提高早期预分解窑产量的措施

提高早期预分解窑产量的措施
摘要:提高早期预分解窑产量的措施
我国在上世纪80年代引进和自行设计开发的一些预分解窑生产线，限于当时的技术水平，存在一些缺点与不足。

其中有的已在生产实践中解决，如原来的预分解窑设计为烧油或优质煤，因此分解炉偏小，许多厂已将分解炉加高加大，以改善煤粉特别是劣质煤的燃烧条件；对分解炉内气流的流速、流场分布、燃料的悬浮和燃烧，生料的悬浮和分解的研究和认识也已深化，生料入窑的分解率也逐渐提高。

但有些生产线至今仍沿用老的喷煤管，回转窑仍维持着原来较低的转速。

据报道[1]，广东地区上世纪80年代及90年代初建设的4家预分解窑的转速分别为2.87r/min、2.5r/min、3.0r/min 及2.5r/min，明显低于当今预分解窑3.0～3.5r/min的水平。

当时的喷煤管虽也是三风道的，但其一次风大多数在15%左右，而目前的三风道喷煤管的一次风量多在10%以下，一般为5%～6%。

由于一次风量减少可提高火焰温度，即提高熟料煅烧温度，而窑的转速提高可提高回转窑的产量。

因此，笔者认为通过改用一次风量小的大推力高风速喷煤管和提高回转窑转速可提高早期建设的预分解窑的产量。

1 提高预分解窑转速的技术可行性
早期建设的预分解窑窑速可以提高，其关键是目前的许多技术使预分解窑的火焰温度提高，另一个因素是分解炉技术成熟，生料入窑分解率提高。

1.1 更换新的喷煤管，火焰温度可以提高
早期建设的预分解窑所用的喷煤管一次风量占总风量的15%左右。

当今的喷煤管多为大推力、小风量、高风速的三风道或四风道喷煤管，其一次风用量最少的只占总风量的5%～6%，煤风的风速约为20m/s，而内、外风的风速达170m/s，国外有些喷煤管的外风风速更高，甚至高达350m/s，加上结构合理，黑火头短、火焰短粗、火焰温度高。

由于一次风温只有50℃左右，而二次风温一般都在1000℃以上甚至更高，一次风的减少将提高火焰温度。

加上火焰短粗，热力集中，物料煅烧温度提高，熟料形成反应速度加快。

据文献[2]，熟料烧成阶段，C3S的形成主要是CaO在高温液相中溶解以Ca2+
形式在液相中向C2S扩散来完成。

C3S形成过程中，Ca2+的扩散系数为(2.62～5.31)×10-5cm2/s，C3S 的结晶速度为5×10-5cm/s，CaO的溶解速度只有(6.95～22.5)×10-6cm/s，因此C3S的形成被CaO的溶解过程所控制。

CaO的溶解和Ca2+的扩散均与温度有关。

温度提高CaO的溶解速度加快，Ca2+的扩散速度也加快。

当煅烧温度从1400℃分别提高到1450℃和1500℃时，0.1mm粒径的CaO的溶解完毕的时间从15min分别降至5min和1.8min；0.05mm粒径的则从5.5min分别下降至2.3min和1.7min；而
0.025mm粒径的则从1400℃的3min下降至1450℃的1min。

从上述数据估计，温度每提高50℃，CaO溶解时间约减少66%，即溶解时间减少至原来的1/3。

由于CaO溶解时间缩短，C3S形成速度将大为加速。

煅烧温度提高，也使Ca2+的扩散速度加快。

如当煅烧温度从1400℃提高至1450℃时，Ca2+在饱和溶液中扩散系数从3.77×10-5cm2/s增大至5.31×10-5cm2/s，增大了40%，这意味着Ca2+在液相中扩散时间缩短了40%，也就意味着C3S形成速度加快。

C3S形成时间缩短。

因此，物料在窑内停留的时间可以缩短，回转窑的转速可以加快。

目前，新设计的预分解窑正常运行转速多在3.2r/min，甚至高达3.5r/min。

1.2 篦冷机用厚料层，提高一室风压使二次风温提高，从而提高火焰温度
篦冷机用厚料层操作，并将一室或二室的风压提高，可提高二次风温。

例如，广西鱼峰水泥有限公司[3]将篦冷机二室的风压从原来的5.6～5.9kPa提高至7.8kPa，二次风温达1000℃，三次风温达850℃。

江西万年青水泥有限公司[4]4号窑曾出现黄心料，采用厚料层并将一室风压从4.2kPa提高至4.6kPa，提高了二次风温，解决了产生黄心料的问题。

二次风温提高，使火焰温度提高，从而为加快窑速提供条件。

1.3 生料入窑分解率提高
早期建设的预分解窑，由于对分解炉内燃料的悬浮、燃烧以及生料的悬浮分解技术认识不够，致使当时的生料入窑分解率要求只大于85%即可。

随着对分解炉技术认识的深入，分解炉的操作技术日趋成熟，现在生料入窑分解率都在90%以上，不少已达95%以上。

生料入窑分解率的提高，将有利于窑的转速提高。

2 提高预分解窑转速的措施
2.1 更换喷煤管
如前所述，要想提高回转窑转速，必须用新的三风道或四风道喷煤管代替老的喷煤管。

所选用的喷煤管，其一次风量应尽可能小，最好达5%～6%。

另外，其结构应有利于火焰的调节，应该推力大，火焰短粗，这样才能提高火焰温度。

目前，耐火砖的耐火度已有较大的提高，只要维护好窑皮，短粗的火焰对耐火砖的寿命不会造成危害。

2.2 更换回转窑主传动的减速机
为提高窑速，应更换减速机的小齿轮，最好使回转窑的最高转速达3.5r/min甚至更高些。

回转窑的转速除了与火焰温度有关外，还与生料的易烧性以及配料方案有关。

各厂的情况不尽相同，应根据具体情况具体分析。

对生料易烧性好的、直径大的回转窑，转速可快些，其转速可高达3.5r/min；对生料易烧性差的、直径小的回转窑，转速宜慢些。

据介绍[3]，广西鱼峰2000t/d用无烟煤煅烧熟料生产线在调试过程中窑速保持3.5r/min，坚持薄料快转，很快达标达产。

据介绍[3]，窑速每增加0.1r/min，喂料量增加5t/h，相当于每小时产量增加3t左右，按83.3t/h熟料计，产量增加3.6%。

若按早期建设的预分解窑转速为2.8r/min计，当窑速分别提高到3.0r/min和3.2r/min时，在保持窑内物料填充率不变的前提下，台时产量可分别增加7%和14%。

按增加产量14%计，2000t/d生产线的熟料产量可达2280t/d，而日产4000t的生产线熟料产量可达4560t/d。

回转窑转速的提高还可使物料受热均匀，从而使熟料的质量均匀。

由于窑的转速加快，窑用电动机所消耗的功率也相应增大。

若原有电动机功率有一定的储备能力，可不更换，否则，应更换电动机。

2.3 其它设备的改造或更换
2.3.1 冷却机
回转窑熟料产量增加要求冷却机冷却能力相应增大。

在产量增加15%以内，若冷却机的料层
<500mm，则可将料层增加至600mm左右，而不需对冷却机进行改造。

2.3.2 煤磨系统
回转窑产量增加，若熟料热耗不变(产量增加，热耗可能会稍微降低)，要求煤粉用量增加。

煤磨的设计一般都有一定的储备能力，若产量增加幅度在15%以内，可通过降低入磨煤的粒度，改善磨机研磨体级配，降低入磨煤的水分(或提高入磨热风温度)等措施，提高煤磨产量，满足煤粉用量增加的要求。

2.3.3 窑尾排风机
更换喷煤管提高回转窑转速，熟料产量提高，要求窑尾排风能力大为增加。

更换喷煤管使一次风量减少，要求二次风相应增加。

例如，一次风从15%减少到6%，则二次风要求相应增加9%；若窑的产量增加15%，则窑尾排风机风量大约要增加24%。

通过减少系统漏风，特别是改善窑头和窑尾的密封，可望减少废气量。

是否要更换窑尾排风机取决于一次风量减少的程度和回转窑产量增加的幅度。

2.3.4 旋风筒及其连接管道
窑的产量增加使废气量增大，旋风筒截面风速和管道风速相应增大，系统阻力增加，要求窑尾风机抽力增大。

若原来设计的旋风筒截面风速和管道风速均不高，那么可通过选用保温材料(如硅酸钙板)和减薄耐火砖厚度等措施增大旋风筒有效内径，使旋风筒截面风速不致过大。

2.3.5 窑尾电除尘器
窑尾废气量增大，要求窑尾电收尘处理能力增大。

若粗略地按产量增加与废气量增加的比例相同考虑，在产量增幅<15%的情况下，可望增大废气通过电除尘器的风速而不需增大电除尘器的收尘面积。

3 结束语
我国早期建设的预分解窑生产线，窑内煅烧温度偏低，窑速偏慢，建议更换一次风量小、推力大的新型喷煤管，提高窑内煅烧温度，加快回转窑转速，以便提高其产量。

新闻来源：中国水泥网。