谈干法回转窑水泥生产线熟料产量的提高

谈干法回转窑水泥生产线熟料产量的提高

一、技术进步，回转窑熟料产量在不断提高

水泥生产工业，干法回转窑生产线大致经历四个阶段：干法中空窑生产线；立筒预热器回转窑生产线；旋风预热器回转窑生产线和预热预分解窑生产线。不同的时代，科学技术的不断进步，水泥生产工艺的不断改进，使回转窑的熟料产量在不断提高。例如：φ2.5m中空窑生产线台时产量5t/h，加上立筒预热器后产量达到7.5t/h，产量提高近50%，当加上预分解系统后，产量达到20t/h左右，产量翻倍增长。φ3m中空窑生产线日产量为300t/d，加上五级预热器后，产量达到600t/d，变为预热预分解窑生产线后，产量达到1000t/d左右。

随着新型干法窑外分解技术的不断深入研究和创新，同规格的回转窑在不同时期，不同的技术条件下，产量出现较大差异，我国在上世纪80年代至90年代建设了一批2000t/d干法窑外分解生产线，当时采用的回转窑均为φ4×60m。时至今天φ4×60m回转窑均出现在2500t/d生产线上。表1为笔者统计的近几年新建的一部分2500t/d生产线情况。

90年代初，我国自己开发的4000t/d大型窑外分解烧成系统建在唐山冀东水泥集团，回转窑规格为φ4.7×75m。经过十余年冀东集团对该生产线的不断改进，现在熟料产量已达到4800t/d，提高产量近20%。技术的不断进步使我们看到目前我国现存的大批水泥生产线均存在产量低，能耗高现象，有很大潜力待挖掘。新建的水泥生产线就回转窑而言与国外先进的预分解窑相比，在产量上仍存在一定的差距。笔者认为预分解回转窑生产线产量进一步提高的空间是相当大的。

二、关于预分解窑产量的计算公式

有关预分解窑生产能力的计算公式有很多，其中：日本T—14报告公式：G=1.38Vi0.641（相关系数r=0.868，n=24）；日本水泥协会公式：G=0.230D1.5L；日本池田公式：G=2.85Di2.88；南京化工大学公式：G=1.5564Di3.0782；G=0.2725D2.680L0.48912

G=0.15362Vi0.97422；G=0.37743Di2.518L0.51861；李昌勇推荐公式：G=0.88Vi1.08（r=0.99987，n=80）G=0.682 Di3.018L0.254。

上述这些公式在不同的历史时期对新型干法回转窑生产线的设计和生产起到了重要指导作用，但是随着技术的进步这些公式对今天的设计和生产的指导作用逐渐在削弱，新的计算公式应运而生。

南京水泥工业设计院新推出的公式：G=8.495D2.382L0.8601；G=53.5Di3.14；天津水泥工业设计院熊会思推荐的公式：G=KDi3（K=50～60）。

笔者按照熊会思推荐的公式统计计算几种规格回转窑的理论产量（见表2）。通过表2可以看出熊会思推荐的公式计算出的预分解窑产量的数值基本符合当今我国预分解窑发展的现状。

那么预分解窑产量的提高在理论上还有多大空间呢？

我国水泥行业资深老水泥专家赵静山先生多年从事预分解窑的研究和开发，大胆实践，不断创新。推出新的预分解窑产量的计算公式：（1）从窑的物料输送原理推导G=KsDr3 （2）从窑的发热能力推导G=2230664Dr2V o/Qyr式中：G—产量，kg/h；Ks—系数，一般在5000～6000范围；Dr—回转窑热端有效内径，m；Vo—回转窑燃烧带烟气流速，m/s；Qyr—回转窑热耗，kcal/kg-cl。

笔者按照G=KsDr3计算公式统计计算几种规格的回转窑产量数值（见表3）。分析表3的数值，可见以φ4m窑为例按当代2500t/d产量比较，最保守的产量差距也在1500t/d，相差近60%，我们可以把表3的数值作为下一步奋斗的目标。

三、应用新技术，不断创新，提高产量，降低能耗

笔者曾经同赵静山先生在一起工作一段时间，在此期间不断进行技术创新，应用自己开发的具有自主知识产权的预热预分解技术和“RSF”预分解系统装备，对落后的水泥生产线进

行创新改造。几年来已完成十余项改造工程，效果十分明显。φ2.5m中空窑改造后台时产量达到25t/h。φ3m窑改造后产量达到1500t/d。φ3.2m窑改造后产量达到1600t/d。φ3.8×52.69m 窑达到最高产量2850t/d。

我们的技术理论是：水泥熟料煅烧工艺设计应以求得最高换热效率为基础，并以水泥熟料煅烧工艺系统的热平衡取得最大换热效率为目的。技术创新点：在于以煅烧系统设计替代单个设备的设计，并以回转窑的发热能力和物料的输送能力确定窑产量为基础，设计窑外预分解水泥熟料煅烧工艺设备。

“RSF”预分解系统为五级单系列预热器和“RSF”管道式分解炉。

吉林松江水泥厂2500t/d熟料生产线改造工程采用φ3.8×52.69m回转窑和“RSF”五级单系列预热预分解系统。投产后最高产量达到2850t/d，正常产量在2500t/d以上。据笔者考证在2500t/d生产线上用φ3.8m直径的窑属国内首创。若按2800t/d产量计算，回转窑有效单位容积产量是5.77t/m3.d。目前国际上最好生产线回转窑有效单位容积产量在6.0t/m3.d左右，而国内最好指标在5.0t/m3.d左右。可见5.77t/m3.d指标是国内先进水平。

用我们创造的成绩和上述表3的数值相比，φ3.0m窑已经超过下限指标，距离上限指标还差250t。φ3.2m窑距离下限指标还差230t，距离上限指标还差近600t。φ3.8m窑距离下限指标还差近500t，距离上限还差近1000t。表3 的目标距离我们并不遥远，只要我们不懈努力一定会实现的。

多年的不断探索，不断实践，大胆创新。我们改造的生产线的产量指标在不断刷新。所以笔者认为再经过若干年的研究和探索，实现新型干法窑生产线更高产量的目标一定会达到。

四、未来实践的设想

水泥生产系统是一项综合的系统工程，不能仅发挥单一的某一系统的功能，所以只有在同时发挥回转窑系统和预热预分解系统的功能时（相应的其他配套技术发展也应跟上），系统才能可望达到更高的理想产量。

1.优化设计预分解系统。应用现代科学理论，指导新型悬浮预热，分解炉系统的研究开发和优化工程。目前已开发出许多不同形式的高效低压损预热器和新型分解炉，以满足不同原、燃料特性和工艺特性要求。不仅有利于提高燃料燃烧效率和燃尽率，并可保证物料在其中充分分散，均匀分布，提高气固换热效率，入窑物料分解率，以及全窑系统的热效率。为回转窑优质、高效、低耗提供充分保证。

2.提高回转窑烧成带截面热负荷，即通过提高窑头的用煤量，挖掘回转窑的生产能力。从热工方面考虑，回转窑的实际生产能力主要受截面热负荷，截面风速，工作温度这几个参数的影响。特定的原料和特定的率值下，熟料的烧成温度和烧成时间是一定的，而截面热负荷与截面风速又是相互关联的，所以影响回转窑产量的最主要参数是截面热负荷。

3.提高分解炉的烧煤量，以充分发挥预热分解系统的功效。在不断增加窑头喷煤量的情况下，继续增大分解炉内的喷煤量，达到总用煤量的75%左右，提高生料入窑温度。

4.应用高效、先进的篦式冷却设备，既可保证出窑高温熟料聚冷，提高熟料活性，也优化了熟料冷却机作为热回收装备的功能，使炽热熟料进入篦冷机后实现急冷的同时又提高了热回收效率，从而可将入窑二次风温和入炉三次风温再提高一个档次，这对入窑及入炉燃料燃烧，优化全窑系统热工制度，降低热耗亦起到巨大作用。吉林松江水泥厂2500t/d生产线改造工程就是应用先进、高效的篦式冷却机，入炉三次风温最高达到1000℃以上，所以该生产线使用φ3.8m直径回转窑产量能达到2800t/d与入炉三次高温风是分不开的。

5.相应的其它配套技术的发展也是十分重要的。这包括燃料和生料均化技术水平，自动化控制水平，耐火材料研制水平，设计和生产操作技术水平等。没有这些配套技术的发展和进步完成提高回转窑产量大幅增长是不可能的。