预分解窑精细化操作

也谈预分解窑精细化操作

1) 看火焰形状、黑火头长短、火焰亮度及是否顺畅有力，要看熟料结粒、带料高度和翻滚情况以及后面来料的多少，要看烧成带窑皮的平整度和窑皮的厚度等。

2) 操作预分解窑要坚持前后兼顾，要把预分解系统情况与窑头烧成带情况结合起来考虑，要提高快转率。在操作上，要严防大起大落、顶火逼烧，要严禁跑生料或停窑烧。

3) 监视窑和预分解系统的温度和压力变化、废气中CO 和O2含量变化和全系统热工制度的变化。要确保燃料的完全燃烧，减少黄心料。尽量使熟料结粒细小均齐。

4) 严格控制熟料f-CaO 含量低于1.0，立升重波动范围在:1300±50 以内。

5）在确保熟料产质量的前提下，保持适当的废气温度，缩小波动范围，降低燃料消耗。6）确保烧成带窑皮完整坚固，厚薄均匀，坚固。操作中要努力保护好窑衬，延长安全运转周期。

这就是对预分解水泥回转窑窑操的操作要领。最大的特点，几乎全部是定性描述，毫无可操作性。没有丰富的操作窑的经验，根本无法理解。这也正好说明水泥煅烧的复杂性。笔者认为，水泥回转窑煅烧熟料几乎可以认为是所有工业窑炉中最复杂的。笔者就预分解窑系统实现精细化操作，

1.预分解窑的复杂性

1.1原料化学成分影响

原料的化学成分对生料的分解温度，反应活性等都有重要的的影响，其中微量元素的含量在其中起着十分重要的作用，无论是从相律出发研究还是实际的测量都会发现，随着组分数的增加出现液相的温度会明显降低。众所周知的钾、钠、氯、硫对预分解窑的影响。其他，诸如钛、磷、锰、镁等元素对熟料烧成和熟料性能都有很大影响。

1.2原料矿物成分的影响

即使原料具有相同的化学成分，如果矿物组成不同，或者结晶度不同，其所含杂质多少、杂质成分、结构、分布状况等对熟料煅烧也有着很大影响对窑系统的产量、热工制度、熟料性能都会产生巨大的影响。

石灰石的矿物组成主要是方解石，其成分占95％。在预分解窑中方解石矿物结构、结构形态、结晶体完整程度及晶体大小等对熟料煅烧有着很大影响。图1为巴中地区某地石灰石，其开始分解温度740度，最大分解速度温度为860度，分解完的温度为890度。图2为峨眉山某地石灰石。500度已经有明显的分解。分解结束的温度为840度左右。两者CaCO3的含量十分接近。相同规格的分解炉，易烧性差的石灰石必然导致生料入窑分解率低，窑的产量肯定偏低。

图1 巴中黑色致密石灰石热重分析

图2 峨眉山浅灰色石灰石

砂、页岩中的石英晶体的发育状况等对生料的化学反应活性影响也很大。砂岩原料带入的燧石、晶质α- 石英结构致密, 难以磨细, 在煅烧中不易与氧化钙化合,易导致熟料f- CaO 增加和熟料后期强度下降。

1.3煤不同特性的影响

煤的灰分、挥发份不同，煤粉的燃烧速度，燃烧浓度，着火温度，发热量以及影响熟料的矿物组成等因此不同的煤质，对烧成系统有很大的影响。

1.3.1挥发过高的煤，黑火头过长，火力不集中，火焰长度过长但温度低，达不到孰料煅烧温度，导致熟料立升重低、游离钙高、安定性差、强度低。四川某厂使用挥发份30%的煤，曾导致水泥、熟料库胀库，停产的严重后果。

挥发分过低，则是无烟煤了。虽有不少厂家在使用。但对回转窑的运转周期影响较大、且熟料矿物发育不好。

1.3.2灰分与煤的发热量、结渣行、燃烧性和易磨性等均有极大的关系。很多学者做了大量的研究工作。笔者在这里简单讨论灰分与熟料质量的关系。

要得到优质熟料，优质的煤炭不可缺少。但多加发热量低的煤（灰分高），热量也是可以满足熟料烧成所需。为什么熟料强度往往偏低呢？不少人认为是灰分高带来的问

题。其实直接原因是低质煤（灰分高）在窑内不易形成煅烧熟料所需的一定长度、较高温度的高温带。

◆开发适合于高灰分煤的燃烧器、或者加入煤燃烧催化剂也是需要解决的问题。

◆采用分解炉用发热量低的低质煤、窑头采用好煤。

1.4 入窑生料的变化

生料不同的率值影响液相粘度、不同的分解率将影响窑内的热工制度。

1.5窑系统不同的特性影响

不同设计院对预分解窑系统的理解略有差别。同样规模的预分解窑系统、其旋风筒－喷煤管－分解炉―回转窑―冷却机规格尺寸不同、具有不同热力特性。

不同的热工制度会极大影响熟料的质量、烧成热耗。

1.6操作参数的范围不易确定、参数变化存在大的时滞

预分解窑窑系统热工参数存在强耦合、大时滞的特点。

◆一个参数的变化会导致多个参数的变化

◆一个参数的变化是有多个原因引起的

◆一个参数变化要很长时间才引起其他隐参数的变化

◆调节一个参数，要较长时间才能看出调节的结果

相同的生产参数在不同的企业有不同的表征结果与现象，从而造成根据现象推断操作及事故的困难。因此很难建立统一的适用于所有窑型的普遍参数变化规律。

1.7操作参数的不精确性确定性

窑系统的很多参数不易获得或者根本就无法直接获得。比如烧成带的温度、出分解炉物料的分解率。现有的设备或测不准、或误差大、或可靠性差。

有很多隐含参数无法测量例如不同点的液相量，不同点的粉尘浓度，不同点的比热容等。窑系统的热效率、各级预热器的分离效率、物料在分解炉中的停留时间更是无法及时获取。

精细操作需要对预分解窑系统准确的评价

2.预分解窑系统评价

2.1热效率影响因素

2.1.1漏风量

漏风一方面增大了系统的废气量，增加了热损耗和风机电耗，另一方面由于漏风降低了气体温度，进而降低了气固换热效率特别是各级预热器下部翻板阀及下料管的内外漏风，对气固分离效率的影响是相当明显的，据有关文献报道，当料管风的漏风量占总工作风量的10%左右时，其旋风筒的分离效率将降至零，并影响物料在筒内的流畅特性，因此我们应该认识到，预热器的漏风给我们造成的危害是相当大的漏风会使旋风筒的分离效率急剧降低，从而造成高温物料向上级旋风筒返混，扰乱了系统的正常生产，其热耗必然大大增加。

表一部分水泥厂家预热器出口温度及漏风量