關(guān)于新型干法熟料生產(chǎn)線高產(chǎn)低耗的技術(shù)探討

　　目前我國水泥產(chǎn)量已經(jīng)超過了16.5億噸，熟料9.6億噸。按照噸水泥耗電100kwh/t計算，每年就要耗電1650億度，按照噸熟料耗煤 115kgce/t計算，每年9.6億噸熟料耗煤1.105億噸標(biāo)煤。排出二氧化碳約2.92億噸。因此，中國的水泥企業(yè)，在生產(chǎn)中每節(jié)約1kgce/t，就可以減少253.44萬噸二氧化碳的排放。根據(jù)目前我國熟料生產(chǎn)線的實際運行的情況，一般的生產(chǎn)線降低5kgce/t是非常有可能的。這樣，僅節(jié)煤一項全國可以減少1267.2萬噸二氧化碳。按照每降低1kwh/t水泥，全國水泥可減少53.539萬噸二氧化碳的排放。按照國內(nèi)平均水平和先進(jìn)水平的差距，降低10kwh/t是有可能的，這樣，全國水泥行業(yè)可減少535.39萬噸二氧化碳的排放。

　　因此，水泥行業(yè)肩負(fù)著節(jié)能減排的重要任務(wù)。

　　目前，國內(nèi)建成正在生產(chǎn)的1000t/d---10000t/d的生產(chǎn)線全部都超過了設(shè)計產(chǎn)量10—15%。沒有達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量的已經(jīng)很少見了。但是，很多生產(chǎn)線在產(chǎn)量提高的同時，熱耗及電耗也在提高。這樣一來，與節(jié)能減排的原則就不符合了。雖然這些生產(chǎn)線的產(chǎn)量都領(lǐng)先于國際比較先進(jìn)的水平。但是，這些生產(chǎn)線的電耗及熱耗對比國際先進(jìn)水平卻有很大的差距。

　　降低生產(chǎn)線的能耗，是每一個從事水泥生產(chǎn)的技術(shù)人員應(yīng)盡的責(zé)任。但是這卻是一個說起來容易做起來難的事情。

　　預(yù)分解技術(shù)是一項成熟的技術(shù)，從70年代初研究成功并在實際生產(chǎn)中應(yīng)用以來，其理論一直沒有改變。但是，從理論到實踐的設(shè)計應(yīng)用技術(shù)卻是以日新月異的速度快速發(fā)展著。

　　很多工廠的技術(shù)人員，對窯外分解技術(shù)都可以說得頭頭是道，但是面對正常生產(chǎn)的燒成系統(tǒng)，如何在已經(jīng)比較好的水平上再次提高它的技術(shù)水平，常常感到無從下手。的確是這樣。因為節(jié)能降耗，是一個比較有技術(shù)含量的系統(tǒng)工程，首先是在工藝設(shè)計、設(shè)備設(shè)計上不但要做得到，而且要做細(xì)。其次是精細(xì)、正確、合理的操作，再就是原燃材料和配料的技術(shù)管理。如果不能將這些方面研究深透，并且很好的綜合應(yīng)用，這項工作就會無從下手。

　　我們在對國內(nèi)從1000t/d到5000t/d 的各種類型分解爐的近百條生產(chǎn)線的研究分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)生產(chǎn)線存在以下幾個方面的共同現(xiàn)象：

　　1 一級旋風(fēng)筒的出口溫度高，一般都在330--360℃左右（如不超產(chǎn)會更高）；

　　2 三次風(fēng)溫度在入分解爐進(jìn)口2000mm處的溫度，一般在950℃以下；

　　3 二次風(fēng)溫度在窯頭罩壓力為-30—50pa時，大多數(shù)小余1150℃；

　　4 三次風(fēng)閥門的開度，一般都在40—50%，全開的基本沒有；

　　5 三次風(fēng)管兩端的溫度差在 200--350℃（窯頭罩到入分解爐進(jìn)口2000mm處）

　　6 分解爐出口溫度與一級旋風(fēng)筒的出口溫度之差大都在540℃以下。且每個預(yù)熱單元的溫度梯度也存在不合理之處；

　　7 篦冷機(jī)熟料溫度大都在 200℃左右；

　　8 熟料冷卻風(fēng)量大都在2.6Nm3/kg-cl。且余風(fēng)排放風(fēng)機(jī)開度在50%以上；

　　9 入窯生料的率值合格率低，三率值合格率只有50%（三率值同時合格）；

　　10 噴煤管的定位位置，大都在第四象限；（x，-y）

　　上述十種現(xiàn)象說明了這些系統(tǒng)還有不足的地方。而造成這些現(xiàn)象的根本原因就是造成系統(tǒng)能耗高的主要因素。

　　上述這些問題，細(xì)究起來，都是由細(xì)節(jié)問題導(dǎo)致的。在“細(xì)節(jié)決定成敗”的原則下，這些現(xiàn)象反映出了一個系統(tǒng)的真正的技術(shù)水平。

　　根據(jù)我們多年從事新型干法旋窯改造的經(jīng)驗，在對上述現(xiàn)象進(jìn)行深入分析后還發(fā)現(xiàn)：

　　目前正在使用的預(yù)熱器和分解爐，其規(guī)格都明顯的偏大；當(dāng)超過設(shè)計產(chǎn)量時，C2—C5旋風(fēng)筒的截面風(fēng)速都只有5.5—6m/s ，分解爐內(nèi)氣流通過的時間都大于3s（只有D-D爐的通過時間短）;

　　旋窯的生產(chǎn)能力大多數(shù)都沒有發(fā)揮到最高設(shè)計能力。都在平均設(shè)計水平；例如：2500t/d的線大都在 2800-2900t/d; 5000t/d的線大都在5800—5900t/d；

　　大多數(shù)生產(chǎn)線的篦冷機(jī)超產(chǎn)能力偏小。在超過設(shè)計產(chǎn)量10%時，熟料出料溫度都偏高到 200℃左右；篦冷機(jī)的篦床生產(chǎn)能力只有40—43t/m2d。

　　很多窯熟料質(zhì)量的波動和入窯生料質(zhì)量波動的波幅、頻率完全相同；

　　因此 對系統(tǒng)中窯、爐兩個系列重新進(jìn)行空氣、煙氣的平衡；

　　對關(guān)鍵工藝部位的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；

　　對關(guān)鍵工藝部位的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

　　加強(qiáng)科學(xué)管理和優(yōu)化操作；

　　更換大推力剛性火焰燃燒器，再配合對應(yīng)的操作方法，可以解決上述各項問題。

　　下面我們從系統(tǒng)分析的角度來對這些問題進(jìn)行論述：

　　如今的生產(chǎn)線，產(chǎn)量都比以前的高，熱耗也比以前的低。分析其主要原因，不僅僅是工藝設(shè)計水平高了，關(guān)鍵是與生產(chǎn)線配套的一些關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)水平提高了，

　　例如：旋風(fēng)筒特別是一級旋風(fēng)筒的設(shè)計技術(shù)

　　燃燒器的設(shè)計使用技術(shù)（各種適應(yīng)不同煤種的燃燒器和低一次風(fēng)的燃燒器。）

　　煤粉計量輸送設(shè)備的設(shè)計制造技術(shù)（各種轉(zhuǎn)子稱）

　　原料的預(yù)均化技術(shù)

　　生料均化庫技術(shù)

　　生料率值控制技術(shù)（不在是簡單的控制氧化鈣和鐵，而是直接控制生熟料的率值變化）

　　篦冷機(jī)設(shè)計制造技術(shù)（使篦冷機(jī)的用風(fēng)量更少，單位產(chǎn)量達(dá)到50-55t/m2.d ）篦床的料層更加均勻

　　自動化控制技術(shù)的提高（減少了人的因素的影響，在各種情況下，穩(wěn)定的連續(xù)生產(chǎn)）

　　再就是操作技術(shù)水平的提高（這方面謝克平先生有比較全面地論述）特別是薄料快燒的操作，以前的窯轉(zhuǎn)到3.6 r p m就感覺很快了，但是現(xiàn)在的窯已經(jīng)到了4.8 r p m的窯速。已經(jīng)不感到奇怪了。因此窯速的提高，也是產(chǎn)量提高得一個重要因素；

　　將這些高性能的工藝裝備，優(yōu)化組合后，才能產(chǎn)生高性能的生產(chǎn)線。組合不好，也既工藝設(shè)計不好，參數(shù)匹配不好，系統(tǒng)將不能表現(xiàn)出優(yōu)良的工藝性能和技術(shù)水平來。

　　1 對系統(tǒng)節(jié)能降耗潛能的判斷

　　要想對一個系統(tǒng)的技術(shù)性能進(jìn)行優(yōu)化升級，必須先對這些系統(tǒng)的各個工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)分析和評價，找出該部位目前在系統(tǒng)中的能力和發(fā)揮的作用，分析其對上下環(huán)節(jié)的影響力。也既是是起推進(jìn)的還是約束的作用，然后對癥下藥。各個采取措施，實現(xiàn)“1+1＞2”實際效果；

　　1.1  回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力

　　對回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量的設(shè)計，以前都是按照下表所提供的幾個公式進(jìn)行設(shè)計的。這些計算公式，是總結(jié)分析了國內(nèi)外幾百臺正在運行的旋窯的數(shù)據(jù)，采用回歸法推導(dǎo)出來的，與實際情況相差不多?？梢云鸬街笇?dǎo)設(shè)計的作用。但是這些公式在數(shù)據(jù)采集時，沒有考慮到一些關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)用的情況，比如煤粉稱、燃燒器、分解爐的形式、規(guī)格等，也沒有考慮到窯與預(yù)熱器的匹配情況，因此，不但具有一定的局限性，也有可以發(fā)展的空間。

　　下面是以前常用的窯的產(chǎn)量的設(shè)計計算公式

式中：G——窯生產(chǎn)能力。t/h
         L——窯長度。m
         Di、D——分別為窯襯磚內(nèi)徑及筒體內(nèi)徑。m
         Vi——窯內(nèi)有效容積。m3
         Di系按D-2δ計算，按經(jīng)驗，襯磚厚δ為：
         當(dāng)D≤4m時δ=0.15m
         4＜D≤5m時，δ=0.18m
         5＜D≤6m時，δ=0.20m
　　　D≥6m時，δ=0.23m

　　按照這些公式，當(dāng)時常用的窯的產(chǎn)量為

　　1 Φ4.8*74m窯系統(tǒng)的產(chǎn)量在4400t/d

　　2 Φ4*60m窯的產(chǎn)量在2300t/d，

　　3 Φ3.3*50m窯的產(chǎn)量在1300t/d，

　　4 Φ3.2*52m窯的產(chǎn)量在1200t/d，

　　5 Φ3*45m窯的產(chǎn)量在800t/d，

　　這些產(chǎn)量，與現(xiàn)在相比已經(jīng)很落后了。因此，現(xiàn)在已經(jīng)沒有人再用這些公式來進(jìn)行生產(chǎn)能力的設(shè)計了。

　　但是，對目前的窯為什么產(chǎn)量這么高，總的有個依據(jù)有個解釋。以前曾經(jīng)有專家提出過燒成帶截面熱負(fù)荷的理論，是將干法中空窯的燒成帶截面熱負(fù)荷與現(xiàn)在的預(yù)分解窯相比，認(rèn)為還有很大的提產(chǎn)空間。這樣比較不無道理。但是，不管前面的公式也好，燒成帶截面熱負(fù)荷也好，都沒有考慮到薄料快燒得因素和其他促進(jìn)的因素，也可以說是單位時間轉(zhuǎn)速內(nèi)截面熱負(fù)荷的量。這樣一來，在考慮了窯的轉(zhuǎn)速之后，很多依據(jù)又再次發(fā)生了變化。

　　按照以前的回轉(zhuǎn)窯最高轉(zhuǎn)速在3.2—3.6rpm的實際情況，暫不考慮煤粉稱、燃燒器、分解爐的形式、規(guī)格入窯生料的合格率等因素后，修訂的公式基本可以解釋目前窯的產(chǎn)量的實際情況；

　　見下表：

　　5000t/d   4.8×74m窯

　　2500/d  4×60m窯