技术丨预分解工艺烧成系统操作问答一

1预分解窑与传统回转窑相比的特点是什么

从结构特点上，作为预分解技术的熟料煅烧系统主要包括预热器、分解炉、三次风管、篦冷机等设备。这些设备在传统回转窑中或者根本没有，或者是采取其它型式设备替代。每种设备的作用与功能将在以下各专题中分述。它与传统窑相比，有如下技术特点：(1)在预分解工艺中，生料的预热与分解环节分别是在预热器与分解炉中，以悬浮状态与热气流、燃料高度均匀混合，能以最快速度从燃料燃烧所发出的热量中获取预热与分解所需要的热量，所以传热效率最高，而不再是如传统回转窑中通过物料的翻滚与燃料燃烧产生的热气流进行低效率的热交换。这是新型干法工艺热耗能降低近1/2的根本原因。

(2)由于预热及分解所需要的热已经在窑外摄取，窑与分解炉中分别喂入燃料，这就为窑的热负荷提供了60％以上的余量，因此窑筒体在窑的填充率不变的条件下，能够以更快转速，使生料通过量成倍增加，相同直径的窑的产量因而成倍增加。

(3)由于传统回转窑的燃料全部在窑头使用，只有二次风能利用来自冷却设备的热风，热能无法充分应用。只有预分解窑，才使篦冷机作为冷却设备发挥的作用更充分，使燃烧用的二、三次风温度可高至℃以上，操作中要注意调节三次风管与窑之间的气流平衡，并使用多风道煤管加速火焰的燃烧速度，形成优良的火焰，并使窑内冷却带大为缩短。

(4)更重要的区别在于从技术发展的前景看，新型干法工艺为进一步综合利用工业废料、生活垃圾作为原燃料，以及低温余热发电等技术的发展与应用创造了更为有利的条件，就水泥工业而言，为经济持续发展战略、循环经济以及绿色环保经济的实现提供了最好的技术平台。2哪些因素会影响窑的熟料成分波动在预分解窑的操作中，最重要的是强调稳定，但是在窑的运行中会出现若干因素不断地干扰着稳定，具体有哪些环节呢?

(1)配料过程成分的波动：从生料制备的源头说起，石灰石、砂岩、页岩、黏土、铁粉等原料在进场时失控，成分有了较大的波动；或者均化设施的使用不正常；或者由于某种原料水分过大，下料时有堵塞；或者由于粒度过大，卡在流程中的某个设备上；或者皮带秤等计量设备本身有故障失灵。

(2)燃料成分与热值的波动：由于进厂原煤灰分含量与热值的波动，使得窑、炉的喂煤量有了较大变动。热值越低的煤，所含灰分一般较高，而且需要用煤的量也增加。这两个因素的迭加使得煤灰掺入熟料配料中的量加大，而且灰分中的铝偏高也会改变配料的三率值。

(3)窑尾收尘器下的收尘灰量的波动：由于收尘器所收下的粉尘量并不均衡，因为脉冲振打是间隔进行的，间隔时间越长，收下的灰量越不均匀。这种灰的成分经过窑内的高温煅烧已经不同于生料的原始成分，不论这种灰是回生料库,还是回窑，都是对生料成分稳定均匀的一种干扰，只是回生料库的干扰小些罢了。

(4)煤粉燃烧器选择或操作不当，使煤粉燃烧不完全，则灰分会不均匀地落入熟料中，造成熟料成分不均匀。3哪些因素会影响出窑熟料量的改变生产中经常会看到，即使操作中未对喂料量作过调整，但出窑的熟料量并不稳定。这是什么原因呢?

(1)窑速的改变。窑速由慢变快时，窑内料层变簿，窑内瞬时出来的熟料增加；反之，在减慢窑速时，出窑的熟料量会减少。

(2)窑皮长落的影响。由于窑内的热工制度不稳或生料成分改变，都会使原有的窑皮脱落，或又在窑内长出新的窑皮。长窑皮时，熟料量会相对变少，而掉窑皮时，熟料量就会增加。

(3)系统用风的改变。系统用风变大时，生料随废气逸出的量会增大，熟料量会变小。

(4)用煤量的增加，使加入熟料的灰分量变大，使熟料量增加。

(5)如果生料库下料小仓松动风压不足，下料不稳定，喂料秤不稳定都会直接影响入窑量的波动。如有收尘灰直接入窑，则不稳定因素将更多。出窑熟料量的变化势必影响篦冷机状态的稳定，影响二、三次风的稳定，继而使窑的煅烧温度波动。由此可以看出，要使窑的运行稳定，不只是喂料量稳定，而且各种因素都要稳定，并且对将会引起波动的因素要有预知能力，提前采取措施予以抑制这种波动。4预分解窑中系统用风的作用是什么

流动的空气就是风。在预分解窑系统内，风的主要作用如下：

(1)以一定的风速提供燃料燃烧所需要的空气，并有一定的空气富裕量；不同燃料有不同的计算方法(将在有关篇章中介绍)。

(2)保证物料在系统各个位置既不会有存料及塌料，也能有足够适宜的热交换与反应时间。为此，窑及预热器系统内几个主要位置需要控制的最高气流速度是：窑头罩，6m/s；烧成带(℃)，9.5m/s；喂料端断面(℃)，13m/s；窑尾垂直上升管道，24m／s；预热器气体管道，18m／s。最低气流速度应不低于以上数值的90％。

当然，这些数值主要是设计系统各处容积断面尺寸的重要依据，但在建设完成后，它就是操作中用风的控制目标。欲证实各处风速的实际数值，不仅可以从断面面积与实际用风量的计算中验证，更可以从现场测定或实际运行的征兆中判断。

(3)承担着传热介质的作用。燃料燃烧所发出的热大多是与周围的气体进行热交换，然后再通过它将热传给它所包围的粉料中，如果说在窑内传热并不是完全靠空气的话，在预热器及分解炉中，空气就成为最基本的传热媒介。

(4)在预热器中起到将粗细粉分离的选粉作用。这就意味着要利用空气运动方向的改变完成此任务。

(5)作为风煤料之间的搅拌动力。无论是在分解炉内，还是窑头的燃烧器喂煤，都要充分利用不同途径与不同速度的风相互搅拌，以加速燃烧与传热。为此，入们在设计风速与风向上都有意识地发挥这种特陛。5装备系统中如何形成风?

风的质量如何衡量使空气流动的动力有两类：一类是靠风机消耗电能所产生；一类是靠空气温度差异改变空气密度而产生的静压压差，使空气由稠密区向稀薄区流动。这两种方式在水泥装备中都有应用，但前者居多，尤其是需要正压时的鼓风，只有风机才能完成。根据对风的作用分析，其质量应该有三大参数的描述：风压、风量与风温。

风压是由几何压头(高差)、静压头(势能)、动压头(速度动能)、阻力压头(克服输送阻力)四项组成。

风量则是单位时间通过系统某断面的标准体积量。

风温则是空气的实际温度，它表明空气所具有的热焓。

系统根据用途不同所侧重的要求不同。如系统用风更重视风压的高低，而希望风量尽量少用；如二次风则更多重视风温与风量，而不要求风压；如篦冷机冷却用风，则更强调在风压一定时风量的控制。更重要的是这三个衡量风质量的参数之间是互相影响密不可分的，所以，在选择参数时，必须综合考虑。6如何判断系统用风在合理范围

(1)通过热工标定进行判断。可以计算C1预热器出口总排风量为1.4～1.5Nm熟料左右，这在国内已属较好水平。此时，标定的熟料单位热耗上限不会超过～kj/kg(-kcal/kg)。

(2)根据运行中出现的症状进行判断。系统参数在合理范围时，没有诸如预热器塌料、窑头出现正压冒灰、C1预热器出口温度高、C1预热器出口负压高、C1预热器出口氧含量过高、高温风机自身振动或轴承高温等异常症状。

(3)利用窑尾废气分析的数据计算过剩空气百分比：

①当废气中无CO时，对于烟煤，

7系统用风过大有什么不利

(1)造成熟料热耗急剧上升。由于所有进窑的空气都要被燃料加热到它所经过位置的温度，因此用风越多，加热多余的空气所浪费的热量就越高。与此同时，随着用风的增加，空气在系统内的风速越大，热交换的时间越短，排出预热器的废气温度也越高。因此在满足用风任务的条件下，所用风量越少越好。国际上预分解窑C1预热器出口总排风量的先进水平为1.24Nm3/kg熟料。

(2)窑的系统温度分布后移。随着高温风机的抽力增加，窑头火焰拉长，窑前温度偏低，反之，窑尾温度及C1预热器出口温度都会增高。如果负压过大，在点火阶段，窑头火焰容易脱火，分解炉也难以点着。

(3)随着废气排放量和粉尘量的增加，窑尾收尘器的负荷加大，且很容易造成排放超标。

(4)风机本身的电耗增大。8系统用风过小的损失有哪些

(1)排风不足减小了二、三次风用量，不能充分利用熟料冷却热，篦冷机排热增加；因为用风量不足，前后燃料都有燃烧不完全的可能，不仅浪费燃料，而且产生CO，污染环境，威胁人身安全。

(2)总排风量小使风速降低，没有足够的风速使物料悬浮，轻者局部沉降容易塌料，重者造成预热器的沉降性堵塞。原因很简单，气流所能挟带的粉尘量是与气体的立方成正比的。除了给出需要控制最高气流速度的位置外(详见本文第4问)，特别要注意三次风管及煤粉输送所要控制的最低风速分别是25m／s、20m／s。

(3)由于生料中石灰石分解产生大量CO2，它也成为排出风量的组成部分，因此总排风量不足，同样会制约增加窑的喂料量，客观结果也增大了单位熟料的热耗、电耗。9操作中如何降低单位熟料的风量消耗量

在具体操作中，建议遵循如下几个原则：

(1)始终保持C1预热器出口温度在一定水平，不同工艺线由于预热器的级数及性不同，会有所差异，但每条工艺线基本是定值。如果在喂料量一定时三班此值有差异，就反映各班用风不同，三班应该统一操作控制在低值。

(2)需要加料时要相应加风，减料时则需要减风，在没有漏风等变化又不改变喂料量时，一般不要改变用风。当超过设计产量运行时，管道风速势必提高较多，此时空气消耗量会降低；当预热器运行时间数年之后，要注意管道及旋风筒内的空间相对变大，如果产量不能提高，单位熟料用空气量就会增加。

(3)正确使用窑尾及C1预热器出口的废气成分分析仪，确保氧含量CO含量均在较低范围。氧的过量，说明用风过大，如果由于用风减小后出现塌料现象，则应在停窑时找出管道或预热器某部位断面过大的具体位置，加以修整。CO的过量，则表明燃料燃烧不好，或是用风过小，或是风与煤混合不均匀，此时也应找出影响风、煤混合不均匀的因素，予以解决。而不是一味只靠增加风量。

(4)一次风量尽量少用，篦冷机用风也不是越大越好，应以入窑二次风温最高为目标。

(5)采用变频技术合理控制系统用风，准确控制系统窑尾高温风机风压与风量。

(6)系统漏风系数应该降至最小，不用无效的空气炮(对于空气炮的使用，后文将作介绍)。10窑在投料、止料阶段，系统应该如何用风

在投料阶段，高温风机风门开度在满足窑尾氧含量为10％以下的同时，还要满足投料时的最低管道风速，因此，风量会比下料量及喂煤量要大些。随着分解炉的加煤及预热器的加料，排风同步增加，但增加幅度要比加料及加煤的幅度略小些，直到喂料与喂煤达到正常额定值后，风量也达到正常值，此时废气中氧含量也应达到目标值。在停止喂料阶段，用风的原则恰恰与其相反，但要按照停窑的类型予以区分：长时间停窑，准备换砖，可快速急冷，即风门继续开大；如不准备换砖，要适当缓冷，风门要及时关小；如短时间止料，则应给窑保温，此时的用风量应以满足处理故障的操作需要为准，有时不仅风机可以关闭，甚至要有意打开一级预热器的入孔门，人为漏风。作者：谢克平

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