我公司5000t/d線預(yù)分解窯三次風(fēng)的調(diào)整分析

賈月彩，夏珍珍，林盼盼，馮富寧（山東山水水泥集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250307）

0 前言

分解爐是新型干法預(yù)分解窯的必不可少的組成部分。在分解爐中，物料以懸浮的狀態(tài)存在于熱氣流中，此氣流量包括二、三次風(fēng)及碳酸鹽分解釋放的二氧化碳等的總和，懸浮狀態(tài)增大物料與熱氣流的接觸面積，所以分解爐中物料傳熱系數(shù)較回轉(zhuǎn)窯高2.5～10倍，傳熱面積增大1000倍以上。但分解爐內(nèi)匯聚的各氣流中只有三次風(fēng)含氧豐富，若三次風(fēng)量不足會(huì)造成物料懸浮分散性差、傳熱面積小，分解率降低。在分解爐中若分解率不足，會(huì)有更多的物料進(jìn)入窯系統(tǒng)進(jìn)行分解反應(yīng)，間接對(duì)窯系統(tǒng)造成過大的熱負(fù)荷。另外充足的三次風(fēng)量可有效提高氧氣的濃度，使煤粉在分解爐內(nèi)充分進(jìn)行輝焰燃燒[1]，提高爐溫，此為碳酸鹽礦物進(jìn)行分解的有力保證，分解率的提高可以縮短窯過渡帶的長度，又可提高燒成帶的溫度，在不增加產(chǎn)量的前提下減少窯頭喂煤量。

1 存在的問題及調(diào)整

本公司現(xiàn)有一條5000t/d的生產(chǎn)線，預(yù)熱器配置分解爐為管道型分解爐，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格Φ4.8 m×720m。三次風(fēng)管風(fēng)閥開度為40%，窯內(nèi)后過渡帶結(jié)圈嚴(yán)重，窯內(nèi)通風(fēng)受到影響。為保證產(chǎn)量，減小了三次風(fēng)閘閥開度，增加了窯頭喂煤量，窯內(nèi)及分解爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)變得更加惡劣，最終導(dǎo)致熟料煤耗高、質(zhì)量差。經(jīng)分析，造成這一系列的問題根源不是窯內(nèi)通風(fēng)不足，而是分解爐內(nèi)三次風(fēng)量不足造成分解爐內(nèi)風(fēng)速過低，物料分散性和煤粉燃燒情況差，未完全燃燒的煤粉隨著生料進(jìn)入窯內(nèi)，在后過渡帶提前出現(xiàn)液相造成窯尾結(jié)煤粉圈。入窯分解率低，甚至四級(jí)預(yù)熱器中的物料短路直接進(jìn)入窯內(nèi)，影響產(chǎn)質(zhì)量。

在保證窯內(nèi)通風(fēng)的前提下，根據(jù)實(shí)際適當(dāng)加大三次風(fēng)閥的開度，提高分解爐內(nèi)三次風(fēng)量，為了保證分解爐內(nèi)負(fù)壓維持在正常水平不出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，應(yīng)加大分解爐縮口風(fēng)速。提高風(fēng)速的主要措施即減小分解爐縮口截面積，此次檢修將縮口尺寸由原設(shè)計(jì)的2300mm×2300mm縮小至2050mm×200500mm，具體見圖1。然后根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)逐步提高三次風(fēng)閘閥開度，由原來的40%逐步提高至75%。

圖1 分解爐縮口調(diào)整前后對(duì)比圖

2 評(píng)價(jià)分析

2.1 窯內(nèi)結(jié)圈情況

圖2為調(diào)整前后煤粉圈的變化。調(diào)整前由于分解爐內(nèi)三次風(fēng)量不足，分解爐內(nèi)煤粉燃燒不完全，部分未燃盡的煤粉或碳粒隨物料一起進(jìn)入窯內(nèi)，在窯尾復(fù)燃形成煤粉圈。加大三次風(fēng)閥開度后，分解爐內(nèi)有足夠的風(fēng)量（或含氧量），煤粉燃燒充分，避免了后燃的現(xiàn)象，系統(tǒng)各項(xiàng)工藝參數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定并形成良性循環(huán)，為提產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。疏松的煤粉圈在物料的沖擊下慢慢變薄，直至消失。圖2中顏色較深的部位為低溫區(qū)，顏色較亮的部位為高溫區(qū)，調(diào)整前畫面顯示窯內(nèi)49.9 m出現(xiàn)了煤粉圈，調(diào)整后煤粉圈逐漸消失。

圖2 三次風(fēng)閥開度調(diào)整前后的窯內(nèi)結(jié)圈情況對(duì)比

2.2 窯系統(tǒng)工藝參數(shù)及熟料指標(biāo)

表1為調(diào)整前后窯系統(tǒng)各項(xiàng)工藝參數(shù)及熟料指標(biāo)的變化。經(jīng)過調(diào)整，分解爐內(nèi)煤粉燃燒充分，提供更多的熱量以碳酸鹽進(jìn)行分解反應(yīng)，物料的入窯分解率提高，減少了窯內(nèi)熱負(fù)荷，二次風(fēng)溫度提高，窯系統(tǒng)工藝參數(shù)及熟料指標(biāo)等得到了很好的改善。在此基礎(chǔ)上提高了尾煤的用量及生料喂料量，從而達(dá)到提產(chǎn)的目的。調(diào)整后入窯物料分解率由之前的91.9667%提高到93.8533%（階段內(nèi)均值），同時(shí)熟料產(chǎn)量由5700t/d提高到6049t/d。這主要是因?yàn)檎{(diào)整后分解爐內(nèi)三次風(fēng)加大，為煤粉的燃燒提供更多的氧氣，尾煤用量加大，分解爐內(nèi)煤粉燃燒更加充分，在提高入窯分解率的同時(shí)還可以增加生料喂料量，從而提高熟料產(chǎn)量。

圖3為調(diào)整前后分解爐用煤（簡稱尾煤）和窯頭用煤（簡稱頭煤）數(shù)量變化圖，從圖中可以看出調(diào)整前后頭煤用量不變，維持在11.5 t/h左右，隨著三次風(fēng)閥開度的加大，尾煤用量逐步加大，從調(diào)整前的15.8 t/h左右調(diào)整為17.5 t/h左右，保證頭尾煤比例在4∶6左右。

圖4為調(diào)整前后二次風(fēng)溫度及三次風(fēng)負(fù)壓的變化圖，三次風(fēng)負(fù)壓由之前的605 MPa降低為448MPa，降幅約為157 MPa，二次風(fēng)溫由調(diào)整前的1050.6℃提高到1120.5℃，增加近70℃。圖5為熟料強(qiáng)度變化的單值圖，調(diào)整后較調(diào)整前熟料強(qiáng)度增加約3MPa。

表1 調(diào)整前后窯系統(tǒng)工藝參數(shù)及熟料指標(biāo)的變化表

圖3 調(diào)整前后頭尾煤用量的變化圖

圖4 調(diào)整前后二次風(fēng)溫度，三次風(fēng)負(fù)壓的箱線圖

經(jīng)過調(diào)整三次風(fēng)閥的開度，增加了通風(fēng)面積，相應(yīng)的三次風(fēng)負(fù)壓減小。窯內(nèi)風(fēng)量有所減少，在高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)不變的前提下，窯內(nèi)風(fēng)量減小，噴煤管火焰形狀發(fā)生變化，火焰長度縮短，在窯頭形成集中的強(qiáng)火力，有利于熟料中硅酸鹽礦物的形成和提高二次風(fēng)溫度[2]。

圖6為調(diào)整前后熟料礦物的對(duì)比圖，調(diào)整前熟料孔洞含量較多，阿利特礦物晶型不完整，棱角圓鈍，大小不均齊；調(diào)整后熟料孔洞含量較少，阿利特礦物晶型完整，邊棱光潔，大小均齊，尺寸適中，熟料強(qiáng)度增大。

圖5 熟料強(qiáng)度變化的單值

圖6 調(diào)整前后熟料礦物的對(duì)比圖(1%NH4Cl溶液浸蝕)

3 結(jié)語

適當(dāng)加大三次風(fēng)閥開度，有利于窯系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及提高熟料產(chǎn)質(zhì)量，但是三次風(fēng)閥開度需要符合生產(chǎn)實(shí)際，否則會(huì)造成窯內(nèi)通風(fēng)不足，窯頭煤粉燃燒不完全，窯尾煙室出現(xiàn)煤粉爆燃正壓的情況，窯尾密封漏料，使窯況變差，不利于產(chǎn)質(zhì)量的提升。