淺析預(yù)分解窯系統(tǒng)生產(chǎn)過程參數(shù)及調(diào)節(jié)與控制

張福海

摘 要：20世紀(jì)70年代末期，一種新型的水泥煅燒設(shè)備即水泥預(yù)分解窯在我國逐步興起，至今已成為我國水泥生產(chǎn)企業(yè)占主流的水泥煅燒設(shè)備。與傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯相比較，預(yù)分解窯系統(tǒng)生產(chǎn)過程中需要控制的參數(shù)增多，其過程控制及調(diào)節(jié)也比較復(fù)雜。文章在總結(jié)筆者多年調(diào)研類似工藝企業(yè)實際過程控制經(jīng)驗基礎(chǔ)上，對涉及預(yù)分解窯系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的主要參數(shù)及調(diào)節(jié)與控制，提出自己的觀點。

關(guān)鍵詞：預(yù)分解窯；參數(shù)；調(diào)節(jié)與控制

一、系統(tǒng)的檢測參數(shù)及其調(diào)節(jié)與控制

縱觀預(yù)分解窯全系統(tǒng)，反映在工藝線上的控制參數(shù)中，大多數(shù)都可以劃分為檢測參數(shù)（窯系統(tǒng)的檢測參數(shù)主要表現(xiàn)在溫度、壓力、電流、氣體監(jiān)測等方面）。在日常生產(chǎn)過程中，需要重點監(jiān)控的主要工藝檢測參數(shù)及相應(yīng)的調(diào)節(jié)與控制為：

1）系統(tǒng)的燒成帶溫度：預(yù)分解窯系統(tǒng)的燒成帶溫度就是處在燒成帶的物料溫度，溫度的高低，直接影響到熟料的質(zhì)量、窯系統(tǒng)的熱耗和窯系統(tǒng)的長期安全運轉(zhuǎn)，一般情況下，若發(fā)現(xiàn)窯溫過高，應(yīng)減燃料量。使物料溫度轉(zhuǎn)為正常。

2）系統(tǒng)的窯尾廢氣氮氧化物（NOx）濃度：預(yù)分解窯系統(tǒng)的窯尾廢氣氮氧化物（NOx）含量的高低與所用的原（燃）材料中的氮的含量、煅燒溫度的高低和使用的燃料品種有關(guān)，由環(huán)境保護部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局與2013-12-27共同 發(fā)布，并于2014-03-01 實施的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915

-2013）對水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)規(guī)定氮氧化物（以 NO2 計）不得超過 400 mg/m3，因此對預(yù)分解窯系統(tǒng)的窯尾廢氣氮氧化物（NOx）濃度的測量，除了掌握其含量，使其達(dá)到水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求外，還在于系統(tǒng)生產(chǎn)情況及空氣消耗比例一定情況下，水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)規(guī)定氮氧化物（以 NO2 計）的濃度同燒成帶火焰溫度有非常密切的關(guān)系，燒成帶溫度高，NOx濃度相對增加。因此，可將此同其它參數(shù)一起，綜合判斷燒成帶情況。

3）系統(tǒng)的窯尾氣體溫度：窯尾氣體溫度是預(yù)分解窯系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，結(jié)合燒成帶溫度的高低可以體現(xiàn)窯內(nèi)各溫帶熱強度分布狀況，而與最上一級旋風(fēng)筒出口氣體溫度又能表征預(yù)熱器、、分解爐的熱強度分布狀況。應(yīng)根據(jù)尾溫升高或降低的程度，合理平衡風(fēng)、煤、料三者之間的關(guān)系，使窯尾溫度納入正常的波動范圍內(nèi)。一般尾溫變化的調(diào)節(jié)范圍在900～1050℃。

4）窯尾、分解爐出口或預(yù)熱器出口氣體成分：系統(tǒng)一般都是通過設(shè)置在各相應(yīng)部位的氣體成分分析裝置檢測窯尾、分解爐出口或預(yù)熱器出口氣體（O2）的成分，通過（O2）和CO的含量多少，表明窯內(nèi)、分解爐內(nèi)或全窯系統(tǒng)燃料燃燒情況及通風(fēng)情況。一般， O2含量高，說明空氣過?；蛴械胤铰╋L(fēng)；實際生產(chǎn)中分解爐出口煙氣中O2含量控制在3.0%以下，窯尾O2含量一般控制在1.0～1.5%；而CO的存在只能說明風(fēng)量不足。

5）分解爐、窯尾和各旋風(fēng)筒出口氣體溫度：分解爐、窯尾和各旋風(fēng)筒出口氣體溫度。生產(chǎn)實際中各部位的溫度基本控制在：窯尾氣體溫度1000～1150℃、分解爐出口氣體溫度850～950℃、C1出口氣體溫度330～390℃、C2出口氣體溫度550～600℃、C3出口氣體溫度710～750℃、C4出口氣體溫度850～900℃，保證在各區(qū)段的溫度在一定的范圍，從而使整個系統(tǒng)熱工制度穩(wěn)定。

6）系統(tǒng)的窯頭負(fù)壓：在實際生產(chǎn)控制中往往會出現(xiàn)抽取二次風(fēng)的量大于冷卻機的供風(fēng)量，使窯頭負(fù)壓增大。窯頭負(fù)壓一般保持在-20±5.0Pa，決不允許窯頭形成正壓，否則窯內(nèi)細(xì)粒熟料飛出。

7）窯筒體溫度：燃料產(chǎn)生的熱量有以下幾個直接作用，其中之一就是筒體表面散熱損失即預(yù)分解窯筒體溫度。一般情況下窯筒體溫度﹤350℃。一般采用掃描溫度儀測量，通過動態(tài)掃描窯筒體各局部溫度跟蹤判斷窯內(nèi)燒成狀況，適時增減燃料，保持窯溫變動在合理范圍。

二、調(diào)節(jié)參數(shù)及其調(diào)節(jié)與控制

預(yù)分解窯系統(tǒng)檢測參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制是通過對調(diào)節(jié)參數(shù)（變量）的調(diào)節(jié)與控制來實現(xiàn)的?，F(xiàn)如今，大多數(shù)水泥生產(chǎn)企業(yè)都將生料的下料量、窯筒體的轉(zhuǎn)速、窯頭和窯尾配煤量、風(fēng)機轉(zhuǎn)速等作為調(diào)節(jié)參數(shù)：

1）生料的下料量及其調(diào)節(jié)與控制：熟料煅燒工藝是多因素相互作用相互影響的工藝過程，盡量穩(wěn)定生料的下料量，相對減少一個變量或者縮小變動范圍，保障生料連續(xù)、均勻地通過預(yù)分解系統(tǒng)。

2）窯速及其調(diào)節(jié)與控制：比較先進(jìn)的測量窯速方法是是以計算機和圖像處理相結(jié)合，動態(tài)連續(xù)的跟蹤對窯速檢測，正常窯速控制在3.8～4.2r/min。同時應(yīng)依據(jù)薄料快轉(zhuǎn)的原則。

3）噴煤量（窯頭、窯尾）及調(diào)節(jié)和控制：窯頭和窯尾配煤量不能簡單地視為加點煤減點煤的問題，要全面觀察窯尾溫度、 窯前溫度、窯頭和窯尾的負(fù)壓、窯尾的氣體成分及含量的變化等等，及時合理增減配煤量， 一般預(yù)分解窯煅燒用煤質(zhì)量要求灰分A≤30%，揮發(fā)分V在18%～30%，發(fā)熱量QDW≥5000kcal/kg，煤粉細(xì)度要求控制在8%～15%，適度調(diào)整增加窯尾分解爐用煤量和降低窯頭噴煤量，其比例控制在6：4左右。

4）風(fēng)機轉(zhuǎn)速及合理用風(fēng)：系統(tǒng)的熱工制度能夠穩(wěn)定運行，其中系統(tǒng)用風(fēng)至關(guān)重要，一是為燃料的充分燃燒供應(yīng)足夠的氧氣；二是使物料運動中的風(fēng)量風(fēng)速；三是利用熟料冷卻熱交換后的高溫空氣回窯和助分解爐燃。在生產(chǎn)中可根據(jù)實際情況，及時調(diào)整各風(fēng)量參數(shù)。

三、結(jié)語

保持預(yù)分解窯系統(tǒng)能均衡穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵在于在實際生產(chǎn)過程中能及時正確的對系統(tǒng)生產(chǎn)過程參數(shù)調(diào)節(jié)、控制，使系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)、煤、料的合理定比配合、流場分布，是體現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)良好的重要標(biāo)志。

因此，調(diào)節(jié)控制參數(shù)的目的就是要使窯系統(tǒng)經(jīng)常保持最佳的熱工制度，力求較充分地發(fā)揮窯的煅燒能力，在保證熟料質(zhì)量的前提下，最大限度地提高窯的運轉(zhuǎn)率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙應(yīng)武.過倫祥預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)技術(shù)與操作中國建材工業(yè)出版社，2008年9月.

[2] 丁奇生，王亞麗.水泥預(yù)分解窯煅燒技術(shù)及裝備化學(xué)工業(yè)出版社，2014年9月.