新型預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)在硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　二、預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)運(yùn)用路線

　　新型的預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)在普通水泥生產(chǎn)工藝已運(yùn)用得普遍成熟，并根據(jù)不同的原燃料，分解爐的型式會(huì)有所變化，以適應(yīng)不同工廠的原燃料狀況。

　　硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)原料主要是鋁礬土、石灰石和石膏，三種原料配合比例：

　　礬土為34～40%,石灰石為45～50%,石膏配合比例為15～19;硫鋁酸鹽水泥熟料的礦物組成及形成過程也不盡相同，硫鋁酸鹽水泥熟料的燒成溫度為1350±50℃，比普通水泥熟料稍低，同時(shí)要控制S0₃的揮發(fā)量。因此預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)中必須充分考慮上述因素。

　　1、分解爐

　　分解爐的型式很多，有在線和離線兩種類型。根據(jù)硫鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)特點(diǎn)，我們認(rèn)為一般宜采用在線爐。分解爐設(shè)計(jì)需從延長(zhǎng)料氣停留時(shí)間、強(qiáng)化流動(dòng)形式、改善爐內(nèi)環(huán)境氣氛等方面著手，特別要注意適應(yīng)性強(qiáng)的問題。地方廠的原燃料情況復(fù)雜，質(zhì)量差是客觀存在。除要求工廠盡量做到均勻搭配，適量存放，例如簡(jiǎn)易的均化堆棚均化措施外，設(shè)計(jì)上針對(duì)偏差的煤質(zhì)，相對(duì)變化大一些的范圍，考慮爐子的適應(yīng)性是必要的。所謂適應(yīng)性強(qiáng)一是要針對(duì)改造廠的基本煤質(zhì)，二是有變動(dòng)靈活的可能性如：入爐料量的分配可調(diào)性，喂煤點(diǎn)位置及數(shù)量的可變性；三是最好為純空氣點(diǎn)燃，部分純空氣燃燒，同時(shí)充分利用窯氣。

　　我們?cè)O(shè)計(jì)的分解爐的具體特點(diǎn)：

　　分解爐采用噴騰流（窯氣）與旋流（三次風(fēng)）形成的復(fù)合流，兼具噴騰流與旋流的特點(diǎn)，二者強(qiáng)度的合理配合促使物料在分解爐錐體處充分分散。

　　·分解爐中部設(shè)置縮口，可以增大縮口下部物料的回流量并改善上部物料的分布，有利于延長(zhǎng)物料停留時(shí)間。

　　·在分解爐與C5之間設(shè)置較長(zhǎng)的鵝頸管，補(bǔ)充分解爐功能，延長(zhǎng)氣體和物料的停留時(shí)間。

　　2、預(yù)熱器系統(tǒng)

　　最大限度換熱，盡量低的流體阻力，盡量省的基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠是對(duì)預(yù)熱器的基本要求。據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有生產(chǎn)資料統(tǒng)計(jì)，采用五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器約比四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的出口廢氣溫度降低40℃左右，可降低熟料燒成熱耗約125kJ/kg.采用四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解系統(tǒng)，入窯生料分解率為80%～85%.而采用五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解系統(tǒng)，入窯生料分解率為90%～95%.所以，采用五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯，產(chǎn)量要比采用四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯高5%～1 5%.因此，目前普通水泥生產(chǎn)基本采用五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器。對(duì)于硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)，其分解爐出口溫度一般較普通水泥生產(chǎn)低60～8O℃，因此對(duì)于小型中空窯改造為節(jié)省投資可采用四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器，中大型回轉(zhuǎn)窯宜采用五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器。

　?。?）高效低阻是預(yù)熱器設(shè)計(jì)的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)將國(guó)內(nèi)外大型設(shè)計(jì)中已經(jīng)成熟應(yīng)用的技術(shù)，運(yùn)用于硫鋁酸鹽水泥預(yù)熱器設(shè)計(jì)之中。主要特點(diǎn)如下：

　　·旋風(fēng)筒采用三心270°包角、大偏心的蝸殼形式，將氣流平穩(wěn)引入旋風(fēng)筒，兼顧高效與低阻；

　　·在C1錐體和渦殼中分別設(shè)有反射錐和導(dǎo)流板，減少系統(tǒng)外循環(huán)量；

　　·旋風(fēng)筒錐體部分設(shè)計(jì)成斜錐，減少因氣流折向而造成錐體底部物料的二次飛揚(yáng)；

　　·進(jìn)風(fēng)口采用等角度變高度的切角五邊形，順應(yīng)流體運(yùn)動(dòng)方向，減少進(jìn)口氣流與回流相撞，降低流體阻力損失，提高分離效率。

　　·出風(fēng)口設(shè)置“脈動(dòng)”風(fēng)管，避免低風(fēng)速下物料短路，增強(qiáng)物料的分散和換熱。

　?。?）聯(lián)接管道與旋風(fēng)筒組成的換熱單元里，氣固熱交換主要在管道，阻力損失也相當(dāng)一部分在管道。為增加處理能力和延長(zhǎng)氣固停留時(shí)間，也為降低實(shí)際生產(chǎn)阻力，管道風(fēng)速適當(dāng)降低。在有撤料裝置能使粉料分散的管道內(nèi)，風(fēng)速可在大于12m/s、小于16m/s的范圍內(nèi)（過去的數(shù)據(jù)是16<v<24）。

　　（3）采用新型的鎖風(fēng)閥、撒料裝置和防堵清堵設(shè)施，在主體設(shè)備確定后，這些都是關(guān)鍵的小設(shè)備，起到事半功倍的作用，必須用新技術(shù)裝備。

　　（4）改造后的各級(jí)料管尺寸、走向角度也要給予關(guān)注，以保證料流順暢，生產(chǎn)穩(wěn)定，事故少。盡量使溜角大于65°或不小于60°，這對(duì)硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)尤為重要。

　?。?）用大型國(guó)產(chǎn)化預(yù)分解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和加工技術(shù)，強(qiáng)化密閉堵漏和保溫隔熱，解決中小型系統(tǒng)廢氣帶走熱和胴體散失熱損失大的嚴(yán)重缺陷。強(qiáng)調(diào)襯料性能和砌筑質(zhì)量的重要。

　?。?）不必要求過高的自動(dòng)化水平，但必要的儀器儀表必須齊備好用，能反映系統(tǒng)狀況，方便操作。

　　3、關(guān)于回轉(zhuǎn)窯的問題

　　由于預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)和強(qiáng)化，提高了入窯物料分解率，相同產(chǎn)量時(shí)窯的負(fù)荷大大減輕。如果技改可沿用原有窯體尺寸，不必改動(dòng)而達(dá)到增產(chǎn)目的。但應(yīng)注意窯速范圍，中空窯一般不超過1.5r/min.采用預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)改造為NSP窯必須根據(jù)需要核算應(yīng)有的傳動(dòng)功率，調(diào)整窯速范圍，最高窯速達(dá)到4.5r/min為宜。一般需更換電機(jī)減速機(jī)。

　　關(guān)于窯頭窯尾即使在窯規(guī)格不變的情況下，仍需對(duì)涉及的部位進(jìn)行相應(yīng)的變動(dòng)。如窯尾煙室喂料斜坡的變動(dòng)；冷卻機(jī)、燃燒器、三次風(fēng)管等牽涉窯頭罩的變動(dòng)；窯頭窯尾密封及護(hù)板的改進(jìn)完善等等。建議由窯頭抽取三次風(fēng)更有利，一則大窯門的砌筑難度相對(duì)比大型小，二則也是主要的三次風(fēng)溫可提高約200℃，計(jì)算約相當(dāng)于增加10%的分解爐燃料量，對(duì)預(yù)分解有利，尤其對(duì)硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)有利。

　　4、關(guān)于冷卻機(jī)的選型

　　冷卻機(jī)的配套完好是采用預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)后新型干法窯增產(chǎn)節(jié)能的關(guān)鍵因素之一，一般國(guó)內(nèi)硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)線的冷卻機(jī)型式為單筒冷卻機(jī)，使用效果不太令人滿意。冷卻效率和熱回收效率低，熱損失大，妨礙了窯系統(tǒng)產(chǎn)能的發(fā)揮。為確保冷卻機(jī)的性能與技改后窯系統(tǒng)指標(biāo)相適應(yīng)，并保證供應(yīng)窯及預(yù)分解系統(tǒng)所需的高溫助燃空氣，冷卻機(jī)建議采用如下方案：

　?。?）小型生產(chǎn)線一般可以采用單筒冷卻機(jī)。單筒冷卻機(jī)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，單位熟料冷卻電耗低，不造成廢氣。缺點(diǎn)是，熟料的冷卻速度較慢，出機(jī)熟料的溫度較高，二次空氣進(jìn)風(fēng)不均勻，影響火焰的穩(wěn)定性。特別對(duì)于硫鋁酸鹽水泥熟料，由于燒成溫度較低，立升重只有800～1000,有相當(dāng)數(shù)量的細(xì)粉，使用單筒冷卻機(jī)會(huì)造成窯頭飛灰嚴(yán)重，影響窯內(nèi)看火。為了仔細(xì)觀察窯內(nèi)情況，有時(shí)需要將冷卻機(jī)停機(jī)觀察，頻繁的停開冷卻機(jī)回造成機(jī)械磨損和電器的損壞，影響冷卻機(jī)的使用壽命；而長(zhǎng)時(shí)間的停冷卻機(jī)會(huì)造成煙室的堵塞，影響窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為節(jié)省投資，建議小型生產(chǎn)線可以采用單筒冷卻機(jī)，但需采用新型高效式，內(nèi)部揚(yáng)料裝置的結(jié)構(gòu)形式采用組合式，采用耐熱、耐磨材質(zhì)和抗熱震性好的襯料，采用斜坡式進(jìn)料，新型結(jié)構(gòu)的熱端密封。

　　（2）中大型生產(chǎn)線宜采用篦式冷卻機(jī)。硫鋁酸鹽水泥的燒成系統(tǒng)過去很少采用篦式冷卻機(jī)，是因?yàn)檎J(rèn)識(shí)上存在誤區(qū)，認(rèn)為硫鋁酸鹽水泥熟料中微小顆粒過多，會(huì)造成蓖式冷卻機(jī)的堵塞，從而影響窯內(nèi)的氣氛和熱工制度。通過實(shí)踐證明，這種觀點(diǎn)是不對(duì)的，影響了硫鋁酸鹽水泥企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。

　　其優(yōu)點(diǎn)為：①篦冷機(jī)熱效率高，出機(jī)熟料溫度低，供分解爐三次用風(fēng)溫度較高。熟料出冷卻機(jī)的溫度小于80℃，大大低于單筒冷卻機(jī)120～150℃的水平，為熟料的急冷創(chuàng)造了有利的條件，使熟料的質(zhì)量有所提高。同時(shí)，大大減輕了水泥磨的負(fù)擔(dān)，對(duì)防止水泥中石膏的脫水和提高磨機(jī)的產(chǎn)量均有很好的作用。

　?、诟G頭環(huán)境好，第三代篦式冷卻機(jī)，料層厚，流動(dòng)性好，避免了細(xì)顆粒熟料導(dǎo)致的料層浮動(dòng)現(xiàn)象。只要采取縮短集料斗下電動(dòng)密封閥門卸料間隔的措施，不會(huì)造成冷卻機(jī)的堵塞。因此不存在某些專家擔(dān)心的“硫鋁酸鹽水泥熟料中的細(xì)顆粒飛揚(yáng)入窯，使窯內(nèi)清晰度下降，影響看火”的問題。

　?、郛a(chǎn)量高；篦式冷卻機(jī)的產(chǎn)量較高，完全可以滿足生產(chǎn)1000噸/日硫鋁酸鹽水泥的需要。因此，建議今后在新建或改、擴(kuò)建大中型硫鋁酸鹽水泥廠時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用篦式冷卻機(jī)。

　　5、關(guān)于煤的計(jì)量及燃燒裝置

　　目前很多廠煤粉計(jì)量系統(tǒng)多采用沖板流量計(jì)，甚至利用雙管絞刀的轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)量由于該設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致計(jì)量失準(zhǔn)，入窯煤量忽大忽小，影響了產(chǎn)品的產(chǎn)質(zhì)量。煤粉燃燒裝置多采用國(guó)產(chǎn)化簡(jiǎn)易多通道噴煤管，甚至還有用單通道噴煤管。這不僅影響燃燒效率，而且也進(jìn)一步影響到產(chǎn)品的產(chǎn)質(zhì)量。由此我們建議：

　?。?）分解爐喂煤及回轉(zhuǎn)窯喂煤計(jì)量設(shè)備都采用轉(zhuǎn)子秤，煤的輸送采用引進(jìn)技術(shù)國(guó)內(nèi)生的鎖風(fēng)螺旋泵。并采用微機(jī)調(diào)整和監(jiān)控喂煤量的大小，從而保證了喂煤的穩(wěn)定。

　?。?）窯頭必須采用多通道噴煤管是新型干法窯的操作要求之一，便于火焰的調(diào)整，以及對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)。實(shí)踐證明，使用新型多通道燃燒器相對(duì)單通道將節(jié)約煤耗5～10%.

　　三、應(yīng)用實(shí)踐

　　1、XT水泥公司Φ2.5/2.2×45m中空回轉(zhuǎn)窯原產(chǎn)量為5t/h,標(biāo)煤耗為260kg/噸熟料：運(yùn)用預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)改造后產(chǎn)量提高到11t/h,標(biāo)煤耗為130kg/噸熟料。停產(chǎn)改造45天。

　　2、AD水泥公司Φ1.9/1.6×36m中空回轉(zhuǎn)窯原產(chǎn)量為2.5t/h,標(biāo)煤耗為310kg/噸熟料，運(yùn)用預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)改造后產(chǎn)量提高到6.5t/h,標(biāo)煤耗降為170kg/噸熟料。停產(chǎn)改造40天。

　　四、結(jié)束語