窯內(nèi)風(fēng)、煤、料的合理匹配

新型干法預(yù)分解窯工藝流程主要包括：燃燒：各種氣、固、液的化學(xué)反應(yīng)；傳熱過(guò)程；物料的輸送過(guò)程；冷卻過(guò)程等。每個(gè)過(guò)程都與窯系統(tǒng)中的風(fēng)、煤、料有著密切的關(guān)系，其中用煤量取決于喂料量，系統(tǒng)用風(fēng)量取決于用煤量．而喂料量又取決于風(fēng)、煤構(gòu)成的煅燒狀況，風(fēng)、煤、料之間相互關(guān)聯(lián)，相互制約。因此風(fēng)、煤、料之間的合理匹配是穩(wěn)定燒成系統(tǒng)的熱工制度、提高窯的快轉(zhuǎn)率和系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，是窯產(chǎn)量高、質(zhì)量好及煤粉消耗少的關(guān)鍵所在。     

本項(xiàng)目針對(duì)國(guó)內(nèi)某廠實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題．在重要進(jìn)出風(fēng)口進(jìn)行熱工標(biāo)定，根據(jù)窯爐內(nèi)煤粉燃燒的特點(diǎn)，從實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)出發(fā)，著重分析窯爐風(fēng)、煤、料匹配關(guān)系，從而可為工廠的實(shí)際操作提供借鑒。 

1  窯爐內(nèi)風(fēng)、煤、料的特點(diǎn)   

1．1  窯爐用風(fēng)的特點(diǎn)    

 預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)由預(yù)熱器、分解爐、及其上升管  道組成，其傳熱過(guò)程主要是在上升管道內(nèi)進(jìn)行．以對(duì)  流傳熱為主。物料通過(guò)撒料器。被上升煙氣吹散并懸  浮在煙氣中迅速完成傳熱過(guò)程．預(yù)熱器的懸浮效率直  接影響到物料整體預(yù)熱效果．而懸浮效率除了生料的  細(xì)度和管道的設(shè)計(jì)上．主要由風(fēng)速影響．一般上升管  道的風(fēng)速控制在16～20m／s。預(yù)熱器的主要作用是收聚  物料，實(shí)現(xiàn)固氣相分離．其分離效率和其進(jìn)出口風(fēng)速  及筒內(nèi)截面風(fēng)速相關(guān)．風(fēng)速也影響著旋風(fēng)筒的阻力損  失，一般截面風(fēng)速控制在3 6m／s。    

 窯內(nèi)用風(fēng)主要是一次風(fēng)與二次風(fēng)。二次風(fēng)主要通  過(guò)系統(tǒng)抽風(fēng)和三次風(fēng)門來(lái)調(diào)節(jié)．一次風(fēng)則用于窯頭煤  粉的輸送和供給煤粉中揮發(fā)分燃燒所需的氧．以保證  煤粉的燃燒需要．但低溫的一次風(fēng)量占人窯空氣量也  不宜過(guò)多，否則增加熱耗。根據(jù)資料．當(dāng)一次風(fēng)量增加  到總空氣量的10％時(shí)．廢氣溫度將上升4℃．相應(yīng)熱耗  增加58．5kJ／kg。   

1．2窯爐用煤的特點(diǎn)     

分解爐內(nèi)煤粉與物料是以懸浮態(tài)混合在一起  的，煤粉的燃燒速度直接影響著分解爐的發(fā)熱能力  和爐內(nèi)的溫度．從而影響物料的分解率。影響煤粉  充分燃燒的因素主要包括：爐內(nèi)的氣體溫度：爐內(nèi)  氧氣量；煤粉細(xì)度三個(gè)方面。因此在操作上：一要提  高入爐風(fēng)溫；二要保證爐內(nèi)的供風(fēng)量：三要控制煤  粉的細(xì)度。     

通常因人窯物料的CaCO2已有85％～95％分解了．  故窯內(nèi)分解吸熱要求較低．但在操作上．要合理調(diào)節(jié)  窯頭喂煤．確?；鹧娴臒崃?qiáng)度．保證熟料煅燒的充  分性。同時(shí)防止喂煤量過(guò)大，產(chǎn)生不完全燃燒．形成還  原氣氛，使熟料中的Fes+還原成Fe2+，而產(chǎn)生黃心料、過(guò)燒料。另外．大量未燃盡的煤易被窯風(fēng)拉至窯尾燃燒，使窯尾煙室溫度過(guò)高．導(dǎo)致窯尾煙室縮口、斜坡結(jié)皮，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 

1．3窯爐用料的特點(diǎn)     

生料的易燒性是評(píng)價(jià)生料的重要工藝指標(biāo)。主要考察生料的礦物組成、化學(xué)組成、顆粒組成三個(gè)方面．分別從反應(yīng)活性、生料率值、生料細(xì)度來(lái)判斷生料大致的易燒性．分析出其在分解爐的分解溫度范圍，合理的調(diào)整喂料量的大小。是保證熟料質(zhì)量和窯況穩(wěn)定的準(zhǔn)則。    

 (1)生料的礦物組成：生料中的石灰質(zhì)組分主要為含Ca0的方解石。它的反應(yīng)活性與其類型、晶體結(jié)構(gòu)、晶體的粒度和存在的雜質(zhì)(雜質(zhì)含量高、分布廣也有助于石灰石反應(yīng)活性的提高)有關(guān)。黏土若含粗砂過(guò)多的砂質(zhì)土．易磨性及易燒性較差，盡量選用頁(yè)巖或粉砂巖作黏土質(zhì)原料有利于粉磨和熟料燒成。    

 (2)生料的化學(xué)組成：生料的主要化學(xué)組成可集中地反映在其三率值。若n過(guò)高，由于液相量顯著減少，熟料煅燒困難：過(guò)低由于液相過(guò)多，易結(jié)皮結(jié)圈，給生產(chǎn)帶來(lái)困難。若p過(guò)高，黏度大，物料難燒；過(guò)低使燒結(jié)范圍變窄，易結(jié)皮結(jié)圈。在改變n、p值時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整KH值．使配料方案合理。     

(3)顆粒組成：生料的細(xì)度和顆粒級(jí)配顯著地影響生料的易燒性．生料顆粒愈細(xì)．其表面積和反應(yīng)活性也愈大．固相反應(yīng)迅速．燒結(jié)容易。因生料的反應(yīng)速率大致上與顆粒大小成反比關(guān)系：水泥生料活性的降低與方解石和石英平均顆粒乘積的二次方的倒數(shù)成線性關(guān)系。     

根據(jù)生料的率值、細(xì)度，判斷生料大致的易燒性，結(jié)合煤質(zhì)和窯況．合理的調(diào)整喂料量的大小，是保證熟料質(zhì)量和窯況穩(wěn)定的準(zhǔn)則。 

2  窯爐內(nèi)風(fēng)、煤、料的匹配關(guān)系     

預(yù)分解窯系統(tǒng)的風(fēng)、煤、料的匹配關(guān)系比較復(fù)雜．不同的生料在煤質(zhì)與窯況不變的情況下需要分解爐中相應(yīng)的溫度匹配．不同窯頭用風(fēng)與分解爐用風(fēng)對(duì)煤粉燃燒的影響也不相同，在窯操作中，應(yīng)注意風(fēng)的分配、窯爐用煤量的比例．并兼顧整個(gè)系統(tǒng)風(fēng)、煤、料的匹配關(guān)系，為工廠優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗打下基礎(chǔ)。     

在窯操作中，通過(guò)窯尾壓力、窯頭壓力、預(yù)熱器各級(jí)筒壓力、篦下壓、C1出口溫度、C5出口溫度、分解爐溫度、筒體溫度、三次風(fēng)溫、二次風(fēng)溫、窯尾電收塵C0濃度、C3處CO濃度來(lái)反映風(fēng)、煤、料的情況，綜合生料率值、熟料報(bào)樣來(lái)調(diào)整喂料量、喂煤量及各處用風(fēng)的大小。 

2．1  分解爐內(nèi)風(fēng)、煤、料的匹配    

 分解爐是預(yù)分解系統(tǒng)的核心部分．承擔(dān)著預(yù)分解窯系統(tǒng)中煤粉燃燒、氣固換熱和碳酸鹽分解任務(wù)．使人窯生料的分解率達(dá)到90％以上．從而大大提高回轉(zhuǎn)窯單位有效容積的產(chǎn)量。分解爐匯聚著來(lái)自窯內(nèi)含氧量低的窯風(fēng)和來(lái)自冷卻機(jī)含氧量高的三次風(fēng)．氣氛較為復(fù)雜，煤粉在此分散、燃燒，分解爐與窯把握好風(fēng)的分配，具體情況如下：    

 (1)當(dāng)喂人窯頭和分解爐的煤量不變時(shí)．窯內(nèi)通風(fēng)量增加，拉長(zhǎng)燒成帶，將導(dǎo)致燒成帶溫度下降，同時(shí)影響窯尾溫度。三次風(fēng)量減少。使三次風(fēng)速降低，易造成風(fēng)管積灰，且影響爐內(nèi)煤粉燃燒．C5筒出口溫度與分解爐出口溫度可能出現(xiàn)倒掛．產(chǎn)生不完全燃燒．極易造成結(jié)皮、堵塞。    

 (2)當(dāng)喂人窯、爐煤量不變時(shí)，窯內(nèi)風(fēng)量少，煤粉在窯內(nèi)燃燒不完全。會(huì)造成燒成溫度低．窯內(nèi)出現(xiàn)還原氣氛。同時(shí)，過(guò)量的空氣進(jìn)人分解爐將降低爐內(nèi)溫度．特別是三次風(fēng)溫較低時(shí)．降低了生料人窯的分解率，從而加重了窯的熱負(fù)荷。    

 因此．在生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際情況．及時(shí)調(diào)整各參數(shù)。一般當(dāng)預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)物料懸浮不好．出現(xiàn)塌料、窯頭返火、C1筒出口溫度偏低時(shí)．說(shuō)明系統(tǒng)總風(fēng)量不足，應(yīng)適當(dāng)開(kāi)大系統(tǒng)排風(fēng)；反之，當(dāng)C，筒出口溫度偏高，系統(tǒng)負(fù)壓增大時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)總風(fēng)量過(guò)大．應(yīng)適當(dāng)關(guān)小系統(tǒng)排風(fēng)。在風(fēng)量分配上．當(dāng)人爐二次風(fēng)量大．窯內(nèi)用風(fēng)量小一般表現(xiàn)為窯尾溫度和分解爐出口溫度偏高，此時(shí)應(yīng)關(guān)小三次風(fēng)閥門開(kāi)度．使窯內(nèi)風(fēng)量相應(yīng)增大；反之，人爐三次風(fēng)量小，窯內(nèi)用風(fēng)量大的一般表現(xiàn)為窯尾溫度偏高．C5筒出口溫度與分解爐出口溫度可能倒掛．且窯內(nèi)火焰長(zhǎng)，窯頭和窯尾負(fù)壓較大．此時(shí)應(yīng)開(kāi)大三次風(fēng)閥門開(kāi)度，使窯內(nèi)通風(fēng)量相應(yīng)減小。    

 針對(duì)分解爐的特點(diǎn)．在喂料量(360t／h)、喂煤量(窯用煤量lO．Ot：／h，爐用煤量16．5t／h，窯爐用煤比38：62)以及窯尾高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等都不變的情況下，單純進(jìn)行了調(diào)整三次風(fēng)門開(kāi)度的試驗(yàn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定三次風(fēng)、二次風(fēng)、C1與C4處溫度的變化及預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)氣壓和C0濃度、O2濃度的變化，了解分解爐內(nèi)煤粉的燃燒和生料分解狀況。熱態(tài)檢測(cè)如表1所示：從表1可以看出．當(dāng)三次風(fēng)門開(kāi)度減小或增大時(shí)，對(duì)生料分解率的變化有一定的影響．這是因?yàn)槿物L(fēng)門的變化使分解爐內(nèi)煤粉的燃燒氣氛產(chǎn)生變化，這從開(kāi)度變化前后C0濃度和0，濃度的改善可以看出。一般對(duì)三次風(fēng)門的開(kāi)度調(diào)控不易過(guò)大．要綜合考慮出冷卻機(jī)后熱風(fēng)的分配問(wèn)題．這點(diǎn)已在上文中討論過(guò)。從表l中看出因?yàn)槿物L(fēng)門的增大，生料分解率提高后，對(duì)窯的負(fù)荷減輕．使熟料的煅燒效果優(yōu)化，進(jìn)而影響三次風(fēng)溫、二次風(fēng)溫，三次風(fēng)溫、二次風(fēng)溫的增加一方面提高窯系統(tǒng)的熱利用率．另一方面對(duì)分解爐中生料的分解和窯中熟料的煅燒提供了更多的熱源，優(yōu)化了熱工制度。 

2．2窯內(nèi)風(fēng)、煤、料的匹配    

 窯操作上．要合理調(diào)節(jié)窯頭喂煤，調(diào)節(jié)燃燒器的直流風(fēng)、旋流風(fēng)以及燃燒器的位置，確保火焰的適宜形狀和熱力強(qiáng)度。窯燒成帶筒體溫度采用紅  監(jiān)測(cè)溫度可以判斷燒成帶窯皮的厚薄及分布情  況：同時(shí)也可判斷燒成帶熱力強(qiáng)度和燃燒器在窯  內(nèi)的位置、火焰形狀等是否合適。圖1中曲線1為采  用表2中編號(hào)1時(shí)的簡(jiǎn)體曲線．在燒成帶(離窯口  29m處左右)達(dá)到了385 qC．這是因?yàn)榛鹆^(guò)于集  中，易燒壞窯皮及耐火磚。為此可采取加大一次風(fēng)  直流風(fēng)速、減小旋流風(fēng)速、增加二次風(fēng)速等措施，  使火焰延長(zhǎng)，適當(dāng)?shù)臒蓭чL(zhǎng)度對(duì)煅燒有利。但燒  成帶過(guò)長(zhǎng)則會(huì)造成窯內(nèi)火力不集中．燒成帶熱力  強(qiáng)度難以得到保證．表2中編號(hào)2減小旋流風(fēng)速比  例，增加火焰長(zhǎng)度，合理伸長(zhǎng)了燒成帶。具體溫度  變化見(jiàn)圖1中曲線2．燒成帶溫度降到了365 cC．緩解  了紅窯事故的產(chǎn)生。

 2．3  窯爐內(nèi)風(fēng)與溫度之間的關(guān)系     

窯爐內(nèi)不同的位置需要不同的溫度．保持溫度在  合理的范圍．首先要嚴(yán)格控制煤的使用．其次要注意  風(fēng)、料的搭配。系統(tǒng)的抽風(fēng)對(duì)溫度的影響尤為明顯．溫  度對(duì)風(fēng)量也有一定反作用。    

風(fēng)速大小影響著對(duì)流傳熱系數(shù)．風(fēng)速低不能完成  預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)選粉沉降功能，易造成塌料、堵塞；風(fēng)速  過(guò)高，易使風(fēng)料換熱不充分，C1出口處溫度偏高，浪費(fèi)  熱量。     

增濕塔的出口溫度的控制是根據(jù)人塔含塵氣流  溫度的高低而對(duì)應(yīng)調(diào)整水壓大小和噴頭數(shù)量．并定  日寸檢查噴頭霧化效果．使其出口溫度控制在規(guī)定范圍。當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)．電除塵器容易結(jié)露，同時(shí)也易造成增濕塔的濕底和塔底螺旋輸送機(jī)卡死堵塞。而溫度過(guò)高則高溫粉塵比電阻高致使電除塵器收塵效果不好．從而造成污染，所以要嚴(yán)格控制。在保證生料磨運(yùn)作的情況下不易調(diào)高，過(guò)高的溫度會(huì)加大窯爐的負(fù)荷，溫度越高，氣體的密度越小，而風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速不變的情況下單位時(shí)間抽風(fēng)的體積量是恒定的，由于密度變?。鼠w積變大．單位時(shí)間內(nèi)窯系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)量的流速相對(duì)變慢．供氧量相對(duì)變少：一般增濕塔出口溫度不宜超過(guò)180℃。 

3  結(jié)論    

 總之。風(fēng)、煤、料與窯速四者之間是相互聯(lián)系又相互制約的．任何一個(gè)調(diào)整不及時(shí)或調(diào)整幅度不當(dāng)，將使整個(gè)系統(tǒng)熱工制度破壞，影響窯系統(tǒng)運(yùn)行和熟料質(zhì)量?！?dāng)風(fēng)、煤、窯速相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，喂料量的大小和生料的易燒性指數(shù)的大小決定了風(fēng)、煤、窯速是否合理．是否與當(dāng)前的喂料量相適應(yīng)。喂料量大等效于窯速太慢，風(fēng)、煤偏少；喂料量小等效于窯速太快，風(fēng)、煤偏多：料的易燒性指數(shù)大等效于風(fēng)、煤量不足，窯速較慢：生料的易燒性指數(shù)小等效于風(fēng)、煤量相對(duì)過(guò)剩。窯速偏快。當(dāng)風(fēng)、料、窯速相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，喂煤量增加等效于喂料量、抽風(fēng)量相對(duì)不足，喂煤量減少則等效于料量、風(fēng)量相對(duì)過(guò)剩，均影響熟料煅燒質(zhì)量。當(dāng)料、煤、窯速相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)排風(fēng)量增加等效于料、煤相對(duì)不足．窯速加快；抽風(fēng)量減少等效于料、煤相對(duì)偏多，窯速減慢等。這四者之問(wèn)的聯(lián)系與制約不只是上述幾個(gè)簡(jiǎn)單的方面．而是一個(gè)有機(jī)的整體，必須及時(shí)調(diào)整四者的相對(duì)大?。M力做到使系統(tǒng)均衡穩(wěn)定運(yùn)行 。