□□張傳行

干法窯煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料

Sulphoaluminate Cement Clinker Burning by Dry Process Kiln

□□張傳行

曲阜中聯(lián)水泥有限公司有一條1000t／d新型干法生產(chǎn)線，旋窯規(guī)格為φ3m×48m,隨著水泥工業(yè)向大型化和規(guī)?；l(fā)展，于2004年，將該條普硅生產(chǎn)線改為特種水泥生產(chǎn)線，生產(chǎn)快硬硫鋁酸鹽水泥，成為國內(nèi)首條用新型干法窯生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)線，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到30萬噸／年。自改產(chǎn)以來，分解爐一直存在塌料問題，于2008年3月份對分解爐進(jìn)行改造，將分解爐有效內(nèi)徑由原來的φ3800mm改為3550mm，在分解爐中部增加縮口以提高噴騰換熱效果，將分解爐三次風(fēng)入爐方向改為切向進(jìn)風(fēng)，改變C4旋風(fēng)筒入爐生料下料點(diǎn)位置，向三次風(fēng)進(jìn)口方向偏移以達(dá)到分散物料的目的。通過改造，解決了分解爐塌料問題，工藝操作穩(wěn)定，熟料產(chǎn)質(zhì)量都有明顯提高，降低了熟料的燒耗，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 存在的問題

分解爐塌料主要表現(xiàn)在煅燒過程中，分解爐內(nèi)生料沒有全部被風(fēng)帶入最低級(jí)旋風(fēng)筒，部分未經(jīng)分解的生料由分解爐底部直接入窯，這樣造成生料在分解爐內(nèi)的流程短路，使入窯生料分解率降低，入窯生料量時(shí)大時(shí)小，造成窯尾溫度低，負(fù)壓波動(dòng)，有時(shí)呈正壓，出現(xiàn)窯尾煙室嗆料，同時(shí)窯內(nèi)溫度波動(dòng)，熟料燒成負(fù)荷加重，熟料燒成不均，游離氧化鈣升高，窯前出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，粉料增多，熟料燒結(jié)不透，出現(xiàn)欠燒料，使熟料強(qiáng)度下降，直接影響了熟料的質(zhì)量。

2 原因分析

通過對幾年的煅燒操作分析，造成分解爐塌料的原因有：

（1）出分解爐管道結(jié)皮積料，特別是鵝頸鵝管轉(zhuǎn)彎處容易積料，結(jié)皮，造成風(fēng)力不足，使分解爐內(nèi)向上的風(fēng)力瞬間小于料的重力，生料直接入窯，造成塌料。

（2）預(yù)熱器系統(tǒng)出現(xiàn)漏風(fēng)，使分解爐內(nèi)的向上風(fēng)力不足。

（3）分解爐內(nèi)物料分散不均，部分生料不能隨風(fēng)均布分散，相對集中的料區(qū)，會(huì)在重力作用下，落入分解爐底部直接入窯，造成塌料。

（4）五級(jí)旋風(fēng)筒下料管及錐體部位積堵，造成五級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)的部分生料隨風(fēng)進(jìn)入四級(jí)，經(jīng)四級(jí)下料管又進(jìn)入分解爐，形成部分生料內(nèi)循環(huán)，每間隔一段時(shí)間，生料富集到一定程度時(shí)便產(chǎn)生塌料。以上問題雖在生產(chǎn)操作過程中采取了解決措施，塌料的程度有所減輕，但沒有從根本上解決問題。

（5）該生產(chǎn)線原來是生產(chǎn)普硅水泥，普硅生料的喂料在55t／h，生料的CaO含量為43．5%，按此計(jì)算分解產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w為 18．7t／h，相當(dāng)于標(biāo)況下95200m3／h，出分解爐系統(tǒng)風(fēng)量約：1．37m3（標(biāo)）／kg 熟料。 生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥熟料，生料喂料降到50t／h，生料中料的CaO含量為31%，按此計(jì)算分解產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w為12．178t／h， 相 當(dāng) 于 標(biāo) 準(zhǔn) 狀 況 下62000m3／h，。硫鋁生料產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w體積只占普硅生料分解產(chǎn)生的為二氧化碳?xì)怏w體積的56．8%，出分解爐系統(tǒng)風(fēng)量約：1．25m3（標(biāo)）／kg 熟料。根據(jù)設(shè)計(jì)風(fēng)速，生產(chǎn)普硅熟料時(shí)，分解爐內(nèi)氣體流速為 8．0m／s，而生產(chǎn)硫鋁熟料時(shí)分解爐內(nèi)氣體流速僅為7．0m／s，這是造成分解爐塌料的主要原因。如果要增加分解爐內(nèi)氣體的量，提高氣體流速，可提高生料喂料量，相應(yīng)可增加系統(tǒng)總風(fēng)量，但與窯的熟料煅燒能力不能相匹配，窯的熟料煅燒能力決定了生料的喂料量，不能高于50t／h，因此只有靠縮小分解爐的內(nèi)徑，來提高氣體的流速，才是較可行的途徑。

3 分解爐的改造方法

（1）原來分解爐的有效內(nèi)徑為3．8m，有效截面積約為 11．34m2，有效容積約 192．78m3，按生產(chǎn)普硅水泥截面風(fēng)速V＝8m／s，按生產(chǎn)硫鋁水泥計(jì)算截面風(fēng)速只有 7．0m／s。

改造后的有效內(nèi)徑為3．55m，有效截面積約為9．89m2，有效容積為163．12m3，按生產(chǎn)硫鋁水泥截面風(fēng)速可提高到：V＝8．1m／s。

通過改造，分解爐有效容積雖然只有原來的84．9%，但截面風(fēng)速提高到設(shè)計(jì)要求的8m／s以上，可徹底解決分解爐頻繁塌料的問題。而分解爐容積減少帶來的子分解爐能力不足的問題，可通過適當(dāng)提高分解爐出口溫度，改變分解爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)來解決。

（2）要減小分解爐的有效內(nèi)徑，若在原來的基礎(chǔ)上拆除分解爐，重新更換新分解爐筒體，重新砌筑新耐火材料，需投資60萬元，工期兩個(gè)月，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。利用原分解爐外殼筒體，通過改造其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加保溫層厚度，硅酸鈣板的厚度由70mm改為120mm，硅藻土磚的厚度由114mm改為189mm（圖1），從而縮小了分解爐有效內(nèi)徑，增加分解爐內(nèi)氣體流速。同時(shí)由于保溫層、隔熱層的加厚，增加保溫效果，減少熱量散失，提高熱利用率，達(dá)到了降低熟料熱耗的目的。

（3）在分解爐中部增加縮口（圖2），實(shí)現(xiàn)分解爐二次噴騰，提高爐內(nèi)風(fēng)料混合，增加生料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，使分解爐內(nèi)物料分解率提高，同時(shí)風(fēng)煤混合更加均勻，煤粉燃燒更加充分，熱能利用率提高，使熟料的熱耗降低，同時(shí)由于二次噴騰作用，分解爐上部物料在噴騰作用下，縮口風(fēng)速高，上部物料不會(huì)落在下部，使分解爐內(nèi)下部物料濃度相對減少，在分解爐底部不會(huì)出現(xiàn)塌料的情況。

（4）為防止縮口處燒注料的塌落，在內(nèi)部增加一層支撐內(nèi)殼，用厚度為20mm鋼板卷成圓形，燃后拼焊成一體，將扒釘焊于其上，既起到支撐加固作用，又減輕了燒注料的用量，不會(huì)因澆注料太厚，扒釘過長，不能支撐澆注料的重力而造成澆注料脫落。

表1 操作參數(shù)及原燃料熟料情況

表2 生料成分，%

表3 熟料成分及礦物組成，%

表4 熟料強(qiáng)度及凝結(jié)時(shí)間

4 改造效果

（1）降低熟料燒成煤耗，節(jié)約生產(chǎn)成本

通過改造，縮小了分解爐的有效內(nèi)徑，使氣體在分解爐內(nèi)的流速增加，風(fēng)料混合均勻，且氣力向上的浮力大于物料重力，從根本上消除了分解爐的塌料，使入窯生料分解率由原來的85%提高到94%，熟料的游離氧化鈣得到明顯降低，由0．32%下降到0．13%，熟料質(zhì)量明顯提高。同時(shí)由于工藝狀況的穩(wěn)定，生料喂料量提高，相應(yīng)熟料產(chǎn)量提高，使熟料煤耗降低，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗由 129kg／t降到120kg／t，年產(chǎn)熟料按 20 萬噸計(jì)算，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1800噸，節(jié)約成本109萬元。

（2）優(yōu)化工藝操作參數(shù)

分解爐改造后，由于風(fēng)料混合均勻，煤粉能在爐內(nèi)充分燃燒，使?fàn)t內(nèi)溫度升高，分解爐出口溫度由原來的804℃升高到857℃，窯尾煙室溫度由860℃提高到980℃。系統(tǒng)溫度的穩(wěn)定，入窯生料分解率提高，各種工藝操作參數(shù)得到優(yōu)化，入窯生料量減少了波動(dòng)，能夠提高生料喂料量，由原來的 46．8t／h 提高到 50．5t／h，窯熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高 2．43t／h，每年可增加熟料產(chǎn)量1．6萬噸。在操作上，窯尾煙室不出現(xiàn)嗆料、冒煙現(xiàn)象，窯頭無混濁現(xiàn)象，易于判斷窯內(nèi)情況。出窯熟料結(jié)粒細(xì)小且均齊，避免了跑黃料現(xiàn)象，各種參數(shù)見表1。

（3）提高熟料質(zhì)量

改造后系統(tǒng)工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，避免了分解爐的塌料，入窯生料分解率穩(wěn)定，減少了原來由于未分解的生料量波動(dòng)，一股一股不穩(wěn)定地入窯，造成燒成帶煅燒熱工制度的不穩(wěn)定，使熟料有欠燒現(xiàn)象。改造后熟料燒結(jié)充分，結(jié)粒均齊，熟料的立升重得到提高，游離氧化鈣降低，熟料早強(qiáng)礦物C4A3的含量由53．45%提高到 56．66%，使熟料 3d抗壓強(qiáng)度由56．2MPa， 提 高 到 58．28MPa， 提 高 了2．08MPa。

生料成分見表2。

熟料成分及礦物組成見表3。熟料強(qiáng)度及凝結(jié)時(shí)間見表4。

5 結(jié)語

（1）采用增厚分解爐保溫層，縮小分解爐的有效內(nèi)徑，提高分解爐內(nèi)風(fēng)速，加大風(fēng)料混合，提高分解爐內(nèi)物料的上浮力，是解決分解爐塌料的有效方法，此改造方法比拆掉分解爐，縮小殼體直徑，節(jié)約工期60d，節(jié)約鋼材65t，節(jié)約耐火澆注料30t，減少投資60余萬元。

（2）采用此方法改造分解爐，由于增厚隔熱層，減少分解爐熱量的散失，同時(shí)提高了熟料產(chǎn)量，使熟料熱耗降低，噸熟料煤耗由原來的129kg／t，降到 120kg／t，年節(jié)標(biāo)煤 1800t，節(jié)約成本109萬元，是節(jié)能降耗的又一措施。

（3）通過改造分解爐的有效內(nèi)徑，分解爐及預(yù)熱器系統(tǒng)的熱工制度穩(wěn)定，入窯生料人分解率得到提高，熟料在燒成帶燒結(jié)充分，降低了熟料的游離氧化鈣，提高了熟料礦物中C4A3的含量，使熟料3d抗壓強(qiáng)度由56．2MPa， 提 高 到 58．28MPa， 最 高 達(dá)到68MPa。

TQ172．622．29

B

1001－6171（2010）02－0045－03

通訊地址：山東曲阜中聯(lián)水泥有限公司技術(shù)部，山東 曲阜 273125；

2009－07－22；

沈 穎