郭紅軍　萬(wàn)　彬　崔海波　郭　佳.淄博科邦熱工科技有限公司，山東　淄博　55086；.中材甘肅水泥有限責(zé)任公司，甘肅　白銀　730900

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淺談先進(jìn)燒成系統(tǒng)的技術(shù)特征和性能

郭紅軍1萬(wàn)彬2崔海波1郭佳1
1.淄博科邦熱工科技有限公司，山東淄博255086；2.中材甘肅水泥有限責(zé)任公司，甘肅白銀730900

摘要熱耗、熟料質(zhì)量和易磨性、電耗、排放煙氣中NOx、SO2等有害成分等指標(biāo)是衡量預(yù)分解窯系統(tǒng)先進(jìn)與否的指標(biāo)。實(shí)際生產(chǎn)中這些指標(biāo)均達(dá)到較高的水平不容易做到。實(shí)踐證明，采用分解爐再循環(huán)技術(shù)、分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)、低氮燃燒器、篦冷機(jī)縱向控制流固定床技術(shù)，配套采用一些輔助技術(shù)，即“水泥熟料節(jié)能低氮燒成技術(shù)”的燒成系統(tǒng)，是達(dá)到全面先進(jìn)的途徑之一。

關(guān)鍵詞燒成系統(tǒng)再循環(huán)分級(jí)燃燒低氮燃燒器縱向控制流固定床

0　引言

燒成系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)企業(yè)效益影響最大的工序，也是目前最受國(guó)家環(huán)境保護(hù)條件約束的工藝環(huán)節(jié)，倍受水泥企業(yè)和從事燒成技術(shù)研究、實(shí)踐機(jī)構(gòu)的重視。目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)燒成系統(tǒng)都能運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)下。但用熱耗、電耗、排放煙氣中的NOx和SO2等有害成分、生產(chǎn)出來(lái)的熟料質(zhì)量和易磨性等來(lái)衡量，具有先進(jìn)技術(shù)特征和性能的燒成系統(tǒng)卻很少。

為什么說(shuō)具有先進(jìn)技術(shù)特征和性能的燒成系統(tǒng)很少呢？這是由燒成系統(tǒng)的特殊性和結(jié)構(gòu)的同質(zhì)化決定的。之所以說(shuō)它特殊，是因?yàn)樵谑炝仙a(chǎn)過(guò)程中，影響熟料質(zhì)量和產(chǎn)量的因素太多——不同地域（或海拔高度）的石灰石和硅質(zhì)原料、不同結(jié)構(gòu)的分解爐及配套的分解爐燃燒器、不同的窯頭燃燒器和篦冷機(jī)的結(jié)構(gòu)以及窯頭罩的大小等等，甚至不同產(chǎn)地和不同供應(yīng)商提供的同種類原煤（煤質(zhì)不同）都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)性能、熟料強(qiáng)度和質(zhì)量產(chǎn)生影響。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同質(zhì)化，注定了它處于一般技術(shù)水平狀態(tài)。具體地說(shuō)，大多數(shù)窯尾系統(tǒng)都沒(méi)有可以再次較大幅度降低熱耗的工藝結(jié)構(gòu)；大多數(shù)分解爐都沒(méi)有設(shè)計(jì)可以還原窯內(nèi)煙氣中30%以上N0x的分級(jí)燃燒結(jié)構(gòu)等等。即缺少針對(duì)這方面性能的先進(jìn)的工藝特征（結(jié)構(gòu)）。所以，由工藝結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵零部件產(chǎn)生明顯好的技術(shù)性能的燒成系統(tǒng)很少見(jiàn)。

在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，如果所有的燒成系統(tǒng)能夠系統(tǒng)地采用具有一定先進(jìn)特征的技術(shù)，這種差別不但會(huì)減少，并且性能還會(huì)在原來(lái)的基礎(chǔ)上再次較大幅度地提升。

為了推進(jìn)燒成系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，我們根據(jù)多年來(lái)對(duì)燒成系統(tǒng)的優(yōu)化改造經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)外先進(jìn)工藝技術(shù)的深入研究和實(shí)踐，針對(duì)國(guó)內(nèi)燒成系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀，提出了“先進(jìn)燒成系統(tǒng)的特征和技術(shù)性能”的課題，對(duì)“先進(jìn)燒成系統(tǒng)的特征和技術(shù)性能”進(jìn)行了深入研究和實(shí)踐。本文就我們?cè)趪?guó)內(nèi)外已經(jīng)應(yīng)用成功的一些具有先進(jìn)性能的技術(shù)的特征和內(nèi)容與各位從事燒成技術(shù)研究和實(shí)踐的同行們探討。

1　先進(jìn)燒成系統(tǒng)的技術(shù)

1.1分解爐再循環(huán)技術(shù)

20世紀(jì)80年代，美國(guó)富勒公司做過(guò)在分解爐這個(gè)環(huán)節(jié)減少NOx生成量的工廠試驗(yàn)——分解爐再循環(huán)技術(shù)（或稱外循環(huán)），成功地降低了分解爐的熱耗和出口的NOx含量。

這項(xiàng)技術(shù)的原理，是將從分解爐出來(lái)的已經(jīng)分解了83.4%～85.0%（實(shí)際分解率）的生料中，分出大約20%～30%的物料再回到分解爐中繼續(xù)分解，這樣就提高了入窯物料的分解率，同時(shí)又不需要增加過(guò)多的熱耗。還因?yàn)檠h(huán)的物料回到分解爐后，增加了分解爐內(nèi)的填充率和固氣比，使分解爐的熱交換效率提高了，從而提高了分解爐的容積利用率和能力。在增加了分解爐內(nèi)的固體濃度的情況下，分解爐內(nèi)的煤粉的燃燒環(huán)境和狀態(tài)發(fā)生了變化，使窯內(nèi)過(guò)來(lái)的氮氧化物有了還原的條件，所以起到了從源頭上減少NOx生成量的作用。

國(guó)外相關(guān)的幾個(gè)知名公司都做過(guò)這方面的應(yīng)用研究，均取得了較好的效果，見(jiàn)圖1。但是，這里面也存在一定的問(wèn)題。

圖1　再循環(huán)型分解爐

開(kāi)始階段對(duì)產(chǎn)生這種效果的原理研究不多，在后來(lái)的應(yīng)用中，也因?yàn)闆](méi)有完全解決好應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題：系統(tǒng)結(jié)皮、堵塞及回料不穩(wěn)定，使這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用得比較少。

我國(guó)SS工廠，在上世紀(jì)80年代由國(guó)外公司設(shè)計(jì)使用了這種原理的技術(shù)（見(jiàn)圖2），最終因?yàn)檠h(huán)系統(tǒng)經(jīng)常被850 ℃的物料堵塞，設(shè)備不能正常運(yùn)行而拆除了。

圖2　SS工廠使用的再循環(huán)型分解爐

在國(guó)內(nèi)開(kāi)始再次應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的是徐德龍先生。他研究了臥式分解爐技術(shù)。在分解爐和五級(jí)旋風(fēng)筒之間增設(shè)了一個(gè)分離器（見(jiàn)圖3），將分解爐出來(lái)的一部分物料，經(jīng)過(guò)離心分離，使部分物料又回到分解爐，形成了分解爐再循環(huán)工藝。這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有幾條線在運(yùn)行，在一定程度上取得了降低熱耗提高物料分解率的效果。

淄博科邦公司在對(duì)燒成系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)的工作中，消化吸收這項(xiàng)技術(shù)的原理，研究了已有技術(shù)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題后，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化，使國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和我國(guó)的實(shí)際國(guó)情相結(jié)合，提高了應(yīng)用技術(shù)的水平，并申請(qǐng)了“分解爐鵝頸管”專利。這是一項(xiàng)利用原有的分解爐鵝頸管實(shí)現(xiàn)分解爐再循環(huán)的應(yīng)用技術(shù)，見(jiàn)圖4。

在已經(jīng)運(yùn)行的幾條不同規(guī)模的生產(chǎn)線線中發(fā)現(xiàn)，使用這種結(jié)構(gòu)后，可以使系統(tǒng)產(chǎn)生幾個(gè)方面的良好作用。

圖3　分解爐和五級(jí)旋風(fēng)筒之間增設(shè)分離器

圖4　利用原有的分解爐鵝頸管實(shí)現(xiàn)分解爐再循環(huán)的應(yīng)用實(shí)例

（1）分解爐內(nèi)沒(méi)有充分燃燒的煤粉，在外循環(huán)裝置中，會(huì)通過(guò)下料管再回到分解爐內(nèi)燃燒。這樣可以提高煤粉的燃盡率，降低分解爐的用煤量。

（2）分解爐內(nèi)分解率不到85%的那部分生料，通過(guò)循環(huán)裝置會(huì)回到分解爐內(nèi)分解，從而提高出分解爐物料的分解率到95%以上。

（3）由于這部分已經(jīng)分解到一定程度的物料進(jìn)行再循環(huán)后，它們帶來(lái)了比較高的熱量（料溫在850 ℃），再次加熱它們不需要太多的熱量，因此分解爐的控制溫度可以比原來(lái)的（880±10）℃要低10～30 ℃。也即在環(huán)境溫度850 ℃的情況下，使出分解爐的物料的分解率達(dá)到了更高的水平。

（4）對(duì)于采用了分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于在富燃料區(qū)域沒(méi)有充分燃燒的煤粉和部分分解率在85%以下的生料再次回到分解爐內(nèi)進(jìn)行燃燒和分解，控制了燃料型NOx的產(chǎn)生，同時(shí)避免了分解爐溫度倒掛的現(xiàn)象發(fā)生。

由于科邦公司多年來(lái)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、改造的預(yù)熱器具有不堵塞的特點(diǎn)，在采用分解爐鵝頸管再循環(huán)結(jié)構(gòu)后，再循環(huán)的特殊結(jié)構(gòu)完全能保證高溫循環(huán)料的通暢，并解決了因回料系統(tǒng)容易出現(xiàn)的塌料、堵塞而導(dǎo)致運(yùn)行參數(shù)大幅度波動(dòng)的缺陷。

1.2分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)

分級(jí)燃燒技術(shù)是一種從工藝上減少系統(tǒng)NOx排放的可行的技術(shù)，主要應(yīng)用在分解爐部分。其主要原理是分解爐的部分煤粉在分解爐內(nèi)的低過(guò)?？諝鈪^(qū)域內(nèi)燃燒，因?yàn)榭諝獠蛔愣a(chǎn)生CO從而還原從窯內(nèi)出來(lái)的煙氣中的NOx，起到脫硝作用。

分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)有兩大類別：分煤分料燃燒和分風(fēng)燃燒技術(shù)。分風(fēng)燃燒的分級(jí)燃燒技術(shù)在國(guó)內(nèi)真正效果明顯并穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)線較少，且不具代表性，這里不再多做介紹。

分煤分料的分級(jí)燃燒技術(shù)，是最近幾年推廣應(yīng)用的比較多的技術(shù)。

國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)院在當(dāng)年引進(jìn)D- D分解爐技術(shù)的時(shí)候，在該爐的椎體部位，就帶有脫硝的燃燒器，見(jiàn)圖5。這就是分級(jí)燃燒技術(shù)。但是由于在這個(gè)位置設(shè)置燃燒器后，容易造成局部溫度升高和結(jié)皮，所以國(guó)內(nèi)運(yùn)行的大多數(shù)這種分解爐，都撤除了這里的燃燒器。

圖5　帶脫硝燃燒器的D- D分解爐

根據(jù)對(duì)多條生產(chǎn)線的研究分析以及在實(shí)踐中應(yīng)用，我們深刻地認(rèn)識(shí)到：分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)是一項(xiàng)涉及到分解爐相關(guān)部位工藝結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計(jì)、分解爐噴煤管設(shè)計(jì)、窯頭噴煤管性能匹配以及需要合理的操作方法的綜合技術(shù)，而不是像人們?cè)缜八J(rèn)識(shí)的在分解爐上加兩根噴煤管的簡(jiǎn)單技術(shù)。不同的應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)生的脫硝效果有很大差別，其中沒(méi)有效果的有之，比原來(lái)加重的（分解爐內(nèi)再次產(chǎn)生NOx）也有案例，設(shè)計(jì)應(yīng)用好的分級(jí)燃燒系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)降低30%～50%NOx的效果。

國(guó)內(nèi)大多沒(méi)有很好效果的采用分級(jí)燃燒技術(shù)的生產(chǎn)線，都是因?yàn)椴荒苷J(rèn)識(shí)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題，特別是系統(tǒng)不能在減少窯內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)的工況下正常穩(wěn)定的運(yùn)行，在運(yùn)行后出現(xiàn)了系統(tǒng)的操作難度增大，降氮效果達(dá)不到30% 的結(jié)果，更有甚者出現(xiàn)了氨水用量較以前還多的情況。但是，這不能簡(jiǎn)單地說(shuō)明該技術(shù)沒(méi)有作用。

在科邦公司設(shè)計(jì)的分級(jí)燃燒結(jié)構(gòu)中，在采用了分級(jí)燃燒的原理的同時(shí)，還通過(guò)數(shù)值模擬，研究了還原區(qū)的流場(chǎng)狀態(tài)以及椎體角度、空間高度，噴煤管的安裝角度和位置，對(duì)還原效果的影響，研究了噴煤管在不同部位應(yīng)用時(shí)結(jié)構(gòu)的差別等問(wèn)題，同時(shí)又采用了對(duì)分解爐的關(guān)鍵部位進(jìn)行優(yōu)化的措施。結(jié)合對(duì)三次風(fēng)管入爐結(jié)構(gòu)的改造（見(jiàn)圖6），使分解爐內(nèi)的氣體流場(chǎng)在分解爐柱體部位形成標(biāo)準(zhǔn)的旋流+噴騰的狀況。這樣就在三次風(fēng)管的下部和窯尾煙室縮口之間創(chuàng)建了一個(gè)合理的還原區(qū)。再配合“變流場(chǎng)分解爐燃燒器”和“復(fù)合流場(chǎng)分解爐燃燒器”這兩種燃燒器的組合使用，不但在這個(gè)區(qū)域內(nèi)可以大量生成CO，還原從窯內(nèi)出來(lái)的NOx，還保證了分解爐控制的靈敏性，并在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定分解爐內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和物料分布工況，減少了煤粉的用量，為減少燃料型、瞬時(shí)型NOx創(chuàng)造了條件。具有這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，在操作中可以大幅度地將三次風(fēng)管的閥門從原來(lái)的45%開(kāi)大到85%～100%，同時(shí)配合窯頭噴煤管的調(diào)整使用，實(shí)現(xiàn)了減少窯內(nèi)的過(guò)?？諝庀禂?shù)從1.15降低到1.05時(shí)，熟料不會(huì)出現(xiàn)還原現(xiàn)象（黃心料）的結(jié)果。這種操作方法的采用，不但完全符合減少窯內(nèi)熱力氮產(chǎn)生的原理，為降低窯內(nèi)熱力型NOx創(chuàng)造了條件，更使其對(duì)原料波動(dòng)（成分和喂料量）的適應(yīng)性增強(qiáng)了。由于三次風(fēng)管閥門的開(kāi)大，降低了分解爐出口處的阻力，保證了系統(tǒng)產(chǎn)、質(zhì)量的穩(wěn)定；消除了分解爐錐體部位容易結(jié)皮和高溫的現(xiàn)象，解決了煤粉在低過(guò)?？障禂?shù)的環(huán)境中燃燒，容易造成預(yù)熱器結(jié)皮堵塞的問(wèn)題。

圖6　三次風(fēng)管入爐結(jié)構(gòu)

已經(jīng)運(yùn)行的幾條生產(chǎn)線，不但NOx的還原幅度達(dá)到了40%以上，氨水的用量減少了50%～80%，同時(shí)系統(tǒng)的用煤量（標(biāo)煤）還減少了6 kg/t熟料左右，熟料平均游離鈣降低，強(qiáng)度提高。

因此，設(shè)計(jì)合理的分級(jí)燃燒系統(tǒng)，不但可以具有較好的還原窯內(nèi)煙氣中NOx的功能，同時(shí)還有提高分解爐的容積利用率和熱交換效率，降低分解爐熱耗的作用。

1.3低氮燃燒器

燃燒器（通稱噴煤管）是水泥熟料燒成系統(tǒng)最重要的設(shè)備之一。

國(guó)內(nèi)能夠見(jiàn)到的不同結(jié)構(gòu)和規(guī)格的噴煤管有180種（類）之多。噴煤管結(jié)構(gòu)、參數(shù)和使用技巧，直接影響著熟料的質(zhì)量、熱耗、耐火磚的壽命、系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率以及熟料的成本。在熟料燒成技術(shù)發(fā)展到今天這樣的高水平時(shí)，對(duì)噴煤管的要求已經(jīng)不僅僅是不掃窯皮、火焰形狀比較好調(diào)整那么簡(jiǎn)單的要求了，已賦予它更高的功能——氮氧化物形成量低和用煤量低。

根據(jù)我們對(duì)國(guó)內(nèi)外從700～10 000 t/d數(shù)十條生產(chǎn)線的噴煤管的調(diào)試、使用以及分析研究，總結(jié)出了真正低氮燃燒器應(yīng)有的特點(diǎn)：

（1）頭部結(jié)構(gòu)合理。頭部風(fēng)道的排列順序?yàn)椋褐绷魍鈨麸L(fēng)、旋流內(nèi)凈風(fēng)、煤風(fēng)、中心風(fēng)（見(jiàn)圖7）；所有風(fēng)道的截面積可以在使用中進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證工況變化時(shí)可以容易地保證火焰的形狀和溫度狀況隨之改變。

（2）配備長(zhǎng)徑比合理的標(biāo)準(zhǔn)攏焰罩，避免產(chǎn)生峰值溫度，提高煤粉的燃盡率，使窯內(nèi)溫度分布合理。

（3）采用火焰穩(wěn)定器，使火焰受喂煤量、煤質(zhì)和窯情變化波動(dòng)的影響小，火焰更加穩(wěn)定。

（4）凈風(fēng)風(fēng)量≤6%，工作壓力≤36 kPa 。

（5）使用中能保證在窯內(nèi)較低過(guò)?？諝庀禂?shù)≤1.05的工況下正常使用，而不降低熟料質(zhì)量。

圖7　低氮燃燒器頭部結(jié)構(gòu)

（6）火焰的形狀能使整個(gè)燒成帶具有強(qiáng)而均勻的熱輻射，有利于熟料結(jié)粒、礦物晶相正常發(fā)育，防止燒成帶揚(yáng)塵，并能提高熟料質(zhì)量。

（7）能夠形成穩(wěn)定厚度均勻堅(jiān)固的窯皮，穩(wěn)定窯內(nèi)工況，延長(zhǎng)耐火磚使用壽命。

但是，國(guó)際上公認(rèn)的幾種符合上述條件的低氮燃燒器，都存在控制窯內(nèi)工況的能力差，容易降低熟料質(zhì)量的缺陷。這種缺陷主要表現(xiàn)在火焰的剛性較弱，在因?yàn)楦鞣N原因?qū)е赂G內(nèi)工況波動(dòng)而影響熟料質(zhì)量，特別是游離鈣跑高的時(shí)候，比較難以迅速得以控制。

我們?cè)趯?duì)國(guó)際上知名的低氮燃燒器進(jìn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化之后，發(fā)現(xiàn)低氮燃燒器在使用中與一般燃燒器不同的方面：

（1）噴煤管的大推力和剛性火焰的產(chǎn)生，不是僅僅凈風(fēng)壓力大，風(fēng)速高壓力就行的，主要是四個(gè)風(fēng)速和各自風(fēng)量的合理匹配后形成的，僅僅提高一次風(fēng)速造成大推力的狀態(tài)，很容易產(chǎn)生更多的熱力氮。

（2）低氮燃燒器需要通過(guò)對(duì)應(yīng)的操作技術(shù)，即采用不同的定位原則（例如不能偏向料來(lái)燒）和采用水泥工藝學(xué)中合理的燒成操作制度來(lái)保證其使用性能，而不能采用短焰急燒的燒成操作制度。

調(diào)整并使用好的低氮燃燒器，不但可以解決熟料質(zhì)量容易降低的問(wèn)題，并且還有提高熟料質(zhì)量（提高游離鈣合格率降低平均值）的作用，同時(shí)使燒成帶窯皮的長(zhǎng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的5 d。這些都為提高熟料質(zhì)量、降低熱耗創(chuàng)造了條件。

1.4篦冷機(jī)縱向控制流固定床技術(shù)

篦冷機(jī)是燒成系統(tǒng)中直接影響熟料質(zhì)量、熟料易磨性和熱耗的關(guān)鍵設(shè)備之一。在決定熟料質(zhì)量的四個(gè)因素中，它是可以改變的因素之一。在決定系統(tǒng)熱耗的因素中，它又是最基礎(chǔ)的條件。在系統(tǒng)的空氣平衡鏈里，它是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

在過(guò)去，人們最關(guān)注的是篦冷機(jī)的熱交換效率，后來(lái)又關(guān)注不漏料和減少用風(fēng)量，這些都是有必要的。對(duì)于采用什么傳動(dòng)方式的問(wèn)題，其實(shí)已經(jīng)不是很重要了。因?yàn)樵诮鉀Q了熟料的冷卻效果后，如果篦床上的熟料底層能夠形成均勻的冷料層，并在風(fēng)機(jī)性能有保證的情況下，形成懸浮狀態(tài)時(shí)，篦床運(yùn)動(dòng)的阻力是很小的。

但是，篦冷機(jī)內(nèi)存在熟料的“冷卻狀態(tài)”這一關(guān)鍵問(wèn)題卻沒(méi)有引起人們的特別關(guān)注。對(duì)篦冷機(jī)內(nèi)零壓點(diǎn)合理確定和合理控制的問(wèn)題也被放在了次要一些的位置。

十多年前，我們合作的一個(gè)外國(guó)公司，注意到了熟料急冷的問(wèn)題，并由此改變了篦冷機(jī)固定床和這部分篦板的設(shè)計(jì)。特別是篦板的供風(fēng)方式和篦板的表面結(jié)構(gòu)，由原來(lái)的按“行”由充氣梁供風(fēng)，改為與熟料流動(dòng)方向相同的縱向按“列”風(fēng)室供風(fēng)。并在每列篦板的供風(fēng)中使用了流量控制閥，這種供風(fēng)方式符合了熟料在高溫落料端堆積時(shí)會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象需要供風(fēng)不一樣的要求。通過(guò)這兩種改變，很好地解決了熟料急冷和篦冷機(jī)堆雪人的問(wèn)題。這項(xiàng)技術(shù)在歐洲等國(guó)家應(yīng)用得比較好。正常工作中，二次風(fēng)溫可以達(dá)到1 150 ℃以上，小窯頭罩的情況下可以達(dá)到1 180 ℃以上，同時(shí)熟料的強(qiáng)度可以提高1～4MPa。但是，其在國(guó)內(nèi)水泥廠的應(yīng)用中沒(méi)有穩(wěn)定地出現(xiàn)這種效果，或者是說(shuō)在2 500 t/d以上的生產(chǎn)線中沒(méi)有出現(xiàn)。正如前文所說(shuō)：不同地域（或海拔高度）的石灰石和硅質(zhì)原料都會(huì)對(duì)熟料產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。我們發(fā)現(xiàn)了這種不同直接影響了熟料在篦冷機(jī)篦床上的堆積狀態(tài)，這種堆積狀態(tài)直接影響了熟料的冷卻狀態(tài)和冷卻效果。

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)和探討，在解決這種問(wèn)題的過(guò)程中，我們優(yōu)化了這種結(jié)構(gòu)，同時(shí)補(bǔ)充完善了對(duì)篦冷機(jī)的多種認(rèn)識(shí)。

（1）篦冷機(jī)內(nèi)存在熟料的冷卻效率和冷卻狀態(tài)兩個(gè)方面的問(wèn)題。冷卻效率高的篦冷機(jī)，熟料的冷卻狀態(tài)不一定好，很多篦冷機(jī)配套了推雪人裝置就說(shuō)明了這一點(diǎn)。而冷卻狀態(tài)好的篦冷機(jī)（急冷效果好）冷卻效率肯定會(huì)高，其生產(chǎn)能力也可以達(dá)到55 t/(m2·d)。

（2 ）熟料急冷效果好并冷卻狀態(tài)合理時(shí)，二次風(fēng)溫會(huì)高達(dá)1 150 ℃以上，小窯頭罩的情況下可以達(dá)到1 180 ℃以上，同時(shí)熟料的強(qiáng)度可以提高1～4 MPa。

（3 ）篦冷機(jī)內(nèi)的零壓點(diǎn)是計(jì)算出來(lái)的，并要在操作中進(jìn)行控制。

（4）急冷效果好的篦冷機(jī)，在二次風(fēng)溫達(dá)到1 150 ℃以上時(shí)，必須要保證零壓點(diǎn)之內(nèi)的風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，這時(shí)才能對(duì)熟料產(chǎn)生急冷，二次風(fēng)溫才會(huì)對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能降耗起到明顯的作用。否則單純的依靠增厚料層、降低風(fēng)機(jī)負(fù)荷率來(lái)提高的二次風(fēng)溫以及盲目地追求提高二次風(fēng)溫的操作方法，對(duì)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)是有限的。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的縱向控制流固定床（見(jiàn)圖8）可以滿足更好的熟料冷卻狀態(tài)，并能在零壓點(diǎn)內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)荷的時(shí)候（借助電器控制），保證熟料的急冷效果和二次風(fēng)溫達(dá)到1 150 ℃以上。

圖8　縱向控制流固定床

2　先進(jìn)燒成系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)與熟料質(zhì)量

采用上述四項(xiàng)技術(shù)的燒成系統(tǒng)，在工藝參數(shù)互相匹配的情況下，會(huì)產(chǎn)生“1+1>2”的效果；還會(huì)促進(jìn)其他一些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，例如新的操作技術(shù)，從而使這個(gè)燒成系統(tǒng)具有先進(jìn)性，這種先進(jìn)性在運(yùn)行參數(shù)上就能表現(xiàn)出來(lái)。

其在運(yùn)行參數(shù)方面的表現(xiàn)特點(diǎn)是：

（1）熱耗小于95～100 kg標(biāo)煤/t熟料（熟料強(qiáng)度≥ 56 MPa）；

（2）C1出口NOx減少30%～50%；

（3）二次風(fēng)溫﹥1 150 ℃（風(fēng)機(jī)負(fù)荷率95%）；

（4）三次風(fēng)溫﹥1 000 ℃（距離分解爐柱體2.5 m）；

（5）在分解爐實(shí)際控制溫度≤860 ℃時(shí)入窯物料分解率≥95%；

（6）噴煤管定位在中心線以上（0，50）；

（7）三次風(fēng)管閥門開(kāi)度﹥85%，壓力損失＜300 Pa；

（8）C1出口壓力比同類型的低 200～1 000 Pa；

（9）燒成帶窯皮平整、堅(jiān)固，且長(zhǎng)度≥5 d；

（10）在環(huán)境溫度25 ℃，耐火磚使用時(shí)間10個(gè)月內(nèi)，回轉(zhuǎn)窯筒體冷卻風(fēng)機(jī)可以不用；

（11）篦冷機(jī)冷卻風(fēng)量 ≤1.6 m3/kg熟料；

（12）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以長(zhǎng)時(shí)間不調(diào)整。

采用這些技術(shù)后的燒成系統(tǒng)生產(chǎn)出的熟料也有其特點(diǎn)：

（1）熟料質(zhì)量穩(wěn)定，月合格率>95% ；

（2）游離氧化鈣平均值下降0.2%～0.5% ；

（3）熟料強(qiáng)度比同類窯型和原料條件的高1～4 MPa；

（4）熟料顆粒均勻，碎顆粒少，色澤合理。

圖9是直接從熟料鏈斗機(jī)中取出的沒(méi)有經(jīng)過(guò)篩選的熟料。

圖9　直接從鏈斗機(jī)中取出沒(méi)有篩選過(guò)的熟料

3　結(jié)束語(yǔ)

燒成系統(tǒng)技術(shù)性能的大的突破，必須有創(chuàng)新的理念和創(chuàng)新的技術(shù)。而先進(jìn)的理念和原理，都有一個(gè)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的過(guò)程，不是只要應(yīng)用了先進(jìn)原理就能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的效果。這里還有應(yīng)用技術(shù)水平的問(wèn)題。這就像前面所說(shuō)的分級(jí)燃燒技術(shù)一樣，應(yīng)用技術(shù)的不足，可能會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有效果或是效果更不好。

同時(shí)采用這四項(xiàng)技術(shù)后，還應(yīng)該配套采用一些輔助技術(shù)，這樣就可以穩(wěn)定地達(dá)到預(yù)期效果。這應(yīng)該是水泥行業(yè)在當(dāng)前環(huán)境下追求的目標(biāo)。先進(jìn)的燒成系統(tǒng)在運(yùn)行中可以明顯地降低系統(tǒng)熱耗，減少氮氧化物的生成量和氨水的使用量，同時(shí)提高了熟料的質(zhì)量和強(qiáng)度。這些都完全符合國(guó)家對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)和高能耗產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步要求。也是水泥生產(chǎn)技術(shù)管理者和技術(shù)人員努力爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

包含了所有這些技術(shù)的燒成技術(shù)，被稱為“水泥熟料節(jié)能低氮燒成技術(shù)”，目前正在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用。

中圖分類號(hào)：TQ172.622.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0473(2016)01-0024-06DOI編碼：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.01.005

收稿日期：（2015- 12- 10）