窑头煤管的定位方法

1. 我门厂5000t/d,投产到现在3年多,经过不断摸索，三率直：0.91
2.5 1.6 ，熟料质量基本稳定，三天强度29以上，28天58以上，但偶尔也会出现包心料,我们管它叫生烧料,可能叫法不一样,不过就是那种烧不透的熟料,从窑头观察孔可以看到,从窑内滚落的大块料,基本就是生烧料,出现生烧料时一般二次风温便抵，一段篦速需要降低，以保证二次风温。

一般出现这种现象有几种原因:1、窑内通风差，烟室结皮严重的时候，此时烟室一般温度较高，二次风温偏低，调整一下系统通风或者内外风比例或者头煤用量，一般可以解决2、kh高，窑内填充率高3、窑头喷煤管上积料档火，导致火焰变形，此时头煤燃烧不好，导致尾温过高，烟室结皮比较严重，影响窑内通风。

2. 喷煤管位置适中
从筒体扫描上看，从窑头到烧成带筒体温度均匀分布在250～300℃左右。

过渡带筒体温度在350～370℃左右，且烧成带的坚固窑皮长度占窑长的40%，过渡带没有较低的筒体温度（即没有冷圈），表明喷煤管位置合适。

此时的火焰形状顺畅有力，分解窑处在最佳的煅烧状态，烧成带窑皮形状平整，厚度适中，熟料颗粒均匀，质量佳。

喷煤管位置离物料远且下偏
当筒体扫描反映出窑头筒体温度高，烧成带筒体温度慢慢降低，形似“牛角”状，说明喷煤管位置离窑内物料远，并且偏下，使窑头窑皮薄，烧成带窑皮越来越厚。

此时的熟料颗粒细小，没有大块。

但是熟料中f－CaO容易偏高，窑内生烧料多。

应将喷煤管稍向料靠，并适当抬高一点儿。

也存在另外一种情况，即此时喷煤管的位置是合适的，但风、煤、料发生了变化，这时也应该把喷煤管先移到适当的位置，待风、煤、料调整过来后，再把喷煤管调回到原来的位置。

喷煤管位置离物料远且上偏
如果窑头温度过高，接近或超过400℃，而烧成带筒体温度低，过渡带筒体温度也较高，形状类似“哑铃”，说明火焰扫窑头窑皮，使其窑皮太薄，耐火砖磨损大，烧成带的窑皮厚，火焰不顺畅，易形成短焰急烧，可以断定喷煤管位置离窑内物料远，且偏上。

此时应将喷煤管往窑内料靠，并稍降低一点儿，以使火焰顺畅，避免短焰急烧。

喷煤管位置离物料太近且低
从窑头到烧成带的筒体温度均很低，而且过渡带筒体温度也不高时，说明窑内窑皮太厚，这种状态下火焰往料里扎，熟料易结大块，f－CaO高。

因此可判断喷煤管位置离料太近，并且低，火焰不能顺进窑内。

此时应将喷煤管稍抬高一点儿，并离窑内物料远一点儿。

这样才能使火焰顺畅，烧出熟料质量好。

上述几种情况不是绝对不变的，当入窑生料或煤粉的化学成分突然发生变化，上述几种情况中不合适的喷煤管位置就可能变成合适的位置。

但是，当生料或煤粉的成分正常后，喷煤管位置不合适的仍然不合适。

因此，应随时掌握风、煤、料的变化情况以及来自篦冷机的二次风的情况，根据筒体扫描温度随时调整喷煤管的位置。

总之，从筒体扫描来判断喷煤管的位置，是一个经验积累的过程，合适的喷煤管位置指的是煤粉喷出后燃烧形成的亮火点的位置。

调整喷煤管的原则是以亮火点的位置偏上偏料为基准，而不是以喷煤管自身或黑火头的位置为基准。

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关键字:分解炉-预分解窑-旋风筒
摘要:1 分解炉温度与燃料燃烧 2 分解炉温度与燃料用量比例及三次风温 3 分解炉温度与末级旋风筒温度及物料、燃料情况
分解炉有多种型式,其结构性能虽有差异,但要起的主要作用却是相同的:要使燃料燃烧的放热过程与生料碳酸盐分解的吸热过程在其中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行,使入窑生料碳酸盐分解率提高,从而减轻窑的热负荷,提高窑的运转周期,提高产质量。

而分解炉的温度控制对整个预分解窑系统的热力分布,热工制度的稳定至关重要。

为此,作者对分解炉温度控制的有关几个问题进行讨论。

1 分解炉温度与燃料燃烧
分解炉的温度取决于燃料燃烧过程的放热速率与生料分解过程的吸热速率。

当燃料燃烧放热速率慢,生料分解在接近平衡的条件下进行,分解炉的温度于860～920℃范围,燃料燃烧放出的热量就会迅速传递给生料,并被分解反应吸收。

但是,当燃料燃烧速率大于生料分解过程的吸热速率,燃料燃烧的热量大于生料分解所需的吸热量,此时分解炉的温度就会超过平衡温度范围。

从燃料燃烧的角度来看,分解炉内燃料的燃烧与回转窑内燃料燃烧有许多不同之处。

回转窑内燃料燃烧温度比分解炉内高得多,回转窑内燃料燃烧明显是受扩散控制的,而分解炉内燃料燃烧则有所不同。

由于分解炉温度远低于回转窑内燃料燃烧温度,故煤在分解炉内的燃烧时间受煤种类的影响比回转窑内的影响大得多。

如广东云浮水泥厂FCB分解炉容积偏小,结构上亦存在一些问题,当使用低挥发分、高灰分的低热值煤时,还原气氛十分严重,迅速导致结皮堵塞;而采用高挥发分、低灰分的高热值煤时情况则有所改善。

煤粉细度对于回转窑内的燃烧是相当敏感的,因为其是受扩散控制,即受边界层扩散时输送速率的控制;而煤粉细度对分解炉内燃烧的影响就没有在回转窑内那样敏感了。

问题还要回到分解炉温度与燃料燃烧的关系上来。

由于回转窑内燃料燃烧是受扩散控制的,增减10～20℃对于燃料的燃烧影响是甚微的。

但在分解炉内则明显不同。

如有的分解炉容积偏小,煤粉燃烬时间不足,以至还原气氛重,而降低分解炉的温度,减少分解炉用煤量,以图改变煤粉燃烧不完全、还原气氛的问题,但往往是事与愿违。

因在不减产量的情况下,分解炉用煤减少,分解炉温度降低,煤的燃烧速度随温度降低而迅速下降,煤粉始终是燃烧不完全。

适当增大分解炉的容积已成为一个发展动向。

在分解炉偏小煤质差的情况下,可适当降产量,而不宜降低分解炉的温度。

2 分解炉温度与燃料用量比例及三次风温
分解炉与窑头燃料用量的比例对整个预分解窑系统的热力分布有着重要影响,而分解炉的燃料用量又与分解炉温度控制有关。

以珠江水泥厂SLC窑为例,对此问题进行讨论。

下表是珠江水泥厂SLC窑在双列运转,熟料产量为3840～4160t/d,在一段期间内,分解炉喂煤量所占的比例、分解炉出口温度B55T1、炉列出口废气温度B50T1、窑列出口废气温度A50T1、三次风温B56T1、废气CO含量及煤耗的统计参数。

分解炉燃料用量比例与其它热工参数的关系
分解炉燃料用量比例（%）60.3 61.5 63.1 64.8 66.0
热耗（kJ/kg熟料）3265 3190 3325 3410 3590
A50T1（℃）346 338 340 338 333
B50T1（℃）317 298 328 329 350
B55T1（℃）880 880 873 863 843
B56T1（℃）793 780 767 767 759
CO含量（%）0.07 0.06 0.06 0.07 0.09
从表中可见,该预分解窑在一定的范围内,分解炉的燃烧用量比例存在着一个最佳值。

在该条件下,最佳值为约61.5%,此时其热耗最低。

大于或少于此值,热耗均增加。

也就是说,在一定产量范围内的某窑,分解炉喂煤量既不是越高越好,也不是越低越好。

分解炉喂煤的比例与热耗的关系不是线性的,而是非线性的。

有的统计得出两者的关系是线性的结论,认为窑头喂煤越多越好或分解炉喂煤越多越好,实际上是最佳值的某一侧,从而产生分解炉用燃料比例与热耗关系是线性关系的错觉而已。

为何对于某特定的预分解窑其燃料用量比例存在一个最佳范围,高于或低于此最佳范围热耗会增加?尽管对于不同的预分解窑相应的最佳范围是不同的,但都应有类似的关联。

当分解炉喂煤量比例增大,即窑头喂煤减少。

从表中可知,尽管窑列废气温度A50T1有所降低,但炉列废气温度B50T1都明显增高,炉列的废气量比窑列的废气量大,即总的废气带走的热损失是增加的。

另外,分解炉加过多的煤,使废气中CO含量增加。

反之,当分解炉喂煤量比例过低,同样也会使热耗增加。

窑头烧过多的煤,窑列废气温度A50T1明显上升,废气中CO 含量亦增加,导致热耗增加。

而且这样做还会影响回转窑耐火材料的寿命,影响安全运转的时间。

虽然许多预分解窑并非是双系列的,但其本质是相同的。

在一定的产量范围内,分解炉与窑头燃料用量比例都存在着一个最佳的范围,在此范围内就可为预分解窑的合理热力分布提供好的基础。

分解炉燃料用量比例过高或过低都是不利的。

分解炉的燃料用量比例与分解炉温度控制又有何关联呢?具体对于珠江水泥厂SLC窑分解炉来说,是分解炉出口温度B55T1与其喂煤量比例的关联。

在该处设置了一个PID调节器,根据设定的温度由PID调节器自动增减燃料用量。

自动模拟PID调节器有三种调节作用: P作用(Proportional):比例作用,调节器的修正动作与偏差成比例。

I作用(Integral):积分作用,调节器的修正动作随偏差存在时间的延长而增大。

D作用(Derivate):微分作用,调节器的修正动作开始时较大,随后变小,偏差渐趋于零。

总的来说,PID作用为,修正作用在开始时大(D作用)随后减少到一个数值,此值与偏差成比例(P作用),但随时间再度增大(I作用),而且在有偏差时一直存在。

但PID调节器有一定的时间滞后。

如窑皮垮落,篦冷机内熟料层厚度、风量变化,从而导致进分解炉的三次风温波动变化,而PID就不能及时适应此变化。

进分解炉的三次风温对分解炉内煤粉的燃烧及分解炉的出口温度亦有着重要的影响。

从表中可见,当窑头喂煤量下降,致使物料煅烧温度不足,一方面会影响熟料质量,另一方面使落入篦冷机的熟料温度亦降低,在同等的操作条件下,其三次风温降低。

三次风温降低就会对分解炉内燃料燃烧产生影响,特别是对于挥发分低、灰分高的煤粉,影响就更为显著。

珠江水泥厂SLC窑分解炉的喂煤点与喂料点较接近,生料碳酸盐分解大量吸热,若三次风温低,进一步延滞了煤粉的燃烧。

此时即使在分解炉多加煤,煤粉燃烧也不完全,废气中CO含量增加,分解炉温度并不高。

适当提高及稳定三次风温,亦即提高及稳定了二次风温,对分解炉及窑头的煤粉燃烧有着十分重要的影响。

在熟料温度、结粒情况及冷却用风量变化不大的情况,稳定一定的篦冷机篦底压力,意味着可保证篦床上的熟料层厚度一定,从而可得到稳定的二、三次风温,为良好与稳定的燃烧创造条件。

3 分解炉温度与末级旋风筒温度及物料、燃料情况
燃料在分解炉内燃烧放热,料粉在其中吸热分解;随后,气固两相流离开分解炉进入末级旋风筒,进行气固分离;分离后的物料进入回转窑,而气体进入上一级旋风预热器。

在正常情况下,煤粉在分解炉燃烧完全,分解炉的出口温度会高于最末一级旋风筒下部及其物料的温度。

但是,当分解炉内燃料的燃烧速度慢,燃料燃烧不完全,则未完全燃烧的煤粉在旋风筒内继续
燃烧,此时则会使最末一级旋风筒下部及物料的温度比分解炉出口温度还要高。

如云浮水泥厂在1993年8月煤粉质量明显下降,灰分高、热值低,FCB型预分解窑窑头三通道喷煤管未能适应烧这些质量差的煤,熟料煅烧温度低,三次风温明显下降,而低的三次风温又进一步延滞了分解炉内煤粉的燃烧,可谓雪上加霜。

就这样,不完全燃烧的煤粉进入五级旋风筒内继续燃烧,五级旋风筒下部温度比分解炉出口温度还高。

在这种情况下,废气中CO含量高,还原气氛重,易结皮堵塞,而分解炉的平均温度并不高,入窑物料碳酸盐分解率亦较低,熟料产质量下降。

还需说明的是,分解炉的通风量对分解炉出口温度及末级旋风筒下部温度亦有影响。

即使分解炉的喂煤量、物料量不变,但通风量改变,亦会产生影响。

当通风量过大,分解炉内气流速度过快,燃料及物料在分解炉内停留时间不足;反之,当通风量过小,供气不足,燃料燃烧同样受影响。

总之,通风量的波动,窑风量与分解炉风量的分配不当,都会影响分解炉燃料的燃烧,从而导致分解炉出口温度与最末一级旋风筒下部温度的异常。

分解炉的温度控制还应考虑产量及物料的情况。

当产量较低,即喂料量较小,回转窑的转速亦较慢,此时应相应降低分解炉温度。

因分解炉温度过高,一方面会增加热耗,另一方面还不利于热工制度的稳定,不利于熟料烧成。

反之,当产量较高,在分解炉能力许可的情况下应适当提高分解炉温度,减轻回转窑的热负荷。

但是,当设备富裕能力小,超产时窑系统的平衡是相当脆弱的,遇到小小波动亦难以调整,故提高分解炉温度,提高产量需适度为宜。

而当物料反应活性较差,如石灰石结晶状况较好,晶体尺寸较大,其分解温度较高。

此时应在可能的条件下把分解炉温度控制高一些,以保证入窑物料的分解率。

且当MgO含量为2%～3%时作用比较显著,这与MgO的良好助熔作用有关,含有适量的MgO可降低液相的粘度,增加液相量,使C3S易于形成〔2〕。

由图1还可见,MgO含量达5%～8%的试样,fCaO的含量亦较低。

这与传统的硅酸盐水泥熟料不同,对于硅酸盐水泥熟料,MgO 含量高时会显著增加熟料中的fCaO含量。

过去的研究还指出,过高含量的MgO或SO3对硅酸盐水泥熟料的煅烧及性能均带来显著不利影响,而MgO和SO3的共同存在可对这些不利影响产生相互制约作用。

阿利特-硫铝酸盐水泥熟料中含有较高的SO3,当MgO含量高时fCaO含量低,可能是这种制约作用的体现。

2.2 MgO对矿物形成的影响
由熟料的XRD分析图谱可见,M1熟料中主要矿物C3S和C4A3的衍射峰(C3S,d=3.03,2.96,1.76;C4A3,d=3.75,2.65,2.17)均低于含有较多MgO的M4、M5试样而略高于M6试样。

由熟料的反光显微镜岩相分析也可见,M1熟料较疏松,孔洞较多,中间相较少,A 矿发育不良,尺寸偏大,包裹物较多;而含MgO 3%～5%的熟料则较致密,A矿发育也完整一些,且尺寸有所减小;对于含MgO达5%的熟料,可见到有方镁石颗粒析出,在XRD图谱上也能检测出方镁石的衍射峰(d=2.10)。

这说明一定量的MgO能促进熟料中C3S和C4A3两种矿物的形成,有利于在熟料中的共存。

但当MgO超过一定量时,由于液相粘度增加〔2〕及MgO 含量过高时降低了熟料中主要矿物的相对比例,则熟料中主要矿物的量降低。

2.3 MgO对水泥性能的影响
由图4可见,随熟料中MgO含量增加至5%,水泥的各龄期强度增加,当MgO含量达8%时,强度降低。

这与前述对熟料中主要矿物C3S和C4A3形成状况的分析相对应。

水泥水化3d的TG-DTA分析:在约115℃的脱水失重量为:M1 8.56%、M4 9.66%、M5 9.23%、M6 8.24%;在约460℃的脱水失重量为:M1 2.23%、M4 3.18%、M5 2.29%、M6 1.86%。

其反映了水化产
物形成量的不同,M4、M5水化产物的形成量较多,这同样也是熟料中主要矿物形成量的反映。

由上述分析可得出,含有适量的MgO能显著提高水泥的各龄期强度,当MgO含量达8%时强度降低,主要是由于熟料中主要矿物的含量降低所致。

另外,从水泥石的耐久性考虑,MgO的含量也不宜过高。

由图5水泥的凝结时间可见,含有适量的MgO可缩短水泥的凝结时间,当MgO含量为8%时水泥的凝结时间延长。

如前述,这与熟料中主要矿物的形成状况有关。

3 结论
1)MgO能降低液相粘度,增加液相量,改善生料的易烧性,促进fCaO的吸收;MgO也能促进C3S和C4A3的形成,有利于其在熟料中的共存。

2)当MgO含量为2%～5%时,水泥的各龄期强度较高,凝结时间缩短;而超过5%时强度降低,凝结时间延长。

3)阿利特-硫铝酸盐水泥熟料中可允许有较高含量的MgO存在,使高镁原料的利用成为可能。