賈華平

（天瑞集團(tuán)水泥公司，河南 汝州市 467500）

15 好的燃燒器就一定有好的結(jié)果嗎

燃燒器對(duì)熟料煅燒的重要作用是不言而喻的，但由于每條窯的情況不同，而且就同一條窯來講，原燃材料和工藝狀況也在不斷地變化著，所以，其使用的好壞還與對(duì)其適時(shí)合理的調(diào)整至關(guān)重要。如果調(diào)整不好，一臺(tái)好的燃燒器就不一定能取得好的結(jié)果。

只有合理調(diào)整燃燒器一次風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)壓，調(diào)整外風(fēng)、內(nèi)風(fēng)、中心風(fēng)的蝶閥開度，調(diào)整各風(fēng)道的截面積、出口風(fēng)速，調(diào)整燃燒器在幾何上的三維定位、傾斜度，提高煤粉著火前段的煤粉濃度，強(qiáng)化各風(fēng)道的回流混合，加強(qiáng)燃燒器對(duì)高溫氣體的卷席作用，才能達(dá)到好的燃燒效果和火焰形狀。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)燃燒器的每一次調(diào)整，都要有專人做好認(rèn)真仔細(xì)的記錄，以備以后的調(diào)整和燒成工況的分析提供依據(jù)，切忌多人管理和記錄，造成不應(yīng)有的混亂局面。熟料燒成要求火焰的形狀要完整、活潑、有力，這不是一件簡(jiǎn)單的事情，需要我們長(zhǎng)期的觀察和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

內(nèi)風(fēng)不能開得太大，否則，可能導(dǎo)致煤粉在著火前就已被稀釋，這樣反倒不利于著火，或者可能引起高溫火焰，沖刷窯皮；內(nèi)風(fēng)也不能開得過小，否則煤粉著火后不能很快與空氣混合，就會(huì)導(dǎo)致煤粉反應(yīng)速率降低，引起大量的CO不能及時(shí)地氧化成CO2，在窯內(nèi)形成還原氣氛。

外風(fēng)不宜開得過大，否則，會(huì)造成燒成帶火焰后移，窯尾結(jié)厚窯皮或在過渡帶附近出現(xiàn)結(jié)圈、結(jié)蛋現(xiàn)象；外風(fēng)也不宜開得太小，否則不能產(chǎn)生強(qiáng)勁的火焰，不利于煅燒出好質(zhì)量的熟料。

因此，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合理的操作參數(shù)，根據(jù)煤質(zhì)的好壞、細(xì)度、水分、二次風(fēng)溫度、窯內(nèi)情況以及熟料易燒性和耐火度的好壞而定，通過調(diào)整最佳的外風(fēng)、內(nèi)風(fēng)和中心風(fēng)的比例關(guān)系和風(fēng)速，以及燃燒器在窯口的合理定位和傾斜度，才能確定適宜的煅燒制度。

15.1 關(guān)于燃燒器的定位問題

許多公司的燃燒器采用“光柱法”定位，控制準(zhǔn)確，但操作不方便。最好采用位置標(biāo)尺在窯頭截面上定位，一般控制在窯頭截面第四象限稍偏料的位置效果較好。在特殊工藝情況下可作少許微調(diào)。

安裝時(shí)，燃燒器在水平位置時(shí)，其中心點(diǎn)要與窯的截面中心點(diǎn)處于同一個(gè)點(diǎn)上，每次檢修結(jié)束前要對(duì)燃燒器的位置進(jìn)行一次校正和核對(duì)。正常生產(chǎn)時(shí)，還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)。

從窯上看，火焰的形狀應(yīng)該完整有力、活潑，不沖刷窯皮，也不能頂料煅燒，火焰的外焰與窯內(nèi)帶起的物料剛好接觸為好。如果燃燒器的位置太偏上，火焰會(huì)沖刷到窯皮，窯筒體局部溫度偏高，且燒成帶的窯皮會(huì)向后延伸，窯內(nèi)的熱工制度紊亂，嚴(yán)重時(shí)，投料不久就紅窯。

如果燃燒器的位置離料太近，火焰會(huì)頂住物料，造成頂火逼燒，未完全燃燒的煤粉被翻滾的物料包裹在內(nèi)，燒成帶的還原氣氛加重，導(dǎo)致熟料的還原料和燒失量提高，嚴(yán)重影響到熟料質(zhì)量；還原氣氛嚴(yán)重的氣體被帶入預(yù)熱器系統(tǒng)，降低物料液相出現(xiàn)的溫度，使預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮，甚至堵塞。

在中控筒體掃描圖像上看，燒成帶的窯皮應(yīng)在20～25m之間，（小窯的窯皮短一些，大窯的窯皮要長(zhǎng)一些），筒體溫度分布均勻，沒有高溫點(diǎn)，溫度在300～350℃，過渡帶筒體溫度在350℃左右。說明此時(shí)，火焰完整、活潑、順暢，燃燒器的位置比較合適，燒成的熟料也是理想狀態(tài)。

如果前面的溫度較高，而燒成帶后面部分溫度正常，說明燃燒器的位置離料遠(yuǎn)了，或者火焰已經(jīng)分叉、變散，火力不夠集中。一是及時(shí)清理火嘴上的積灰和結(jié)渣；二是適當(dāng)調(diào)整火焰形狀，使火焰根部保留適當(dāng)?shù)暮诨痤^。

如果燒成帶后部分溫度較低，燒出的熟料大小不一、結(jié)粒不均勻，說明燃燒器的縱坐標(biāo)太低了，有頂火扎料現(xiàn)象，應(yīng)該適當(dāng)調(diào)高一些。

如果燒成帶后溫度偏高，特別是2號(hào)輪帶以后，甚至在380℃以上，說明燃燒器的縱坐標(biāo)太高了，一般后窯口的溫度也會(huì)較高，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)厚窯皮，甚至結(jié)后圈，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生后窯口漏料現(xiàn)象，應(yīng)該適當(dāng)調(diào)低一些。

如果燒成帶的溫度較低，過渡帶的溫度也不高，說明燒成帶的窯皮較厚，燃燒器靠物料太近，火焰不順暢，往物料中扎。熟料經(jīng)破碎后有黃心料。

15.2 關(guān)于火焰形狀對(duì)煅燒的影響

燃燒器設(shè)計(jì)的最佳火焰形狀是軸流風(fēng)和旋流風(fēng)在（0.0）位置，此時(shí)各風(fēng)道通風(fēng)量最大，火焰形狀完整而有力。

火焰形狀是通過旋流風(fēng)和軸流風(fēng)的相互影響、相互制約而得到的，一般燃燒器的旋流風(fēng)壓控制在24～26kPa、軸流風(fēng)壓控制在23～25kPa、一次風(fēng)壓力控制在30kPa上下比較適中，要盡量在各風(fēng)道的通風(fēng)截面積不小于90%的情況下對(duì)各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以尋求風(fēng)壓和風(fēng)量的最佳平衡點(diǎn)。

火焰形狀的穩(wěn)定是通過中心風(fēng)來實(shí)現(xiàn)的，中心風(fēng)的風(fēng)量不能過大，也不能過小。一般中心風(fēng)的壓力應(yīng)該控制在6～8kPa之間比較理想，要想得到火焰形狀的改變需要有穩(wěn)定的一次風(fēng)出口壓力來維持，通過穩(wěn)定燃燒器上的壓力，改變各支管道的通風(fēng)截面積來達(dá)到改變火焰形狀的目的。

需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)火焰的調(diào)整不可操之過急，要本著“小幅多次”的原則，在每一次調(diào)整后都要有耐心觀察，看看窯上的變化再作進(jìn)一步的調(diào)整，這種變化可能要等幾個(gè)小時(shí)。在調(diào)整火焰形狀的時(shí)候，要杜絕走極端的現(xiàn)象，當(dāng)火焰過粗的時(shí)候也會(huì)很長(zhǎng)、很軟；當(dāng)火焰過細(xì)的時(shí)候也會(huì)很短。

15.3 煤質(zhì)變化對(duì)火焰形狀的影響

當(dāng)煤的灰分變高時(shí)，煤粉的燃燒速度將變慢、火焰變長(zhǎng)、燃燒帶變長(zhǎng)。應(yīng)該采取的措施有：① 提高二次風(fēng)溫度或利用更多的二次風(fēng)，加強(qiáng)一次風(fēng)和二次風(fēng)與煤粉的混合程度；② 進(jìn)一步降低煤粉的細(xì)度和水分；③ 改變軸流風(fēng)和旋流風(fēng)的用風(fēng)比例，適當(dāng)加大旋流風(fēng)；④ 增加一次風(fēng)量，減小煤粉在一、二次風(fēng)中的濃度。

當(dāng)煤的揮發(fā)分變高時(shí)，煤粉著火將加快，焦炭顆粒周圍的氧氣濃度降低，易形成距窯頭近、穩(wěn)定性低、高溫部分變長(zhǎng)的火焰。應(yīng)該采取的措施有：① 增加火焰周圍的氧氣濃度；② 增加軸流風(fēng)的風(fēng)量及風(fēng)速；③ 增加一次風(fēng)風(fēng)量。

當(dāng)煤的水分增加時(shí)，其外在水分可以通過提高出磨廢氣溫度來降低，而內(nèi)在水需要在110℃左右才能蒸發(fā)，煤磨對(duì)內(nèi)在水分是無能為力，只能從原煤采購上控制。內(nèi)在水高的煤粉入窯后火焰將會(huì)變長(zhǎng)，燃燒速度變慢，火焰溫度低，黑火頭變長(zhǎng)，這時(shí)應(yīng)該適當(dāng)?shù)丶哟笮黠L(fēng)的比例，加強(qiáng)火焰對(duì)二次風(fēng)的卷吸，把燃燒器退出一些，適當(dāng)提高二次風(fēng)溫度，加大二次風(fēng)對(duì)火焰的助燃作用，提高煤粉的燃燒速度，達(dá)到提高火焰溫度的目的。

15.4 正常情況及不正常情況的調(diào)節(jié)

在正常情況操作中，如果窯內(nèi)燒成帶溫度低時(shí)，應(yīng)開大內(nèi)風(fēng)蝶閥開度，關(guān)小外風(fēng)蝶閥開度，使火焰縮短，提高窯前溫度；當(dāng)燒成帶溫度偏高時(shí)，應(yīng)開大外風(fēng)蝶閥開度，關(guān)小內(nèi)風(fēng)蝶閥開度，使火焰伸長(zhǎng)，保持窯一定的快轉(zhuǎn)率，提高熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。

如果發(fā)現(xiàn)窯內(nèi)有厚窯皮或結(jié)圈時(shí)，可將燃燒器全部送入窯內(nèi)，外風(fēng)蝶閥全開，內(nèi)風(fēng)蝶閥少開，中心風(fēng)蝶閥也要開大，使火焰變長(zhǎng)，燒成帶后移，提高圈體溫度；如果發(fā)現(xiàn)燒成帶有扁塊物料，說明后圈已掉，應(yīng)將燃燒器退回窯口位置，外風(fēng)蝶閥關(guān)小開度，內(nèi)風(fēng)蝶閥開大，中心風(fēng)蝶閥也要關(guān)小，縮短火焰，提高窯速，控制好熟料結(jié)粒，保護(hù)好燒成帶窯皮。因?yàn)榻Y(jié)圈的因素很多，應(yīng)根據(jù)窯型和結(jié)圈的結(jié)構(gòu)，具體情況具體分析，不能一概而論。

16 入窯分解率越高越好嗎

我們現(xiàn)在用的預(yù)分解燒成工藝，單從名字上就能看出，CaCO3在入窯前的預(yù)分解是其主要特點(diǎn)，所以入窯分解率是其重要指標(biāo)，它之所以產(chǎn)量高、質(zhì)量好、能耗低，關(guān)鍵就是把生料的分解拿到了窯外，相對(duì)于其他窯型，入窯分解率有了大幅度提高。

就現(xiàn)有工藝裝備來講，生料入窯的CaCO3分解率應(yīng)該至少達(dá)到90%以上，如果達(dá)不到這個(gè)水平，勢(shì)必就要加重窯的負(fù)擔(dān)，預(yù)分解窯的優(yōu)勢(shì)就會(huì)大打折扣。那么，入窯分解率是不是越高越好呢？實(shí)踐證明并非如此，對(duì)現(xiàn)有的分解窯生產(chǎn)線，入窯分解率不宜超過95%或96%。

我們知道，CaCO3的分解是一個(gè)吸熱工藝，如果完成了分解，緊隨其后就有硅酸鹽礦物形成，就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉艧峁に嚒７艧岷臀鼰釋?duì)工藝裝備的要求可是大不一樣的，如果在分解爐內(nèi)就開始放熱反應(yīng)，極有可能導(dǎo)致分解爐的燒結(jié)堵塞。

分解率的高低主要依賴于分解爐，依靠分解爐為生料提供的溫度和停留時(shí)間。就現(xiàn)有的分解爐設(shè)計(jì)，一般考慮的分解率在92%～96%之間，停留時(shí)間是一定的，要提高分解率就只有提高溫度，單靠提高溫度而不延長(zhǎng)停留時(shí)間，強(qiáng)制提高分解率是很不經(jīng)濟(jì)的。

強(qiáng)制提高分解爐溫度，就會(huì)導(dǎo)致各級(jí)預(yù)熱器的溫度相應(yīng)升高，就會(huì)增加預(yù)熱器結(jié)皮堵塞的機(jī)會(huì)；預(yù)熱器溫度的升高又會(huì)導(dǎo)致其C1出口廢氣溫度的升高，使廢氣帶走的熱量增加，繼而增加了煤耗。

就已有的分解窯來講，長(zhǎng)徑比都是一定的，都是按照分解率在92%～96%之間設(shè)計(jì)的，長(zhǎng)窯內(nèi)的燒成工藝不適合過高的分解率。

入窯分解率的提高，縮短了物料入窯后的進(jìn)一步分解、過渡燒成、液相燒成時(shí)間，如果現(xiàn)有燒成制度不變，就會(huì)在液相燒成帶生成大晶格的C2S，此類C2S和fCaO很難結(jié)合也難結(jié)粒，繼而進(jìn)入高溫?zé)蓭Ш?，生成大晶格的C3S，此類礦物不易成球，易生成飛砂料。

入窯分解率的提高縮短了熟料的整體燒成時(shí)間，如果現(xiàn)有的窯內(nèi)溫度分布不變，燒成的熟料不能及時(shí)地出窯快速冷卻，“從1250℃開始到出窯冷卻前，C3S會(huì)緩慢地分解為C2S和fCaO”、“β型C2S會(huì)粉化轉(zhuǎn)型為r型C2S”、“熟料中的方鎂石會(huì)結(jié)晶析出”，既影響了熟料的安定性，又降低了熟料強(qiáng)度，還會(huì)在SM、AM較高時(shí)產(chǎn)生飛砂；如果強(qiáng)制拉長(zhǎng)火焰，延長(zhǎng)燒成時(shí)間，就會(huì)降低新生CaO的活性，增加燒成能耗，過長(zhǎng)的燒成帶也會(huì)增加大晶格C3S的生成，形成難磨的飛砂料。

按照洪堡公司的試驗(yàn)結(jié)論，當(dāng)入窯分解率達(dá)到97%～98% 時(shí)，窯的長(zhǎng)徑比應(yīng)該縮短到7～8，而不是現(xiàn)在的15左右。

這也不等于說目前的預(yù)分解窯，就沒有進(jìn)一步優(yōu)化的可能了，進(jìn)一步“提高分解爐的溫度，提高入窯分解率，減輕窯的熱負(fù)荷”就是重要方向之一，但這需要對(duì)現(xiàn)有工藝和裝備作相應(yīng)的改進(jìn)。圍繞提高入窯分解率，如何延長(zhǎng)爐內(nèi)停留時(shí)間、如何提高分解爐溫度、如何讓分解爐適應(yīng)溫度的提高、如何讓窯內(nèi)燒成適應(yīng)更高的入窯分解率，而不是簡(jiǎn)單的“提高”。

研究表明，環(huán)境溫度愈高，固相反應(yīng)啟動(dòng)愈快，隨后反應(yīng)層內(nèi)部的溫度會(huì)迅速升高，形成溫度升高和加速固相反應(yīng)的疊加效應(yīng)，反應(yīng)活化能也由147.52kJ/mol下降至114.34kJ/mol。

建材總院的試驗(yàn)表明，不同溫度下分解出的CaO活性，以1100～1200℃分解出的CaO活性最高，煅燒溫度從900℃ 升高至1200℃時(shí)，新生物相反應(yīng)活性提高了約60%，各種溫度條件下的固相反應(yīng)顯著加速，提高的幅度可達(dá)11%，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)煤的效果。

17 游離氧化鈣越低越好嗎

目前，大多數(shù)水泥企業(yè)對(duì)熟料fCaO的控制，要求合格指標(biāo)為≤1.5%，合格率要＞85%。這種指標(biāo)已經(jīng)沿用了幾十年，基本上是照搬了傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的習(xí)慣。熟料fCaO的指標(biāo)設(shè)置與控制，其主要目的，一是確保安定性合格；二是穩(wěn)定窯的生產(chǎn)運(yùn)行，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的熟料。

另外，熟料fCaO過高還將導(dǎo)致水泥的需水量增加，導(dǎo)致混凝土外加劑的效果變差，致使混凝土攪拌站增加了使用外加劑的成本。所以，有的混凝土攪拌站對(duì)水泥提出了fCaO含量≤l%的要求。

確保安定性合格是必須的，單從這方面講，熟料fCaO是越低越保險(xiǎn)，但熟料fCaO的降低是需要付出成本代價(jià)的。因此，在確保熟料安定性合格的前提下，熟料fCaO的控制指標(biāo)并不是越低越好。熟料fCaO控制過低有以下不利之處：

（1）熟料質(zhì)量下降。在fCaO低于0.5%時(shí)，熟料往往呈過燒狀態(tài)，甚至是死燒。此時(shí)的熟料缺乏活性，強(qiáng)度不但不會(huì)提高，反而會(huì)下降。

（2）降低燒成帶窯襯壽命。因?yàn)榻档蚮CaO含量的重要手段之一就是提高燒成溫度，回轉(zhuǎn)窯耐火磚為此承受了高熱負(fù)荷，使用壽命必將縮短。

（3）需要更多的燃料消耗。為使少量殘存的fCaO被C2S吸收，就要提高燒成溫度，付出更多的熱量。有國外學(xué)者的研究結(jié)論為，熟料fCaO每降低0.1%，熟料熱耗要增加58.5kJ／kg。按熱值為5800kcal/kg的煤來算，相當(dāng)于增加煤耗2.4kg/t熟料。

（4）熟料的易磨性變差。研究表明，fCaO每降低0.1%，水泥磨的系統(tǒng)電耗要增加0.5%，這不僅因?yàn)槭炝纤罒y磨，還因?yàn)閒CaO在水泥粉磨之前的消解膨脹，能改善熟料的易磨性。

就生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的熟料來講，影響因素是多方面的，過份地壓低熟料fCaO指標(biāo)，可能會(huì)制約其他措施的采取，反而影響了熟料強(qiáng)度的提高。盲目地壓低熟料fCaO指標(biāo)，甚至加以大力度的考核，還有可能迫使生產(chǎn)系統(tǒng)、質(zhì)控人員的簡(jiǎn)單應(yīng)付，采取限制KH、SM的措施，反而影響了熟料強(qiáng)度的提高。

特別對(duì)MgO、R2O、SO3等有害成分含量高的原料，煅燒上需要提高SM，強(qiáng)度上需要提高KH，這都會(huì)導(dǎo)致熟料的fCaO上升，使這些措施無法采用。反過來講，在熟料安定性沒問題的前提下，適當(dāng)?shù)胤艑捠炝蟜CaO的控制指標(biāo)，更有利于合理地確定配料方案，獲得強(qiáng)度較高的熟料。

應(yīng)該說明的是，適當(dāng)放寬熟料fCaO指標(biāo)，不等于放寬對(duì)熟料fCaO的控制。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的熟料，需要均衡穩(wěn)定的生產(chǎn)，要均衡穩(wěn)定的生產(chǎn)，就要抓好熟料fCaO的穩(wěn)定。

具體講就是，熟料fCaO的指標(biāo)可以適當(dāng)放寬，但熟料fCaO的波動(dòng)卻是越小越好。我們的著力點(diǎn)應(yīng)該放在對(duì)熟料fCaO的大點(diǎn)控制、特別是對(duì)連續(xù)大點(diǎn)的控制和縮小熟料fCaO的標(biāo)準(zhǔn)偏差上。

18 微量元素對(duì)熟料煅燒的影響微不足道嗎

熟料中的微量元素，特別對(duì)現(xiàn)在采用的預(yù)分解窯生產(chǎn)工藝，并非“人微言輕”，它們就像藥引子一樣，能夠起到“四兩撥千斤”的作用，而且這種作用大多數(shù)是“負(fù)能量”，絕對(duì)輕視不得！

目前，國內(nèi)對(duì)出窯熟料的生產(chǎn)控制，大多數(shù)是控制fCaO＜1.5%左右、立升重1300g/l左右。各企業(yè)的生產(chǎn)控制指標(biāo)基本相同，但熟料的質(zhì)量指標(biāo)如強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間等則相差甚遠(yuǎn)。有的28天強(qiáng)度高達(dá)72MPa，有的卻只有50MPa左右。而且，立升重與fCaO的相對(duì)關(guān)系也不一樣，大多數(shù)廠立升重達(dá)到1250g/l時(shí)，fCaO就能達(dá)到1.5%左右，但也有不少廠立升重要達(dá)到1400g/l時(shí)，fCaO才能達(dá)到1.5%左右。這些都是微量元素作用的結(jié)果。

在硅酸鹽熟料中，除CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四種主要成分外，還有原燃材料有意無意中帶入的MgO、K2O、Na2O、SO3、CI-、F-、等微量組分， 這類組分的份量雖然不大，但是對(duì)熟料的煅燒和質(zhì)量卻有著十分重要的影響。

一方面，微量組分的存在可以降低最低共熔溫度，增加液相量，降低液相粘度，有利于熟料的煅燒和C3S的形成；另一方面，含量太高時(shí)會(huì)影響熟料的煅燒工藝，同時(shí)影響熟料的質(zhì)量。微量元素對(duì)熟料的煅燒溫度有著決定性影響，當(dāng)微量元素增加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下幾種不利情況：①液相提前出現(xiàn)、輕則窯尾結(jié)大塊、結(jié)圈，重則結(jié)蛋；②粘度低導(dǎo)致窯皮酥、脆；③液相量增多，燒成帶結(jié)大塊，煅燒溫度降低，熟料強(qiáng)度低。某廠燒成系統(tǒng)有關(guān)樣品的元素分析見表1。

表1 某廠燒成系統(tǒng)有關(guān)樣品的元素分析 %

MgO的存在，在熟料煅燒時(shí)，有一部分與熟料礦物結(jié)合成固溶體并溶于玻璃體中，當(dāng)熟料中含有少量的MgO時(shí)可以降低熟料的燒成溫度，增加液相量，降低液相粘度，對(duì)熟料燒成有利。但硅酸鹽熟料中MgO的固溶量與溶解于玻璃體中的MgO量總計(jì)為2%左右，其余的MgO呈游離狀態(tài)，若以方鎂石的形式存在，將會(huì)影響水泥安定性。

生料中的MgO雖然能使液相最初出現(xiàn)溫度降低10℃左右，但并不能顯著地影響熟料的形成速度。而且熟料中的MgO加快了α-C2S→α'-C2S的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致了冷卻時(shí)弱水硬性β-C2S的穩(wěn)定，降低了熟料活性。

K2O、Na2O含量少時(shí)起助熔作用，能降低生料的最低共熔點(diǎn)，增加液相量，降低熟料的燒成溫度，對(duì)熟料性能并不造成多少危害。但含量較多時(shí)，K2O、Na2O將取代熟料礦物中的CaO形成含堿化合物析出CaO，使C2S難以再吸收CaO形成C3S，增加了熟料中的fCaO含量，降低了熟料質(zhì)量。

由于堿的熔點(diǎn)較低，能在燒成系統(tǒng)中循環(huán)富集，與SO3、Cl-等形成氯化堿（RCl）、硫酸堿（R2SO4）等化合物，這些化合物將粘附在預(yù)熱器旋風(fēng)筒的錐體和筒壁上形成結(jié)皮，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成堵塞。

還有，當(dāng)原料中有硫存在時(shí)，堿與硫易生成鉀石膏，導(dǎo)致水泥快凝和水泥庫結(jié)塊；水泥中的堿還能和混凝土中的活性集料（如蛋白石、玉髓等）發(fā)生“堿-集料反應(yīng)”，產(chǎn)生局部膨脹，引起構(gòu)筑物變形甚至開裂。

SO3、Cl-、F-是熟料中的揮發(fā)性組分。其中，氟化鈣很早就被認(rèn)為是有效的礦化劑，它能提早液相出現(xiàn)的溫度。氯化鈣也具有良好的礦化作用，特別是能促進(jìn)B礦的形成。在Ca-Si體系中加入4%石膏，C3S形成溫度可由1400～1500℃降至1350℃，而且石膏對(duì)含堿熟料的形成有利。但在熟料的煅燒過程中，這些揮發(fā)性的有害成分能夠在系統(tǒng)中循環(huán)富集，多組分共存時(shí)，最低共熔溫度可能下降到650～700℃，在系統(tǒng)650～700℃區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)部分熔融物，粘結(jié)生料顆粒造成結(jié)皮和堵塞。

P2O5對(duì)于熟料的燒成有強(qiáng)烈的礦化作用，當(dāng)熟料中的P2O5控制在0.1%～0.3% 時(shí)，能使CaO和磷酸鹽先生成固溶體再結(jié)晶出C3S和C2S，促進(jìn)硅酸鹽礦物的形成。但隨著其含量的增加，由于P2O5會(huì)使C3S分解，當(dāng)P2O5超過0.5%時(shí)，每增加1%的P2O5，將減少9.9%的C3S，增加10.9%的C2S，導(dǎo)致熟料的活性降低，同時(shí)增加了熟料的fCaO。

19 水泥窯旁路放風(fēng)肯定會(huì)增加能耗嗎

在一些生產(chǎn)企業(yè)，由于原燃材料的原因，或廢礦廢渣的綜合利用，導(dǎo)致其燒成系統(tǒng)存在較高的K2O、Na2O、SO3、Cl-等有害成分，對(duì)燒成系統(tǒng)和產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成了較大影響，為了降低其危害程度，我們首先會(huì)想到旁路放風(fēng)，但又因?yàn)槠淠芎某杀咎叨桓疑孀恪?/p>

K2O、Na2O、SO3、Cl-這些有害成分是熔點(diǎn)低易揮發(fā)的物質(zhì)，在熟料燒成系統(tǒng)中，它們隨著生料一起入窯，在達(dá)到自己的沸點(diǎn)溫度后汽化揮發(fā)，隨廢氣返回預(yù)熱器內(nèi)；它們?cè)陬A(yù)熱器內(nèi)與生料進(jìn)行充分接觸，在達(dá)到自己的凝固點(diǎn)溫度后就會(huì)凝結(jié)在生料顆粒的表面上，再一次隨生料進(jìn)入窯內(nèi)；這樣往復(fù)多次的揮發(fā)回預(yù)熱器、凝固入窯，就形成了有害成分的循環(huán)過程。

隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，將有越來越多的有害成分加入循環(huán)過程，使入窯生料中的有害成分越來越高、出窯熟料中的有害成分也隨之增高，直至出窯熟料中的有害成分與入窯生料中的有害成分達(dá)到平衡，循環(huán)過程中的有害成分達(dá)到最高。

旁路放風(fēng)就是在有害成分循環(huán)富集的窯尾煙室上部，在粉塵含量最低的部位開口放風(fēng)，尋求以較小的放風(fēng)量獲得較大的有害成分放出，從而減小有害成分對(duì)生產(chǎn)和質(zhì)量的影響。

早期的旁路放風(fēng)系統(tǒng)，是將放出的溫度高達(dá)約1100℃的廢氣摻入冷空氣降溫至450℃左右除塵排放，每放1%的風(fēng)就會(huì)使熟料燒成熱耗增大17～21kJ/kg熟料，這確實(shí)是一種巨大的浪費(fèi)。但對(duì)于無法選擇原料的工廠來講，由于這種浪費(fèi)比有害成分對(duì)生產(chǎn)和質(zhì)量造成的損失要小得多，故還是有一些工廠在不得已的情況下采用了旁路放風(fēng)。

現(xiàn)在不同了，已有的水泥窯燒成系統(tǒng)大都配套有余熱發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)旁路放出來的高溫廢氣，不用再摻入冷空氣降溫，可以給旁路放風(fēng)系統(tǒng)配套一臺(tái)余熱鍋爐，利用余熱鍋爐吸熱降溫，將余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于余熱發(fā)電，這就避免了熱能的巨大浪費(fèi)。即使對(duì)于可以選擇原料的工廠來講，也未嘗不合適。

早期的旁路放風(fēng)系統(tǒng)，多數(shù)采用一級(jí)除塵系統(tǒng)，放出的粉塵量大且“有害成分”含量低，處置起來有一定難度。實(shí)際上，我們完全可以采用二級(jí)除塵系統(tǒng)，一級(jí)采用旋風(fēng)除塵器（和或余熱鍋爐）、二級(jí)采用袋式除塵器，對(duì)兩級(jí)除塵器的集灰分別處理。

有害成分的凝固有一個(gè)溫度窗口，由于廢氣進(jìn)入兩級(jí)除塵器的時(shí)間不同、溫度不同、粉塵粒徑不同、除塵器的特性不同，導(dǎo)致了兩級(jí)除塵器的集灰在量和化學(xué)成分上大不相同，這就給我們分別處置創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。旋風(fēng)除塵器（和或余熱鍋爐）的集灰量大且有害成分含量低，可以返回生料庫繼續(xù)使用；袋式除塵器的集灰量小且“有害成分”含量高，可以作為農(nóng)業(yè)化肥或工業(yè)原料出售。

光華水泥廠旁路放風(fēng)兩級(jí)除塵器集灰的化學(xué)成分對(duì)比見表2。

表2 光華水泥廠旁路放風(fēng)兩級(jí)除塵器集灰的化學(xué)成分對(duì)比 %

那么，給旁路放風(fēng)系統(tǒng)配套余熱發(fā)電以回收放風(fēng)熱耗的概念，是否具有可行性呢？新疆阿克蘇天山多浪水泥有限公司用實(shí)踐回答了這個(gè)問題，他們?cè)谶@一方面作了大膽嘗試，并取得了較好的效果。

阿克蘇天山多浪水泥有限公司，在阿克蘇、喀什各有一條實(shí)際熟料產(chǎn)量分別為4800t/d、2600t/d的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，由于原料中的堿含量較高，導(dǎo)致熟料中的堿含量高達(dá)0.9%～1.2%之間，遠(yuǎn)超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響了熟料生產(chǎn)和水泥銷售。

為降低熟料堿含量以提高熟料質(zhì)量、節(jié)約能源以進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本，公司與大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司合作，在兩條線上配置了窯尾旁路放風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)配套建設(shè)了裝機(jī)容量分別為12MW、7.5MW的余熱電站，利用窯頭冷卻機(jī)廢氣、窯尾預(yù)熱器廢氣，同時(shí)利用旁路放風(fēng)排出的廢氣進(jìn)行余熱發(fā)電。于2011年7月～2012年3月投入正常運(yùn)行。

在旁路放風(fēng)率為5%～30%時(shí)，取得如下效果：

（1）熟料產(chǎn)量增加率為2%～9%；

（2）發(fā)電功率增加率為5%～40%；

（3）熟料堿含量降低率為5%～50%；

（4）在旁路放風(fēng)率＜25%時(shí)，熟料熱耗基本不增加。

應(yīng)該說明的是，旁路放風(fēng)肯定是直接犧牲熟料燒成熱能的，但同時(shí)由于旁路放風(fēng)提高了煤粉燃燒效率降低了能耗、提高了窯的產(chǎn)量又降低了能耗，才使得能耗的增減量持平，最終顯示出能耗沒有增加。

（待續(xù)）