加慎重。 

　　2.2、预分解窑 

　　Φ3 m及以下的小型预分解窑，全国约有七八十台，除极个别小于Φ3 m以外，绝大多数为Φ3 m×45～48 m，日产熟料700 t，这些大都　　是80年代初以后建起来的，装备设施、生产、人员等条件相对较好，经过十几年来的生产摸索、改造完善，有些已达标达产，但也有一些尚存在这样那样的问题，没有达标达产，尚需继续完善提高。 

　　2.3、旋风预热器窑 

　　小型旋风预热器窑，在全国为数不多，但由于设计、设备制造、施工安装、原燃料及操作管理等原因，大多数生产情况不太理想，如：没有达标达产、容易结皮堵塞、运转率低、热耗较高、出口粉尘量大等，其存在的主要问题和改造方案基本上和立筒预热器窑相同或类似 ，可参见立筒窑的有关部分内容。 

　　2.4、立筒预热器窑 

　　2.4.1、立筒预热器的特点和分类 

　　在预热器窑中占多数的立筒窑，在国内是从60年代末发展起来的，约有200多台，立筒预热器由立筒和旋风筒匹配组成预热器系统，它的主要特点是立筒本身没有运动部件、结构简单、高温部位不易粘结堵塞，对原燃料中的挥发性组分(碱、氯、硫等)限制要求比旋风筒宽得多，制造、施工、操作维护、运行管理相对都比较容易，相比之下能耗也不算不高，因而在80年代的一段时间内发展得较快。 

　　立筒预热器在国内现有两大类型，每类中又有不同的型式，简单介绍如下： 

　　(1)旋流型立筒预热器 

　　一般称捷克型，最早是捷克普雷洛夫厂(Prerov)开发制造，由一个下部切线进风的立筒和一级旋风预热器及一级旋风收尘器组成，国内第一台这种立筒窑建在湖南省古丈县，故又称古丈型。

　　湖南省建材设计院和株州建材机械厂对引进的捷克型立筒作了改进，把最上部的多筒旋风收尘器改为旋风预热器，称为株州型。 

　　原西安冶金建筑学院(现为西安建筑科技大学)粉体工程研究所，对旋流式立筒的气流流场、物料浓度分布及停留时间分布、分离效率、压力损失等特性，进行了较深入的试验研究后，针对其优点和存在的问题，提出了减小立筒长径比、立筒顶部由上出风改为切线出风，将两级旋风预热器改为三级、加高窑尾烟室至立筒下部进口的立烟道、立筒下部出料管加分料管可调节使部分物料经分料管立烟道再返立筒等改进措施，称为X.L型。 

　　(2)喷射型立筒预热器 

　　喷射型立筒预热器由一个下部进风顶部出风，内部有二至三个缩口的立筒，匹配三或二级旋风预热器组成，在国内又主要有以下几种型式： 

　　杭州型：德国克虏伯型(Krupp)，由一个有三个同心缩口的立筒和一级多个并联的旋风筒组成。 

　　中坝型：是杭州型的改进型，由一个三个缩口的立筒和二级双进风的旋风筒再串联一级两个并联的旋风筒组成。 

　　泾阳型：即原东德SKET公司ZAB型，由三钵偏心缩口的扁圆形立筒和二级旋风筒组成

　　2.4.2、立筒预热器窑存在的主要问题 

　　在国内众多的小型立筒预热器窑中，大部分没有达标达产、热耗高、设备运转率较低、熟料标号不高、窑头有时出现正压、容易塌料、粉尘污染严重等，出现以上问题的主要原因，大概有以下几点： 

　　(1)由于客观条件或主观原因，入厂的原燃料质量不均匀，又没有预均化手段和准确的计量设施，操作管理也跟不上，致使入窑的生料、煤粉质量波动较大，喂料量也不能均匀稳定。 

　　(2)主要设备配套不够合理，有时生料或煤粉供不上，或冷却机能力不够，风机能力不够，影响窑的正常运转或能力的充分发挥。 

　　(3)预热器系统的型式、匹配、内部结构尺寸、技术参数等设计的不合适，系统内的流场分布、气料分散、停留时间、换热和分离效率等状况都欠佳，致使预热效果差，入窑物料分解率低，直接影响了窑的产量和熟料的热耗。 

　　(4)高温风机选型不合适，很多是能力不足，或风量大风压小，或不能调速，致使预热器系统的风速和压力分布不合理，直接影响了物料的预热效果。 

　　(5)窑、预热器、冷却机和收尘系统各连接点及孔洞等处密封不严，漏风量大，有的还漏料，直接影响了产量和能耗。 

　　(6)窑头喷煤管多为单通道，或虽为多通道但使用效果差，入窑一次风量大，火焰燃烧不稳定，对煤质变化的适应性差，火焰形状和温度都不好调节。 

　　(7)窑转速较低，窑尾温度也不太高，操作人员习惯慢速和尾温较低的操作方法。 

　　(8)增湿塔和收尘系统能力不够或能力没能充分发挥，入电收尘器的废气温度较高，收尘效率差，排放粉尘量大。 

　　(9)烧成系统隔热保温效果差，表面热损失大。 

　　(10)烧成系统计量监测仪表设置不完善，或不准确，没有发挥必要和应有的作用。 

　　(11)操作管理人员对预热器窑的工作原理、特点和主要操作要领了解的不全面或不透彻，致使管理、操作方法不科学不合理。 

　　3、小型干法旋窑改造的必要与可能 

　　目前，占我国水泥总产量80%的地方小水泥已相对过剩，而占20%的大水泥相对短缺。因而国家建材局按中央指示精神，提出了“控制总量，调整结构”的方针。按国家政策要求，今后不能再新建立窑、湿法窑、立波尔窑和小于Φ2.5 m的小旋窑，提倡新建新型干法旋窑。但是，新建一条1 000 t/d预分解窑生产线需总投资3 亿元左右，2 000 t/d生产线需总投资5 亿元左右，4 000 t/d生产线需总投资12 亿元，而且还有少量设备和仪器仪表需要进口或引进技术。因而，完全靠新建大中型新型干法窑生产线来满足国家经济建设对优质旋窑水泥的需求是有困难的。以先进和比较先进的技术改造现有的各种旋窑，用较短的时间、花较少的钱，充分利用老厂现有的资源、场地、人力和其他一切设施条件，增加水泥产量并提高产品质量，显然是一条比较好的路子。在旋窑中占有一定比例的小型干法旋窑也是有必要而且应该进行改造的旋窑中的一部份。并且改造这些小型干法旋窑相对要容易一些，更现实一些。 

　　4、改造方案设想 

　　改造的指导思想：应以经济效益为中心，根据市场需求，工厂的现状和改造的必备条件及资金来源，确定改造规模及产品纲领，由设计部门会同厂方，进行全面的调研分析比较，作出尽可能充分利用工厂的有利条件、原有设施和潜力、停产改造周期最短、技术先进经济实用的改造方案。 

　　本文上面已提及对中空干法窑和预分解窑改造的初步意见，下面主要谈谈对立筒预热器窑(包括旋风预热器窑)的改造方案设想。 

　　4.1　首先需解决存在的共性问题 

　　对需要改造的小型立筒窑水泥厂，首先应采取因地制宜的有效措施，妥善解决这一类厂比较普遍存在的一些共性问题： 

　　(1)解决入窑生料，煤粉质量波动大、水份高和喂料量不稳定、调节控制不灵和没有计量或计量不准确的问题。 

　　(2)对配套不合理的生产环节，如生料、煤粉供应不上，冷却机、高温风机、收尘风机、增湿系统、收尘器和其他附属设备能力不够，均应进行相应的改造或更换。 

　　(3)烧成系统各联接点孔洞等处凡可能漏风的地方，应加强密封，旋风筒下料闪动阀，要调整好或更换，彻底解决内外漏风。 

　　(4)单通道喷煤管，尽可能改为多通道喷煤管。 

　　(5)改造窑的传动装置，把最高窑速提到2.2～3 r/min。 

　　(6)按规范要求选用质量好又适用的耐火、隔热、保温材料，并作好施工。 

　　(7)在烧成系统设置必要实用的计量监测仪器仪表，并设专人负责维修校验和经常观察记录。 

　　(8)采取请进来和走出去的办法，轮换培训工厂的操作管理人员，使之真正懂得预热器窑的工作原理，全面掌握操作要领。 

　　4.2、科学合理地确定改造后的主要指标 

　　按照工厂对改造规模的要求、旋窑规格、预热器型式和原燃料质量条件以及工厂原有的生产经验和必要的试验测定数据，经过科学计算，标定窑系统的产量，并定出预热器系统型式匹配及结构尺寸。 

　　(1)对旋流型立筒预热器，建议尽可能改造为目前使用效果较好X.L型。 

　　Φ2.5 m×40～45 m旋窑改造后熟料产量210～240 t/d，熟料热耗4 600～5 000 kJ/kg。 

　　Φ3 m×40～48 m旋窑改造后熟料产量350～400 t/d，熟料热耗4 400～4 600 kJ/kg。 

　　(2)对喷射型立筒预热器，建议改造为三钵立筒加三级旋风筒的匹配型式(图7、8)。并在立筒缩口处加散料器，还可在窑尾下料锥体加可调节的散料装置。 

　　Φ2.5 m×40～45 m旋窑改造后熟料产量200～220 t/d，熟料热耗4 600～5 000 kJ/kg。 

　　Φ3 m×45～48 m旋窑改造后熟料产量340～380 t/d，熟料热耗4 400～4 600 kJ/kg。 

　　(3)对于Φ3 m旋窑的水泥厂，如产品市场需求旺盛，其他改造条件都较好的，根据工厂要求，经过科学论证，可考虑日产熟料600～800 t的改造方案