关于新型干法熟料生产线高产低耗的技术探讨

　　节能减排是目前全世界各国都在进行的一项事关人类生存的重要工作。水泥行业是高耗能高排放行业中的重点之一。

　　目前我国水泥产量已经超过了16.5亿吨，熟料9.6亿吨。按照吨水泥耗电100kwh/t计算，每年就要耗电1650亿度，按照吨熟料耗煤 115kgce/t计算,每年9.6亿吨熟料耗煤1.105亿吨标煤。排出二氧化碳约2.92亿吨。因此，中国的水泥企业，在生产中每节约1kgce/t,就可以减少253.44万吨二氧化碳的排放。根据目前我国熟料生产线的实际运行的情况，一般的生产线降低5kgce/t是非常有可能的。这样，仅节煤一项全国可以减少1267.2万吨二氧化碳。按照每降低1kwh/t水泥，全国水泥可减少53.539万吨二氧化碳的排放。按照国内平均水平和先进水平的差距，降低10kwh/t是有可能的，这样，全国水泥行业可减少535.39万吨二氧化碳的排放。

　　因此，水泥行业肩负着节能减排的重要任务。

　　目前，国内建成正在生产的1000t/d---10000t/d的生产线全部都超过了设计产量10―15%。没有达到设计产量的已经很少见了。但是，很多生产线在产量提高的同时，热耗及电耗也在提高。这样一来，与节能减排的原则就不符合了。虽然这些生产线的产量都领先于国际比较先进的水平。但是，这些生产线的电耗及热耗对比国际先进水平却有很大的差距。

　　降低生产线的能耗，是每一个从事水泥生产的技术人员应尽的责任。但是这却是一个说起来容易做起来难的事情。

　　预分解技术是一项成熟的技术，从70年代初研究成功并在实际生产中应用以来，其理论一直没有改变。但是，从理论到实践的设计应用技术却是以日新月异的速度快速发展着。

　　很多工厂的技术人员，对窑外分解技术都可以说得头头是道，但是面对正常生产的烧成系统，如何在已经比较好的水平上再次提高它的技术水平，常常感到无从下手。的确是这样。因为节能降耗，是一个比较有技术含量的系统工程，首先是在工艺设计、设备设计上不但要做得到，而且要做细。其次是精细、正确、合理的操作，再就是原燃材料和配料的技术管理。如果不能将这些方面研究深透，并且很好的综合应用，这项工作就会无从下手。

　　我们在对国内从1000t/d到5000t/d 的各种类型分解炉的近百条生产线的研究分析发现，大多数生产线存在以下几个方面的共同现象：

　　1 一级旋风筒的出口温度高，一般都在330--360℃左右（如不超产会更高）；

　　2 三次风温度在入分解炉进口2000mm处的温度，一般在950℃以下；

　　3 二次风温度在窑头罩压力为-30―50pa时，大多数小余1150℃；

　　4 三次风阀门的开度，一般都在40―50%，全开的基本没有；

　　5 三次风管两端的温度差在 200--350℃（窑头罩到入分解炉进口2000mm处）

　　6 分解炉出口温度与一级旋风筒的出口温度之差大都在540℃以下。且每个预热单元的温度梯度也存在不合理之处；

　　7 篦冷机熟料温度大都在 200℃左右；

　　8 熟料冷却风量大都在2.6Nm3/kg-cl。且余风排放风机开度在50%以上；

　　9 入窑生料的率值合格率低，三率值合格率只有50%（三率值同时合格）；

　　10 喷煤管的定位位置，大都在第四象限；（x,-y）

　　上述十种现象说明了这些系统还有不足的地方。而造成这些现象的根本原因就是造成系统能耗高的主要因素。

　　上述这些问题，细究起来，都是由细节问题导致的。在“细节决定成败”的原则下，这些现象反映出了一个系统的真正的技术水平。

　　根据我们多年从事新型干法旋窑改造的经验，在对上述现象进行深入分析后还发现：

　　目前正在使用的预热器和分解炉，其规格都明显的偏大；当超过设计产量时，C2―C5旋风筒的截面风速都只有5.5―6m/s ,分解炉内气流通过的时间都大于3s（只有D-D炉的通过时间短）;

　　旋窑的生产能力大多数都没有发挥到最高设计能力。都在平均设计水平；例如：2500t/d的线大都在 2800-2900t/d; 5000t/d的线大都在5800―5900t/d；

　　大多数生产线的篦冷机超产能力偏小。在超过设计产量10%时，熟料出料温度都偏高到 200℃左右；篦冷机的篦床生产能力只有40―43t/m2d。

　　很多窑熟料质量的波动和入窑生料质量波动的波幅、频率完全相同；

　　因此 对系统中窑、炉两个系列重新进行空气、烟气的平衡；

　　对关键工艺部位的结构进行优化；

　　对关键工艺部位的工艺参数进行优化；

　　加强科学管理和优化操作；

　　更换大推力刚性火焰燃烧器，再配合对应的操作方法，可以解决上述各项问题。

　　下面我们从系统分析的角度来对这些问题进行论述：

　　如今的生产线，产量都比以前的高，热耗也比以前的低。分析其主要原因，不仅仅是工艺设计水平高了，关键是与生产线配套的一些关键设备的技术水平提高了，

　　例如：旋风筒特别是一级旋风筒的设计技术

　　燃烧器的设计使用技术（各种适应不同煤种的燃烧器和低一次风的燃烧器。）

　　煤粉计量输送设备的设计制造技术（各种转子称）

　　原料的预均化技术

　　生料均化库技术

　　生料率值控制技术（不在是简单的控制氧化钙和铁，而是直接控制生熟料的率值变化）

　　蓖冷机设计制造技术（使蓖冷机的用风量更少，单位产量达到50-55t/m2.d ）篦床的料层更加均匀

　　自动化控制技术的提高（减少了人的因素的影响，在各种情况下，稳定的连续生产）

　　再就是操作技术水平的提高（这方面谢克平先生有比较全面地论述）特别是薄料快烧的操作，以前的窑转到3.6 r p m就感觉很快了，但是现在的窑已经到了4.8 r p m的窑速。已经不感到奇怪了。因此窑速的提高，也是产量提高得一个重要因素；

　　将这些高性能的工艺装备，优化组合后，才能产生高性能的生产线。组合不好，也既工艺设计不好，参数匹配不好，系统将不能表现出优良的工艺性能和技术水平来。

　　1 对系统节能降耗潜能的判断

　　要想对一个系统的技术性能进行优化升级，必须先对这些系统的各个工艺环节进行技术分析和评价，找出该部位目前在系统中的能力和发挥的作用，分析其对上下环节的影响力。也既是是起推进的还是约束的作用，然后对症下药。各个采取措施，实现“1+1＞2”实际效果；

　　1.1  回转窑的生产能力

　　对回转窑的产量的设计，以前都是按照下表所提供的几个公式进行设计的。这些计算公式，是总结分析了国内外几百台正在运行的旋窑的数据，采用回归法推导出来的，与实际情况相差不多。可以起到指导设计的作用。但是这些公式在数据采集时，没有考虑到一些关键设备应用的情况，比如煤粉称、燃烧器、分解炉的形式、规格等，也没有考虑到窑与预热器的匹配情况，因此，不但具有一定的局限性，也有可以发展的空间。

　　下面是以前常用的窑的产量的设计计算公式

　　式中：G――窑生产能力。t/h

　　L――窑长度。m

　　Di、D――分别为窑衬砖内径及筒体内径。m

　　Vi――窑内有效容积。m3

　　Di系按D-2δ计算，按经验，衬砖厚δ为：

　　当D≤4m时δ=0.15m

　　4＜D≤5m时，δ=0.18m

　　5＜D≤6m时，δ=0.20m

　　D≥6m时，δ=0.23m

　　按照这些公式，当时常用的窑的产量为

　　1 Φ4.8*74m窑系统的产量在4400t/d

　　2 Φ4*60m窑的产量在2300t/d，

　　3 Φ3.3*50m窑的产量在1300t/d，

　　4 Φ3.2*52m窑的产量在1200t/d，

　　5 Φ3*45m窑的产量在800t/d，

　　这些产量，与现在相比已经很落后了。因此，现在已经没有人再用这些公式来进行生产能力的设计了。

　　但是，对目前的窑为什么产量这么高，总的有个依据有个解释。以前曾经有专家提出过烧成带截面热负荷的理论，是将干法中空窑的烧成带截面热负荷与现在的预分解窑相比，认为还有很大的提产空间。这样比较不无道理。但是，不管前面的公式也好，烧成带截面热负荷也好，都没有考虑到薄料快烧得因素和其他促进的因素，也可以说是单位时间转速内截面热负荷的量。这样一来，在考虑了窑的转速之后，很多依据又再次发生了变化。

　　按照以前的回转窑最高转速在3.2―3.6rpm的实际情况，暂不考虑煤粉称、燃烧器、分解炉的形式、规格入窑生料的合格率等因素后，修订的公式基本可以解释目前窑的产量的实际情况；

　　见下表：

　　5000t/d   4.8×74m窑

　　2500/d  4×60m窑

　　根据实际考察还发现，如果入窑生料的合格率达到75%(三率值)，窑的斜度在4%，转速 4.0rpm以上，产量还会更高；

　　按照上述公式，其他窑型的产量(新设计)

　　Φ3.5×56m窑的产量可以稳定在1800-2000t/d

　　Φ3.3×50m窑的产量可以稳定在1500--1800t/d

　　Φ3.2×52m窑的产量可以稳定在1400--1700t/d

　　Φ3.0×45m窑的产量可以稳定在1200-1400t/d

　　上述计算，不但可以说明目前正在运行的回转窑的产量为什么是这个水平，同时还可以看出，窑系统的潜力有多少，为挖掘窑的潜力找到依据。

　　当然，仅仅窑的能力够了是不行的，还有预热器等其他设备的能力匹配才行。

　　1.2预热器能力的分析

　　1．2．1 旋风筒的能力

　　旋风筒是组成窑尾预热器的关键部件。现在使用的预热器，基本都是由五个旋风筒和四个连接管道组成的。它的能力是从旋风筒的直径推算出其假想截面风速来判断的。在截面风速的选择上，手册和教科书上都给出了很大的范围，其跨度有2.8倍之多。选择的风速越小，旋风筒的直径越大，同时框架的尺寸亦大，投资越高。反之则旋风筒的直径小，投资少。

　　下表是对国内早期的一些典型工厂的运行情况进行反求后的数据（）

　　预分解窑旋风筒假想截面风速实测反求值（m/s）

　　从上述表中的数据可以发现，同等生产能力的预热器，旋风筒直径相差很大，风速的范围可以从2.62―7.47 m/s的范围内选取，可以达到同样的产量。但是，大直径的旋风筒有更多的潜力可以发挥；可是，却有更多的散热损失和热耗。

　　所以，当预热器旋风筒的假想街面风速在7.47 m/s以下时，预热器就还有能力再次提高产量！！

　　1．2．2 连接管道的能力

　　预热器是由旋风筒和连接管道组成的。每个旋风筒和连接管道组成了一个预热单元。每个预热单元的换预热效率是不一样的。在预热器中80%的热交换是在管道中进行的。也即四个联接管道平均各承担了20%的热交换（实际是不平均的）。但是，如果只有管道热没有旋风筒，则其热交换效率是不高的。

　　预分解窑预热器各级管道风速实测反求值

　　从上面表中几个典型工厂的数据可以看出：连接管道的截面风速，从9.93―26.83m/s 的都有，也就是说直径相差很大。但是不同截面风速的连接管道，都能达到同样的产量。特别是，当连接管道的截面风速比较高时，热空气与落入管道得物料的相对速度也大，在逆流热交换的过程中热交换效率是高的，只有当转变为同流热交换时换热时间会变短。而当连接管道的截面风速小时，热空气与落入管道得物料的相对速度也小，在逆流热交换的过程中热交换效率低于风速高时。但是，物料下落的距离要大（没有撒料板时更明显）只有当转变为同流热交换时换热时间会变长。但是这种变长的时间，可能对热交换的作用已经微乎其微了。所以说，热连接管道的直径（粗细）既截面风速也不是决定预热器能力的主要参数。

　　因此，当旋风筒之间的连接管道截面风速在26.83 m/s以下时，预热器就还有能力再次提高产量（高于这个风速时也可行）！！

　　1．3 分解炉的能力

　　分解炉的能力是由下面三个因素决定的

　　1．3．1 分解炉的结构

　　目前国内常用的炉型有四种基本型的，这四种炉型都是在引进国外技术的基础上，国内的设计院所又进行了开发而形成的。

　　例如：对D―D型分解炉的改造形成的炉型

　　对RSP型分解炉的改造形成了的炉型

　　对N--SF型分解炉的改造形成的炉型

　　对SLC型分解炉的改造形成的炉型

　　这些炉型的开发，大都是增大了分解炉的容积（加鹅颈管），优化了结构，延长气流通过的时间和料气停留时间比。保证煤粉的燃烧和生料的热交换。

　　1．3．2 分解炉的燃烧器

　　分解炉的燃烧器也有几种类型，有直接喷嘴式的、有两通道、三通道。有一根喷煤管、两根喷煤管和三根喷煤管的。但是其安装位置不同。不管有几根喷煤管和安装的位置的变化，都能实现煤粉的充分燃烧，保证分解炉温度的有效稳定控制。保证分解炉作为一个恒温装置的作用。改变喷煤管的参数和安装位置，可以改善分解炉内煤粉燃烧的状态，改善分解炉的性能。

　　1．3．3 分解炉的容积

　　目前正在运行的采用不同类型不同结构的分解炉，在其规格尺寸和容积不一样的情况下，都达到了同样的设计生产能力。

　　根据对比分析（见下表），各种不同形式的分解炉，由于采用的结构不同，分解炉喷煤管的结构不同和安装位置不同，其容积生产能力，从175.66--346.5kg/m3/d，相差近一倍。同时，内部的截面风速也从4.5-12m/s。而其基本部分都是圆柱体。其容积也相差近一倍。

　　因此，改变分解炉的尺寸，扩大它的容积，可以改变分解炉的能力。优化分解炉关键部分的结构，也可以提高分解炉的能力；

　　由于分解炉的结构、燃烧器的结构的差别，使不同类型的分解炉在以下几个方面有重要的不同性能：

　　1 在对煤质的适应性上不一样。有些对煤质的小幅度变化不敏感，有些特别敏感；

　　2 对入窑生料的合格率的变化敏感性不一样；

　　3不同的分解炉对燃烧用空气量不一样。分解炉内煤粉燃烧所需要的过剩空气系数从0.95―1.15。相差20%。因此直接影响窑尾高温风机的的配置。这样一来，出预热器的废气量可以差12%。

　　在对回转窑、预热器、分解炉这几项大的工艺装备进行完分析之后。我们可以对系统的运行参数和其他细节和设备进行来分析，找出有潜力的地方。进行优化。使系统的技术性能升级到一个新的水平。

　　1．4 从系统的压力温度来分析

　　系统在运行中的温度和压力，就是判断系统运行是否正常的和是否存在问题的主要依据；对系统进行优化，其实就是为了使系统能力提高后，参数更加正常化。

　　1．4．1 下表是一个标准的预热器的温度和（压力）的运行参数

　　大家知道，窑尾预热器是预分解系统中最重要的设备。不同的预热器，其压力损失是不一样的。也即阻力不一样。但是，不同的预热器，其热交换效率却基本差不多。这是因为每一台采用五级旋风预热的预热器，一级旋风筒的出口温度都应该低于320℃，而分解炉的出口温度应该控制在880±10℃。

　　所以，好的预热器,在从分解炉里面出来的烟气经过C5―C1这五个预热单元，在将烟气的热量传递给生料,进行热交换后，它的温度降应该在560―570℃。C1出口的温度应该在320±10℃左右，并且越低越好。

　　所以，如果当C1出口的温度大于320℃，或是温度降小于560―570℃，这个系统就有再次降低热耗，提高产量的潜力。

　　1.4.2      窑尾烟室的温度

　　所有的新型干法旋窑，窑尾烟室的温度大都在1050℃。在实际运行中很

　　多工厂控制的不一样。当控制的高的时候，大都是窑里面比较难烧，控制的低也能烧住，说明料子好烧，但同时也说明了窑头喷煤管的性能有些问题。因为熟料的烧成温度虽然与配料有关系，但是相差不是很多。烟室控制的温度高，就要增加用煤量，提高了热耗。

　　因此 合理控制窑尾烟室的温度，可以降低热耗。

　　1.4.3      二次风温度

　　窑头罩内二次风的温度，表示了熟料冷却的效果。二次风温度的高低不但影响煤粉的燃烧，而且还决定了窑头和分解炉的用煤量，也即热耗。

　　二次风温的高低和稳定程度，一是由熟料冷却机的性能；二是熟料烧成质量及结粒大小，三是操作方法三方面决定的。

　　冷却机的热交换效率高，急冷效果好，熟料结粒均匀，料层厚度合适。二次风温就会高。并且会稳定。

　　优化篦冷机的结构，特别是改善落料端的急冷效果，会得到较高的二次风温；

　　1.4.4 三次风温度和风量

　　三次风是二次风中的一部分。它的数量占到二次风量的60%左右。是分解炉按照设计的工作原理进行正常工作时，必不可少的重要因素。它不但是炉内煤粉燃烧的主要的空气来源，更是分解炉内形成一定的气流场、温度场的主要作用力。当三次风不足时，分解炉的性能不能达到设计的能力！

　　三次风在进入分解炉时，能够稳定在950--1050℃，并保证有足够的风量时，分解炉的用煤量就会大幅度下降，而且性能能够发挥得更好；三次风入炉时的温度和实际风量与三个方面有关：

　　1 三次风管的结构、规格（包含三次风管的阀门）；

　　2 窑尾烟室的结构和尺寸；

　　3 窑头喷煤管的性能和定位。

　　特别是当喷煤管不好用或者是调整不好时，三次风的用量就会受影响！

　　1.5 喷煤管的定位坐标

　　现在的生产线，基本都是使用的三通道或四通道喷煤管。少数工厂也有使用两通道喷煤管。不管哪种喷煤管，按照多年以前的理论，喷煤管的火焰，如果是“活泼有力”，就说明这个喷煤管是好的。同时，使用这种喷煤管的时候，一般将其定位在以窑口中心线为原点的平面直角坐标系中的第四象限。

　　根据我们研究发现，这种“活泼有力”火焰对于生料合格率高，喂料非常稳定的窑况来说，在达到设计产量的平均水平时，是完全可以的。但是对于生料不稳定（成分波动、合格率低）或是有一定的有害元素在内的窑况，就会在操作上很困难。在窑里面出现因为不能确定原因的长圈的情况时，就会处理时间很长；有时候要止料来操作；

　　喷煤管在使用时，从DCS系统的显示器上，不能看出火焰的燃烧温度和火焰长短。只能凭经验从看火电视中观察到火焰的大体温度、形状和燃烧时的火焰黑火头的大体长度。有经验的操作员可以看出喷煤管火焰的强度及刚性；

　　因此，很多工厂，在窑内经常发生工艺事故时（如结圈、结蛋），很少有人能从喷煤管的火焰上，发现火焰导致的原因；

　　根据我们多年研究发现，从喷煤管在使用时的定位坐标，可以判断出喷煤管的性能以及喷煤管火焰调节的情况；一般情况下，如果只有将喷煤管调整到中心线在直角坐标系的第四象限时，熟料的烧成质量和产量才能提高，说明喷煤管的火焰力度不够，刚性不足；

　　2 各种零部件对系统优化的影响

　　系统的优化升级，是以改变目前的运行参数和工况为目标进行的。因此，要掌握好哪些环节对参数的影响是主要的。围绕着这些环节来做工作；

　　2.1 旋风筒的锁风阀

　　锁风阀是旋风筒的一个重要部件，它直接影响着旋风筒的收尘效率。按照实验数据，当旋风筒的漏风增加1%时，他的收尘效率就会降低5%。由此可以看出锁风阀的重要性。但是在预热器中，C2―C5的收尘效率，都是要求不是很高的。唯独C1旋风筒，必须要有大于93%以上的收尘效率才行。

　　因此，在一级旋风筒的结构，例如内筒的直径，插入深度，进风口的尺寸及形状都已经过多次优化的情况下，根据一级旋风筒的工作压力大（4500-6900Pa）一个锁风阀不容易锁住风的特点，将锁风发由一个普通的单板锁风阀，改为两个专用的微动型双板锁风阀，并且安装在合适的位置，可以减少下料中锁风阀的漏风，提高和稳定C1的收尘效率，降低一级旋风筒的出口温度；

　　同时，由于每级下料管的角度不同，有倾斜的有垂直的，因此根据这些不同，采用“微动型锁风阀成组技术”,在不同的部位，配置不同结构的微动型锁风阀，可以避免预热器的堵塞。同时保证生料在进入下一级旋风筒的连

　　接管道时的稳定性，不会出现一股多一股少的现象。稳定生料的热交换。稳定降低出口烟气的温度。

　　在C4下料管中，更换这种微动型双板锁风阀，可以稳定进入分解炉的物料，防止分解炉的塌料和由于不均匀喂料引起的分解炉出口温度的波动；稳定入窑生料的分解率，从而稳定窑尾烟室的温度；

　　在C5下料管中，更换这种微动型的单板锁风阀，可以稳定入窑的物料，防止下料管的结皮堵塞。同时还可以消除经常出现的C5下料管中料温指示高于分解炉出口的温度的现象。

　　采用“微动型锁风阀成组技术”时的原则：垂直下料管上的锁风发，必须是双板阀，倾斜下料管上应该是单板阀；

　　海螺集团在84年引进技术的第一条4000吨/日生产线上，就采用了这种结构；

　　2.2 连接管道中的撒料箱

　　在五级旋风预热器中，共有五个撒料箱。这些撒料箱的作用非常大。很多研究机构进行了大量的研究工作，来确定撒料箱的结构尺寸和内部撒料板的结构和位置。在大多数预热器，这五个撒料箱的结构有四个是一样的，仅分解炉的不一样。

　　但是，根据每个管道的直径不同、风速不同，撒料箱或者是撒料板的结构尺寸应该是不一样的。前面已经看到，连接管道内的风速从9.93―26.83m/s都可以，但是，在不同的风速的时候，为了达到比较好的热交换效果，撒料板得结构尺寸应该是不一样的。这样，才能保证物料的充分分散。保证在喂料不稳定的情况下，不会产生冲料、塌料的现象。不易发生堵塞。

　　而且，按照管道中气流的流速的分布规律，按照等风速观点，撒料板的前端应该是呈梯形的，以保证园形截面上的各风速的差距小。如果连接管道的截面是方型的，撒料板的前端可以是平头的。

　　现在很多设计院所推出的撒料板与我们在十几年前使用的撒料板的形状已经趋同了。这种撒料板的效果，已经好于原来的前面部分是凹形的结构。

　　同时，二级旋风筒的出风管上的撒料箱，因为距离下料点太近，因此结构也不同于其他的撒料箱。

　　2.3 连接管道的尺寸

　　正在运行中的预热器，如果进行优化，连接管道的尺寸大多数不用改动。但是如果提产幅度比较大或是高温风机的风量偏小的时候，就需要根据反求风速，来看一下从上到下连接管道风速排列的顺序来进行确定了。

　　连接管道的风速如果小于9.93m/s，有可能热交换的效率反而会下降，但是当风速如果大于26m/s时，有可能热交换效果有可能会提高。因此在对连接管道进行优化的时候，首先要对系统进行反求计算，然后分析五个余热单元的参数匹配的情况（每个管道的风速有可能不一样），再确认哪个管道需要采取技术措施。同时还要考虑管道上撒料箱的结构位置。

　　2.4  分解炉的结构

　　分解炉是窑外分解技术的核心。但是核心的东西不一定结构复杂。因为分解炉就是一个恒温装置。它主要就是要保证熟料烧成系统中所用煤量的60%的的煤，在其内完全燃烧，并使内部的温度在各个部位均匀稳定在870―900℃（比CaCO3的分解温度高20-50℃）完成进入物料83.4的分解。只要能够实现这个目标，分解炉的结构越简单越好。现在使用比较多的管道炉、D-D炉，就是比较简单的一种。而RSP、N-SF(CDC)、N-MFC 就稍微复杂一些。但是，这些复杂的结构也带来了一定的特点。例如：RSP和 N-MFC分解炉可以使煤粉在纯空气中燃烧，一是燃烧得快，二是减少了Nox的产生；同时在同样体积的情况下，还可以烧低挥发份的煤粉，而且 N-MFC分解炉不但对物料的成分波动非常不 敏感，而且煤粉在其内部燃烧时，所需要的空气过剩系数只有0.95就可以了，比一般的分解炉少用20%的空气。因此产生的烟气也少。可是系统有更大的提产降耗能力。

　　但是 在对原有的分解炉进行优化的时候，主要的工作不是在扩大它的容积（例如加高和加鹅颈管）和彻底改变它的结构方面，而是根据其在运行时表现出来的性能，例如：再加煤时，温度不再上升这一现象，找出局部结构和喷煤管的参数等影响温度上升的原因。进行局部改造。不同的炉型有不同的实施方案。

　　同时，根据分解炉的结构优化其缩口尺寸，优化撒料箱的结构和位置，优化三次风管进口的结构尺寸，提高分解炉的性能的“刚性”。

　　分解炉的刚性可以定义为：分解炉抵御系统（生料、煤粉）变化的能力

　　影响分解炉刚性的因素还有：

　　1 三次风的用量（不足或者是过大）和三次风温度的变化（现在很多三次风管的温度差在320℃，这种变化直接影响着分解炉的性能）；

　　2 煤粉与新鲜高温空气混合的程度；

　　3 煤粉输送过程的不均匀性；

　　4 喷煤管安装的位置；

　　由于不同结构的分界炉对变化的敏感性不一样，因此也即刚性不一样，

　　2.5  三次风管的尺寸

　　三次风管是预分解系统中最关键的设备之一，其圆柱形的外形设计没有很多的技术要求，但是它的工艺布置，却经历了很大的变化。最初的三次风管，都是呈“V”型布置的，中间有一个沉降室，使三次风中夹带的熟料颗粒在此处沉降，以免堵塞风管的通道。同时，三次封管内的风速也设计得比较高。避免熟料颗粒在运动中沉降。但是就是这种设计，也经常使三次风管堵塞。并且，由于“V”型布置使管道变长，阻力增大；同时由于设有沉降室，沉降室的排灰装置，很容易在排灰时漏风。首先是使风温波动，使分解炉内的煤粉燃烧条件波动，使分解炉出口温度变化，更会导致窑内的通风不稳定，因此后来的设计，三次风管一般都是略有倾斜的水平设计了。这样一来，三次风管的阻力降下来了，漏风的情况消除了。

　　但是，由于担心熟料颗粒的沉降，现在三次风管的风速更高了，有些已经到了35m/s，使三次风管阀门使用寿命很短，很多不到一年。并且，阀门的开度都只有50%左右。这说明，三次风的用量还存在问题。当三次风量不足的时候，分解炉内的煤粉燃烧，有些是利用了从窑内通过的过剩空气来进行的，这样一来，窑内的用煤量就会增加，散热量就会增大。分解炉出口和C5出口现温度倒挂的工况就会增多。

　　更重要的一点，就是三次风量的多少，直接影响了分解炉内气流的旋喷效果。影响了分解炉的性能。使其达不到设计的用煤量和生产能力。而只有增大分解炉的能力，才能保证在低于产量的水平上运行。因此，优化三次风关的尺寸，提高三次风的的用量，可以提高和稳定分解炉的能力。减少废气量。

　　2.6 窑头窑尾的密封

　　加强密封是大家都会认识到的问题。窑头的密封现在都比较一致了。基本都是采用的鳞片式的三层的密封。窑尾密封的结构目前用的比较好的有2-3种。这些密封装置使用的效果好坏都有。但是只要在安装时严格要求，在使用中注意维护，很多够可以满足使用要求。其差别主要在于维护量的大小和易损件的寿命。

　　2.7 煤粉计量输送装置和煤粉仓的结构

　　分解炉和窑头的用煤，现在大都采用的是转子秤，以及采用转子称原理设计制造的计量称。这些称在很多工况下使用都是很准确的。但是，在水泥行业计量煤粉的使用中，很多都出现了问题。最突出的就是出煤粉称的煤粉不稳定，这里面有一些是制造质量问题，有一些是工艺设计和使用的问题。

　　由于出煤粉称的煤粉是采用罗茨风机输送，压力一般都在10―19kpa，这种高压风很容易在煤粉称的密封间隙的或是排气系统出现问题时，使煤粉下不来或是突然锁不住。造成喂煤不稳定。因此，合理的选择送煤风量，减小送煤压力，同时合理的匹配燃烧器的用风，这样来保证煤粉称稳定准确工作的工作。

　　对于储存煤粉的煤粉仓，也应该设计成不用采用压缩空气吹动的结构。例如：双曲线的结构。这样可以稳定煤粉在舱壁的流动。保证下煤均匀。

　　2.8 燃烧器的结构及调整

　　燃烧器是烧成系统中最主要的设备。它的性能好坏直接影响到系统的电耗、热耗、熟料的质量以及混合材的掺加量。大家也都知道。烧窑就是靠的这杆“枪”。枪不好用战士打不好仗。燃烧器如果不好用了，窑操烧不好窑。

　　以前使用的喷煤管，都将火焰的形状调节成“活泼有力”，将火焰的位置调节到第四象限。

　　近几年来，我们开始接受 大推力、大动量燃烧器的概念。这种燃烧器一般都是四通道燃烧器，它的的一次风量更少，有数据为6―8%。但是煤风、内净风、外净风的风速都大幅度的提高。

　　外净风速 100―400m/s

　　内净风速 80―180 m/s

　　煤风速  20―40 m/s

　　同时，各风道的布置及排列方法都与原来的不同。将原来在内净风、外净风之间的煤风，改在最里面，形成上述的排列。

　　所有的风道面积都可以在使用中进行改变，可以根据不同的煤种和窑的工况调节直流风速和旋流风速的比例，而不用改变风量，使其产生不同的动量。比一般喷煤管的组合风速要高得多。从而产生了刚强有力的火焰。并使喷煤管的中心线可以和窑的中心线同轴使用(带有斜度安装)。

　　定位坐标为 （0，10-50）

　　这种定位方法，可以有效的控制窑皮的厚度，加强窑内的通风，防止煤粉沉降到烧成带的熟料中，防止出现还原气氛。

　　原先有一种观点，认为喷煤管的风量越少越好。其实这是不对的。当喷煤管的火焰需要有一定的动量的时候。有一种现象，我们叫它喷煤管的“消防水龙效应”（这个效应在在高产窑和原燃材料不稳定的情况下比较明显）。具有这种效应的喷煤管，有很强的优势。在因为入窑物料成分波动导致窑电流波动方面，也有很好的控制作用；所以，在当前的技术水平状态下，一次风用量不宜太少。应该有一定的量才合理。

　　以前设计的很多工厂，都设计了黄料库，因为原来有一个观点，认为：预分解窑在发生窜黄料的时候，应该放过他，去烧这股料后面的料子，这样可以保证窑的正常稳定生产，但是随着燃烧器技术的发展，以及使用方法的发展，在燃烧器性能发挥到较好水平，调整到位、合理的情况下，一般的冲料是可以顶住的，没有烧好的料子，会在窑尾处多停留一会，待达到要求时，才会过来；

　　2.9篦冷机的急冷

　　当熟料离开窑口时，他的实际质量还没有最后确定。因为只有烧成是不够的，还需要合理的急冷速度和冷却效果。这样才能实现实际矿物组成与理论计算值得最小误差；

　　同时，急冷对提高二次风温的作用是非常大的。

　　众所周知，在熟料的配料时，都非常注意C3S的含量，一般控制在50―60%的范围内。但是，配料合理的熟料，却经常强度达不到要求。在经过岩相分析后发现A矿数量达不到设计值。并且形态不规则。

　　因此 ，当熟料在窑内煅烧好之后，必须要快速冷却，这样才能得到高质量的熟料；如果冷却速度不能达到一定数值，C3S可能分解为C2S和CaO。这些氧化钙以游离状态存在。形成游离钙高的工况。

　　现在很多烧成系统的二次风温都不太高，前面说过，很多都在1000℃左右。超过1150℃的不是很多，这与急冷效果差有很大关系。

　　比较好的篦冷机的改造技术，如果将整个篦床全部的篦板全部更换，并且重新配置风机，在篦床面积不改变的情况下，可以使篦冷机的处理能力从43t/m2/d提高到50-55t/m2/d。提高幅度达到 16―28%，这样原来2500t/d的冷却机，可以达到2900―3200t/d的能力。

　　同时，由于落料端的改造和重新配风，熟料在离开落料的固定篦床不远，上层的熟料就开始变黑，极大的提高了急冷效果。熟料的易磨性得到提高。已经完成的有提高15―20%的 （水泥磨机产量提高幅度）。

　　3  结论

　　经过以上的分析和论述。一是分析了烧成系统的目前状况，二是提出了采取措施的方面；我们可以发现，针对前面所述的10个问题，我们都可以采取更加合理的理论和结构设计技术，来改变原有的参数和工况，使现有的烧成系统的技术性能再提高一个水平。

　　系统的性能提高后，主要表现在以下几个方面：

　　1 预热器的热交换效率提高了。分解炉出口温度与一级旋风筒的出口温度之差在560--570℃左右。增加了约20--30℃;

　　2 一级旋风筒出口压力降低300―800Pa;

　　3 三次风温度在入分解炉进口2000mm处的温度，可提高到950℃以上；

　　4 二次风温度在窑头罩压力为-30―50pa时，可以提高到1150℃以上；

　　5 三次风阀门的开度，可以开到80%，甚至全开；

　　6 三次风管两端的温度差在 200℃以下（窑头罩到入分解炉进口2000mm处）；

　　7 篦冷机熟料温度降低到120℃左右（只改落料端）；

　　8 喷煤管的定位位置，大都在原点之上10―50mm（0,50）；

　　9 在入窑生料合格率不变的情况下，熟料的质量波动不在与生料的波动同波幅；

　　10 系统控制能力变强。在媒质变化，生料变化的情况下，操作人员可以不做或是稍作调整即可。

　　由于系统的稳定性提高了，对各种变化的适应性提高了，因此，在运行中，减料减窑速保证质量的情况就会减少，各种热工参数就会合理稳定，系统的热耗会降低 5―10%，电耗会降低2-6%。

　　有人可能会问，为什么没有对旋风筒的优化措施。这里我说明一下：

　　旋风筒在预热器中 共有五个 其中一级旋风筒的主要作用是收尘。而只有其他四个是有热交换作用的。根据实验发现，这四个旋风筒只承担了20%的热交换作用。80%是被四个连接管道承担了。

　　并且大量的实验证明，旋风筒的阻力是与收尘效率成反比的。所以在收尘效率基本保证的情况下，如果旋风筒的规格没有到极限，就没有必要对其进行改动了。而提高收尘效率的工作，可以用减少漏风，减少二次扬尘来保证。而且旋风筒的改动工作量大，产生的效果不是很明显，因此，在对系统进行优化中，我认为旋风筒不是首选的目标。只有在经过重新平衡，确认必须对旋风筒进行改造时方可进行旋风筒的优化。分析一下一些已经对旋风筒进行改造的例子都可以发现，实际效果并不明显。

　　4 优化升级的实例

　　某水泥有限公司，是2003年开始建设的工厂，04年7月投产了一条2500t/d生产线。

　　旋窑和预热器、篦冷机、高温风机都是标准的配置。喷煤管如下图所示。

　　生产线投产后，经过调试和试生产，基本达到了设计产量，正常生产时，产量一般在2600左右。

　　由于工厂没有自己的矿山，且不能控制进场石灰石的质量，加之均化库基本不起作用，因此，窑内经常结圈，在多方寻找无果的情况下，工厂只好采用了改变配料的对应措施，勉强使窑内不再结圈，生产基本稳定。但是熟料的质量一直不理想，熟料的热耗也居高不下，高达800多大卡。

　　在采用上述部分技术，并利用20天的大修时间完成一些改造后，系统的工艺参数和工况比原来有了脱胎换骨的改变。

　　在喂料量比原来提高了4A电流的情况下（提升机电流）：

　　----系统的压力从6500pa降到了 5600pa；

　　----窑尾烟室的温度从只能控制在960℃提高到了1050--1100℃；

　　----三次风管的阀门从只能开40%，到全部打开（三次风管没有全部改）；

　　----分解炉的温度和窑尾烟室的温度稳定可控，在入窑生料的成分波动比较大的情况下，操作人员不需要经常打慢车了；

　　----一级筒出口的温度从原来的340―375℃的波动范围，降低到320--330℃的范围；

　　----分解炉出口的温度到一级筒出口的温度的差值保持在560-570℃；

　　----与原来相比，以前经常是加煤提温，现在经常是要减煤降温，以至于用煤量比原来少得多，操作人员不敢减煤；

　　----在产量比以前提高约300t/d的情况下，熟料温度降低了100℃左右。二次风温较前略有提高（目前改造还没全面实施完成）。

　　----从输送煤粉的压力上来看，系统增加了300t/d时，送煤压力与以前差不多（提产11.5%）。

　　----根据工厂以前的经验来看，再提高产量还有空间。系统还有加煤提温的能力。

　　----从点火投料后，2h就投到了历史最高产量，并且连续稳定的运行15d.上述参数是在点火的当天达到的，并一直保持稳定；只有二次风温度是在第二天晚上达到的。

　　由于众所周知的原因，即大多数是泥厂的计量秤是不准确的，因此，我么按照常用的办法，生料喂料量看提升机电流，煤粉计量看压力。所以得出数据都是不十分准确。但是从工厂的生产经验来判断，是达到了如上效果。

　　因此，对现有的生产线，采用优化技术进行升级。可以达到节能降耗，减排增效的效果。为工厂带来相当可观的经济效益；

　　同时实施这一项目，还可以按照政策，得到国家财政奖励。