5000t_d熟料生产线预分解窑的精细操作
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生产技术
陈 民，等：5 000 t/d 熟料生产线预分解窑的精细操作
中图分类号：TQ172.6
文献标识码：B
文章编号：1007-0389（2010）04-30-05
5 000 t/d 熟料生产线预分解窑的精细操作
陈 民 1，2，江中华 1，2
（1. 济南大学材料科学与工程学院，山东 济南 250022；2. 豫龙同力水泥有限公司，河南 驻马店 464100）
在实际操作中应当密切关注窑主电机电流、窑 尾温度、分解炉温度、C5 温度、窑头温度、物料结粒 情况以及系统各种压力变化等，据此准确判断系统 平衡工况的发展变化趋势，调节窑速、喂煤量、风量、 喂料量、篦速等参数时应该做到小幅调节，避免引起 系统工况的大波动，维持系统稳定运行。
2 各环节的精细化操作技术和要点
1 总的操作原则和窑内热工制度的影响因素
1.1 总的操作原则 在 50000 t/d 熟料生产线的操作中必须做到：前
后兼顾，稳定整个烧成系统的风量、料量和煤量的合 理配比，辅以调节窑速、篦速等操作参数，稳定烧结 温度和分解温度，稳定窑炉合理的热工制度，使烧成 系统流场，温度流场稳定在一个平衡范围内，建立一 个符合熟料煅烧要求的热工工况。窑操中重点要做 到三稳、四匹配，以保证窑系统热工制度的稳定。具 体“三稳”为稳定喂料量，稳定喂煤量（确保炉温及烧 成带温度稳定），稳定窑头负压（即稳定二、三次风 温）“；四匹配”即为风、煤、料和窑速四者的相互匹配 和相互适应。另外稳定窑系统热工制度还必须做好
2010 年第 4 期
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生产技术
陈 民，等：5 000 t/d 熟料生产线预分解Fra Baidu bibliotek的精细操作
当用煤量加不上去，窑头负压小，窑尾氧含量低，说 明窑内用风量小，炉用风量大，这时可适当降低三次 风阀的开度，增减头尾煤，使窑炉风平衡。
（5）系统总风量：当 C1 出口温度偏低，系统 CO 浓度偏高，窑头风压小、回火，预热器内物料悬浮不 好，出现塌料、窜料时，应适当加大窑尾高温风机转 速以增加系统总风量。当 C1 出口温度偏高，系统风 压增大，窑内火焰伸长，窑尾温度增高,C5 出口温度 （相对于分解炉出口温度）上升时，说明系统总风量 过大，此时应减少高温风机转速，降低系统排风。一 般控制空气过剩系数在 1.05%~1.15%，据此控制系 统总风量。操作要点是保证 C1 出口 CO 含量（指体 积百分数）在 2.0％左右；同时还要确保预分解窑系 统气流的分布和各部位合理的料气比，使物料有足 够的分解率和停留时间。 2.2.1.2 头、尾煤的比例
2.1 点火升温及挂窑皮的操作技术 系统从冷态窑点火升温到开始挂窑皮期间，要
重点关注 C5 出口温度和 C1 出口温度以及不同温度 段的转窑时间制度。当窑尾温度约 750~800 ℃时启 动喂料系统，向窑内喂入 5%左右的设计喂料量，约 200t，为挂好窑皮创造条件。热态点火升温时，则可 按正常的升温曲线升温投料。投料操作时，要求预 热器各级翻板阀处有人值守，根据喂料量调整翻板 阀配重和保证其晃动灵活，直至投料结束，生产正 常。
操作中，对上述因素如果分析判断不准，操作调 整不正确或不及时，全系统的热工制度很快就会遭 到破坏并影响窑的正常运行，继而影响熟料产质量 和系统的能耗指标。所以对于窑外分解窑的操作， 应该掌握从预热器、分解炉、回转窑到篦冷机整个系 统中的温度、压力的变化情况，并对某个系统出现的 不合理现象，能进行正确的分析判断，熟练掌握系统 的所有操作技巧，合理调节，使之尽快的恢复正常。 1.3 常规的操作技术
摘 要：以某 50000 t/d 熟料生产线烧成系统为例，简要概括了其操作原则和常规操作技术，详细介绍了点火升温及挂窑皮的 操作技术、预分解窑的精细操作、燃烧器的使用与调整和篦冷机的安全操作。最后提出了对生产线的精细化操作和精细化管 理概念以及具体措施。 关键词：50000 t/d 熟料生产线；热工制度；操作原则；精细化管理 Elaborate operation of the precaliciner kiln of 5000t/d clinker production line Chen Min1,2, Jiang Zhonghua1,2(1.Jinan University Building Material Science and Engineering, Jinan, Shandong, 250022) Abstract: Taking the firing system of a 50000 t/d clinker production line for example, introduced the operation principle and general op⁃ eration technology. And the ignition and coating adhering operation, elaborate operation of the precaliciner kiln, burner using and ad⁃ justing, and safe operation of the grate cooler were introduced in detail. Finally, elaborate operation of the production line and elaborate management and the measures were put forward. Key words: 5000t/d clinker production line; thermal system; operation principle; elaborate management
以下二方面：一是要针对不同煤质、不同窑况，对喷 煤管位置进行合理动态调整，以保持合适的火焰；二 是必须合理进行篦冷机操作，保持稳定的二、三次风 温及风量，同时兼顾窑的操作。 1.2 窑内热工制度的影响因素
我们知道，影响窑外分解窑热工制度的可变因 素较多。除风、煤、料和窑速外，全系统的阻力变化、 入分解炉的三次风温和风量的变化、三次风阀的开 度、预热器及下料管的结皮，以及冷却机内料层厚度 及冷却风量等，都将会影响预分解窑内热工制度的 稳定，继而影响烧成系统的正常操作。
当预热器系统充分预热，窑尾温度达到 950 ℃ 左右时，分解炉温度可达 650~700 ℃，可适当向分解 炉喷少量煤粉，提高炉温；待 C5 和 C1 出口温度分别 达到 900 ℃和 350 ℃以上时，即可进行投料操作。此 时窑的转速保持高于 3 r/min，喂料量控制为 150～ 180 t/h，用煤量为正常量的 1/2 稍多。在投料前，将 用风量提至不足正常量的 2/3（使窑尾的氧含量约 10%），然后迅速投料，拉风与投料的时间差越小越 好，目的是让生料立即进窑，以阻止加大拉风后已创 造好的理想温度分布向后转移。分解炉同时很快加 煤。当系统运行比较正常且炉温稳定后，可逐渐减 或撤油，即可挂好窑皮，保护窑砖。 2.2 预分解窑的精细操作 2.2.1 风、煤、料和窑速的配合 2.2.1.1 系统用风
操作好预分解窑，风、煤、料和窑速的合理匹配 是至关重要的。如喂多少煤，也就决定了系统的排 风量。系统用风为煤粉的充分燃烧提供了足够的氧 气，并使物料在预热器中充分悬浮。风量的控制取 决于煤量的大小和系统生产能力。在低负荷生产能 力下，首先应保证悬浮预热器在最低限时的工作风
量，此时可通过适当加大过剩空气系数，而不要过分 强调风与煤的匹配，应重视风与料的关系；当满负荷 生产时，由于煤的充分燃烧所需空气量已达到预热 器、分解炉等设备的设计工作风量，所以，风量控制 的主要依据是只要保证煤粉完全燃烧，而不需要太 多的过剩空气。几种用风及操作原则介绍如下，供 参考。
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陈 民，等：5 000 t/d 熟料生产线预分解窑的精细操作
生产技术
控制窑内物料填充率在合适范围内（通常为 8%~ 13%）。此外，窑系统操作过程中，还有很重要的一 点就是控制好窑及分解炉的平衡，使这两个既相对 独立又密切相关的热工系统单元能够各司其职、合 理匹配。
（4）窑炉用风的匹配：正常生产工况下，如果窑 尾温度较高，窑头负压较大，这说明窑内通风量大， 若分解炉用煤量增加时，炉温仍上不去，而且还有所 下降。此时可适当提高三次风阀开度，并相应增加 炉煤，提高 CaCO3分解率。若窑尾温度高，分解炉出 口温度、三次风温、C5 进口温度都高，窑电流却不升 高,窑尾喂煤量不易增加，造成窑炉煤比例失调，系 统 CO 浓度上升等，严重时窑内火焰返火；这说明窑 内用风量小，炉用风量大，此时应关小三次风阀开 度，使分解炉风量减少，防止煤粉后燃。若窑尾温度 高，窑内形成低温火焰且较长，烧成带温度降低，窑 头、窑尾负压大等，这说明窑内通风量过大，而分解 炉风量小，此时应开大三次风阀，调整窑内通风量。
0 前言
预分解窑的生产操作过程实际上是一个系统热 平衡与物料平衡建立的过程，并应确保烧成设备发 热能力的平衡稳定，保持烧结能力和预烧能力的平 衡稳定。在操作过程中把握好预热（C1 出口温度）、 分解（炉温 CaCO3——CaO+CO2）、固相反应、熟料烧 成（C2S+CaO——C3S）这几个主要工艺过程。我公司 50000 t/d 熟料生产线烧成系统的主要配置有：双系 列五级旋风预热器带 TSD 分解炉，Φ4.8 m×72 m 回转 窑、天津仕名四通道喷煤管、TC 型充气梁篦冷机等， 现根据我们的生产实践经验，就该类规模窑系统的 精细操作技术作一总结与探索。
（2）二次风：它的作用是保证煤粉中碳的燃烧， 另外保证物料在预热器悬浮。二次风操作的重点 是：一是力求多用；二要控制较高的二 次 风 温 度 （1 000 ℃以上）；三是要充分利用篦冷机回收热并兼 顾三次风温。
（3）三次风：它主要是供给分解炉煤粉燃烧所 需的氧，并保证分解炉合理的流场分布。目前系统 多采用大窑门罩，其目的是提高三次风温（达 900 ℃ 左右）。三次风操作原则是：在系统拉风一定的条件 下，合理调整三次风阀门开度，保证窑、炉用风平衡， 兼顾分解炉特性的发挥；同时要特别注意三次风阀 磨损变形等引发的窑炉用风不平衡等工况的出现。 如果窑和分解炉用风的分配不均，很容易出现塌料、 窜料，以及降低入窑碳酸钙的分解率、加重回转窑的 热负荷和影响熟料产质量等不良情况的出现。
预分解窑存在着窑前加煤与分解炉加煤的比例 问题。分解炉喂煤量应根据预热器喂料所需预热和 分解热量以及系统的热效率来确定；若炉喂煤量过 多，将使炉后系统温度偏高，热耗增加，甚至引起系 统结皮堵塞。窑前用煤量则应根据入窑生料量、碳 酸钙分解率及要求的熟料 f-CaO 控制指标等因素来 确定。窑前用煤量偏少，烧成带温度会偏低，物料烧 不熟，熟料立升重低、f-CaO 量高；窑前用煤量过多， 窑尾废气带入分解炉热量过高，势必减少分解炉用 煤量，致使入窑分解率降低，分解炉不能发挥应有的 作用。同时窑的热负荷高，耐火材料寿命短，窑运转 率较低，从而降低回转窑的生产能力。通过生产实 践 ，认 为 窑 、炉 用 煤 比 例 为（40% ~45％）:（60% ~ 55％）最为理想。在实际操作中，应该注意以下二方 面。
（1）一次风：由煤风和净风构成，它的作用是输 送煤粉和帮助煤挥发燃烧，保持火焰形状。一般认 为煤粉挥发分燃烧所需的理论空气量即为一次风 量，所以一次风用风原则是：对难着火的煤采用较低 的一次风量，对易着火的煤一次风量可大一些；预分 解窑一次风量一般占系统总风量的 7％以下。因此 操作中应依据煤的品质调整一次风量，并在满足燃 烧的前提下力求较低的一次风量，以提高燃烧空气 的温度，保证煤粉燃烧温度和燃烬度。
正常满负荷生产时，风量的调节主要取决于煤 量的大小，调节时可参考系统废气中的氧含量及一 氧化碳含量这二个参数的变化。煤量的调节则主要 参照系统的温度，使系统平衡温度维持在一个合理 范围内。喂料量的调节通常只在系统工况大波动时 采用，它对系统影响最大。窑速的调节较为灵活，主 要调控的目的是控制物料在窑内的合理停留时间，
陈 民，等：5 000 t/d 熟料生产线预分解窑的精细操作
中图分类号：TQ172.6
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文章编号：1007-0389（2010）04-30-05
5 000 t/d 熟料生产线预分解窑的精细操作
陈 民 1，2，江中华 1，2
（1. 济南大学材料科学与工程学院，山东 济南 250022；2. 豫龙同力水泥有限公司，河南 驻马店 464100）
在实际操作中应当密切关注窑主电机电流、窑 尾温度、分解炉温度、C5 温度、窑头温度、物料结粒 情况以及系统各种压力变化等，据此准确判断系统 平衡工况的发展变化趋势，调节窑速、喂煤量、风量、 喂料量、篦速等参数时应该做到小幅调节，避免引起 系统工况的大波动，维持系统稳定运行。
2 各环节的精细化操作技术和要点
1 总的操作原则和窑内热工制度的影响因素
1.1 总的操作原则 在 50000 t/d 熟料生产线的操作中必须做到：前
后兼顾，稳定整个烧成系统的风量、料量和煤量的合 理配比，辅以调节窑速、篦速等操作参数，稳定烧结 温度和分解温度，稳定窑炉合理的热工制度，使烧成 系统流场，温度流场稳定在一个平衡范围内，建立一 个符合熟料煅烧要求的热工工况。窑操中重点要做 到三稳、四匹配，以保证窑系统热工制度的稳定。具 体“三稳”为稳定喂料量，稳定喂煤量（确保炉温及烧 成带温度稳定），稳定窑头负压（即稳定二、三次风 温）“；四匹配”即为风、煤、料和窑速四者的相互匹配 和相互适应。另外稳定窑系统热工制度还必须做好
2010 年第 4 期
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陈 民，等：5 000 t/d 熟料生产线预分解Fra Baidu bibliotek的精细操作
当用煤量加不上去，窑头负压小，窑尾氧含量低，说 明窑内用风量小，炉用风量大，这时可适当降低三次 风阀的开度，增减头尾煤，使窑炉风平衡。
（5）系统总风量：当 C1 出口温度偏低，系统 CO 浓度偏高，窑头风压小、回火，预热器内物料悬浮不 好，出现塌料、窜料时，应适当加大窑尾高温风机转 速以增加系统总风量。当 C1 出口温度偏高，系统风 压增大，窑内火焰伸长，窑尾温度增高,C5 出口温度 （相对于分解炉出口温度）上升时，说明系统总风量 过大，此时应减少高温风机转速，降低系统排风。一 般控制空气过剩系数在 1.05%~1.15%，据此控制系 统总风量。操作要点是保证 C1 出口 CO 含量（指体 积百分数）在 2.0％左右；同时还要确保预分解窑系 统气流的分布和各部位合理的料气比，使物料有足 够的分解率和停留时间。 2.2.1.2 头、尾煤的比例
2.1 点火升温及挂窑皮的操作技术 系统从冷态窑点火升温到开始挂窑皮期间，要
重点关注 C5 出口温度和 C1 出口温度以及不同温度 段的转窑时间制度。当窑尾温度约 750~800 ℃时启 动喂料系统，向窑内喂入 5%左右的设计喂料量，约 200t，为挂好窑皮创造条件。热态点火升温时，则可 按正常的升温曲线升温投料。投料操作时，要求预 热器各级翻板阀处有人值守，根据喂料量调整翻板 阀配重和保证其晃动灵活，直至投料结束，生产正 常。
操作中，对上述因素如果分析判断不准，操作调 整不正确或不及时，全系统的热工制度很快就会遭 到破坏并影响窑的正常运行，继而影响熟料产质量 和系统的能耗指标。所以对于窑外分解窑的操作， 应该掌握从预热器、分解炉、回转窑到篦冷机整个系 统中的温度、压力的变化情况，并对某个系统出现的 不合理现象，能进行正确的分析判断，熟练掌握系统 的所有操作技巧，合理调节，使之尽快的恢复正常。 1.3 常规的操作技术
摘 要：以某 50000 t/d 熟料生产线烧成系统为例，简要概括了其操作原则和常规操作技术，详细介绍了点火升温及挂窑皮的 操作技术、预分解窑的精细操作、燃烧器的使用与调整和篦冷机的安全操作。最后提出了对生产线的精细化操作和精细化管 理概念以及具体措施。 关键词：50000 t/d 熟料生产线；热工制度；操作原则；精细化管理 Elaborate operation of the precaliciner kiln of 5000t/d clinker production line Chen Min1,2, Jiang Zhonghua1,2(1.Jinan University Building Material Science and Engineering, Jinan, Shandong, 250022) Abstract: Taking the firing system of a 50000 t/d clinker production line for example, introduced the operation principle and general op⁃ eration technology. And the ignition and coating adhering operation, elaborate operation of the precaliciner kiln, burner using and ad⁃ justing, and safe operation of the grate cooler were introduced in detail. Finally, elaborate operation of the production line and elaborate management and the measures were put forward. Key words: 5000t/d clinker production line; thermal system; operation principle; elaborate management
以下二方面：一是要针对不同煤质、不同窑况，对喷 煤管位置进行合理动态调整，以保持合适的火焰；二 是必须合理进行篦冷机操作，保持稳定的二、三次风 温及风量，同时兼顾窑的操作。 1.2 窑内热工制度的影响因素
我们知道，影响窑外分解窑热工制度的可变因 素较多。除风、煤、料和窑速外，全系统的阻力变化、 入分解炉的三次风温和风量的变化、三次风阀的开 度、预热器及下料管的结皮，以及冷却机内料层厚度 及冷却风量等，都将会影响预分解窑内热工制度的 稳定，继而影响烧成系统的正常操作。
当预热器系统充分预热，窑尾温度达到 950 ℃ 左右时，分解炉温度可达 650~700 ℃，可适当向分解 炉喷少量煤粉，提高炉温；待 C5 和 C1 出口温度分别 达到 900 ℃和 350 ℃以上时，即可进行投料操作。此 时窑的转速保持高于 3 r/min，喂料量控制为 150～ 180 t/h，用煤量为正常量的 1/2 稍多。在投料前，将 用风量提至不足正常量的 2/3（使窑尾的氧含量约 10%），然后迅速投料，拉风与投料的时间差越小越 好，目的是让生料立即进窑，以阻止加大拉风后已创 造好的理想温度分布向后转移。分解炉同时很快加 煤。当系统运行比较正常且炉温稳定后，可逐渐减 或撤油，即可挂好窑皮，保护窑砖。 2.2 预分解窑的精细操作 2.2.1 风、煤、料和窑速的配合 2.2.1.1 系统用风
操作好预分解窑，风、煤、料和窑速的合理匹配 是至关重要的。如喂多少煤，也就决定了系统的排 风量。系统用风为煤粉的充分燃烧提供了足够的氧 气，并使物料在预热器中充分悬浮。风量的控制取 决于煤量的大小和系统生产能力。在低负荷生产能 力下，首先应保证悬浮预热器在最低限时的工作风
量，此时可通过适当加大过剩空气系数，而不要过分 强调风与煤的匹配，应重视风与料的关系；当满负荷 生产时，由于煤的充分燃烧所需空气量已达到预热 器、分解炉等设备的设计工作风量，所以，风量控制 的主要依据是只要保证煤粉完全燃烧，而不需要太 多的过剩空气。几种用风及操作原则介绍如下，供 参考。
- 30 -
2010 年第 4 期
陈 民，等：5 000 t/d 熟料生产线预分解窑的精细操作
生产技术
控制窑内物料填充率在合适范围内（通常为 8%~ 13%）。此外，窑系统操作过程中，还有很重要的一 点就是控制好窑及分解炉的平衡，使这两个既相对 独立又密切相关的热工系统单元能够各司其职、合 理匹配。
（4）窑炉用风的匹配：正常生产工况下，如果窑 尾温度较高，窑头负压较大，这说明窑内通风量大， 若分解炉用煤量增加时，炉温仍上不去，而且还有所 下降。此时可适当提高三次风阀开度，并相应增加 炉煤，提高 CaCO3分解率。若窑尾温度高，分解炉出 口温度、三次风温、C5 进口温度都高，窑电流却不升 高,窑尾喂煤量不易增加，造成窑炉煤比例失调，系 统 CO 浓度上升等，严重时窑内火焰返火；这说明窑 内用风量小，炉用风量大，此时应关小三次风阀开 度，使分解炉风量减少，防止煤粉后燃。若窑尾温度 高，窑内形成低温火焰且较长，烧成带温度降低，窑 头、窑尾负压大等，这说明窑内通风量过大，而分解 炉风量小，此时应开大三次风阀，调整窑内通风量。
0 前言
预分解窑的生产操作过程实际上是一个系统热 平衡与物料平衡建立的过程，并应确保烧成设备发 热能力的平衡稳定，保持烧结能力和预烧能力的平 衡稳定。在操作过程中把握好预热（C1 出口温度）、 分解（炉温 CaCO3——CaO+CO2）、固相反应、熟料烧 成（C2S+CaO——C3S）这几个主要工艺过程。我公司 50000 t/d 熟料生产线烧成系统的主要配置有：双系 列五级旋风预热器带 TSD 分解炉，Φ4.8 m×72 m 回转 窑、天津仕名四通道喷煤管、TC 型充气梁篦冷机等， 现根据我们的生产实践经验，就该类规模窑系统的 精细操作技术作一总结与探索。
（2）二次风：它的作用是保证煤粉中碳的燃烧， 另外保证物料在预热器悬浮。二次风操作的重点 是：一是力求多用；二要控制较高的二 次 风 温 度 （1 000 ℃以上）；三是要充分利用篦冷机回收热并兼 顾三次风温。
（3）三次风：它主要是供给分解炉煤粉燃烧所 需的氧，并保证分解炉合理的流场分布。目前系统 多采用大窑门罩，其目的是提高三次风温（达 900 ℃ 左右）。三次风操作原则是：在系统拉风一定的条件 下，合理调整三次风阀门开度，保证窑、炉用风平衡， 兼顾分解炉特性的发挥；同时要特别注意三次风阀 磨损变形等引发的窑炉用风不平衡等工况的出现。 如果窑和分解炉用风的分配不均，很容易出现塌料、 窜料，以及降低入窑碳酸钙的分解率、加重回转窑的 热负荷和影响熟料产质量等不良情况的出现。
预分解窑存在着窑前加煤与分解炉加煤的比例 问题。分解炉喂煤量应根据预热器喂料所需预热和 分解热量以及系统的热效率来确定；若炉喂煤量过 多，将使炉后系统温度偏高，热耗增加，甚至引起系 统结皮堵塞。窑前用煤量则应根据入窑生料量、碳 酸钙分解率及要求的熟料 f-CaO 控制指标等因素来 确定。窑前用煤量偏少，烧成带温度会偏低，物料烧 不熟，熟料立升重低、f-CaO 量高；窑前用煤量过多， 窑尾废气带入分解炉热量过高，势必减少分解炉用 煤量，致使入窑分解率降低，分解炉不能发挥应有的 作用。同时窑的热负荷高，耐火材料寿命短，窑运转 率较低，从而降低回转窑的生产能力。通过生产实 践 ，认 为 窑 、炉 用 煤 比 例 为（40% ~45％）:（60% ~ 55％）最为理想。在实际操作中，应该注意以下二方 面。
（1）一次风：由煤风和净风构成，它的作用是输 送煤粉和帮助煤挥发燃烧，保持火焰形状。一般认 为煤粉挥发分燃烧所需的理论空气量即为一次风 量，所以一次风用风原则是：对难着火的煤采用较低 的一次风量，对易着火的煤一次风量可大一些；预分 解窑一次风量一般占系统总风量的 7％以下。因此 操作中应依据煤的品质调整一次风量，并在满足燃 烧的前提下力求较低的一次风量，以提高燃烧空气 的温度，保证煤粉燃烧温度和燃烬度。
正常满负荷生产时，风量的调节主要取决于煤 量的大小，调节时可参考系统废气中的氧含量及一 氧化碳含量这二个参数的变化。煤量的调节则主要 参照系统的温度，使系统平衡温度维持在一个合理 范围内。喂料量的调节通常只在系统工况大波动时 采用，它对系统影响最大。窑速的调节较为灵活，主 要调控的目的是控制物料在窑内的合理停留时间，