淺談窯水泥煅燒中的新技術(shù)及應(yīng)用

郭 強(qiáng)

（承德金隅水泥有限責(zé)任公司，河北 承德 067000）

1 國(guó)內(nèi)外窯水泥煅燒技術(shù)的發(fā)展

1.1 濕法及半干法煅燒技術(shù)

世界上用回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥是在1884年。我國(guó)于1906年在河北省唐山市建成第一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯，以后又相繼在大連、上海、中國(guó)、廣州等地建立了回轉(zhuǎn)窯水泥廠。因濕法窯生產(chǎn)其生料均勻性好，熟料質(zhì)量高且均勻穩(wěn)定，在20世紀(jì)60年代，濕法生產(chǎn)占主要地位。隨著濕法窯向大型化方向發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了不少新問題，如大型濕法窯尾排出的粉塵激增，必須要加設(shè)收塵器；熟料的電耗也隨著規(guī)格的增大而猛增；窯襯壽命縮短，設(shè)備的運(yùn)輸?shù)鹊取?/p>

1928年出現(xiàn)的立波爾窯是回轉(zhuǎn)窯干法生產(chǎn)的重大發(fā)展，熱耗比原來(lái)降低50%以上。但立波爾窯篦式加熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)事故較多，料球在加熱機(jī)上加熱不均勻，要求原料成球性能好，故限制了這種窯型的發(fā)展。

1.2 新型干法水泥煅燒技術(shù)

1.2.1 懸浮預(yù)熱器煅燒技術(shù)

20世紀(jì)50年代初期德國(guó)研制成功懸浮預(yù)熱窯，使原來(lái)在窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行的物料預(yù)熱和部分碳酸鹽分解過程，移到懸浮預(yù)熱器內(nèi)以懸浮狀態(tài)進(jìn)行，呈懸浮狀態(tài)的生料粉與熱氣流充分接觸，氣固相接觸面積大，傳熱速度快，有利于提高窯的生產(chǎn)能力，降低熟料燒成熱耗。因此，20世紀(jì)60年代后期國(guó)際上大都興建了懸浮預(yù)熱器窯，懸浮預(yù)熱器窯在當(dāng)時(shí)占主導(dǎo)地位。

1.2.2 窯外分解窯煅燒技術(shù)

20世紀(jì)70年代初，國(guó)際上出現(xiàn)了窯外分解新技術(shù)，減輕窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，縮小了窯的規(guī)格，減少了單位建設(shè)投資，窯襯壽命延長(zhǎng)，減少了大氣污染。預(yù)分解窯是在懸浮預(yù)熱器窯基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是懸浮預(yù)熱器窯的更高階段，是繼懸浮預(yù)熱器窯發(fā)明后的又一次重大技術(shù)創(chuàng)新。這一技術(shù)的優(yōu)越性已得到世界的公認(rèn)。到20世紀(jì)70年代末，世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都基本上將預(yù)熱器窯轉(zhuǎn)向預(yù)分解窯，一些發(fā)展中國(guó)家新建或擴(kuò)建大、中型水泥廠也都采用預(yù)分解新技術(shù)。

50多年來(lái)，伴隨預(yù)分解窯誕生與發(fā)展，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展愈加成熟，同時(shí)新型干法水泥技術(shù)向水泥生產(chǎn)全過程發(fā)展。隨著預(yù)分解技術(shù)日趨成熟，各種類型的旋風(fēng)預(yù)熱器與各種不同的預(yù)分解方法相結(jié)合，發(fā)展成為許多類型的預(yù)分解窯，懸浮預(yù)熱窯的發(fā)展優(yōu)勢(shì)逐漸被預(yù)分解窯所替代。但是，懸浮預(yù)熱窯是預(yù)分解窯的母體，預(yù)分解窯是懸浮預(yù)熱窯發(fā)展的更高階段，至今各種新型旋風(fēng)預(yù)熱器在預(yù)分解窯發(fā)展的同時(shí)，仍在繼續(xù)發(fā)展完善，并發(fā)揮著重要作用。隨著懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)日益成熟，同它們配套的耐熱、耐磨、耐火、隔熱材料，自動(dòng)控制，環(huán)保技術(shù)等全面發(fā)展和提高，使新型干法水泥生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到進(jìn)一步提高，生產(chǎn)工藝得到進(jìn)一步優(yōu)化，環(huán)境負(fù)荷進(jìn)一步降低，并且成功研發(fā)降解利用各種替代原燃料及廢棄物技術(shù)，以新型干法生產(chǎn)為切人點(diǎn)和支柱，水泥工業(yè)向生態(tài)環(huán)境材料型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

新型干法水泥生產(chǎn)，就是以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)最新成就，例如：原料礦山計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)化開采，原料預(yù)均化，生料均化，擠壓粉磨，新型耐熱、耐磨、耐火、隔熱材料以及IT技術(shù)等廣泛應(yīng)用于水泥干法生產(chǎn)過程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)約資源、清潔生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，并符合環(huán)境保護(hù)要求和大型化、自動(dòng)化、科學(xué)管理特征的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)模式。

2 新型水泥煅燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 設(shè)備生產(chǎn)趨于大型化

生料磨、水泥磨等主機(jī)設(shè)備向大型化發(fā)展水泥工業(yè)向大型化發(fā)展，配套的主機(jī)設(shè)備(如生料磨、水泥磨等)勢(shì)必趨于大型化，并出現(xiàn)了一些新技術(shù)、新設(shè)備，如擠壓磨和立磨(輥式磨)的使用，使水泥粉磨技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的階段。另外，原、燃料預(yù)均化技術(shù)和生料、水泥的空氣攪拌均化技術(shù)的采用，使水泥的質(zhì)量可以與濕法回轉(zhuǎn)窯的質(zhì)量相媲美。

2.2 過程監(jiān)控趨于精細(xì)化

原來(lái)的立窯煅燒變成了由預(yù)熱器、分解窯、回轉(zhuǎn)窯和冷卻機(jī)組成的水泥熟料燒成系統(tǒng)，由原來(lái)的憑經(jīng)驗(yàn)操作變?yōu)槿坎捎糜?jì)算機(jī)控制，提高了水泥生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平。工藝過程更加精細(xì)化，監(jiān)控點(diǎn)及工藝參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等較立窯工藝大量增加，提高了過程的控制精度，穩(wěn)定控制了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.3 控制趨于自動(dòng)化

隨著自動(dòng)化程度的提高，配料、粉磨、燒成、水泥制成、包裝等主要過程全部實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)電視在中央控制室的監(jiān)控、操作，取消了現(xiàn)場(chǎng)崗位工，車間或工序只設(shè)巡檢工。巡檢工沒有調(diào)整工藝參數(shù)的權(quán)利，只是發(fā)現(xiàn)問題向中控室報(bào)告，由中控室負(fù)責(zé)調(diào)整，減少了控制的隨意性。

3 新型煅燒技術(shù)應(yīng)注意的問題——以硫酸鋁水泥煅燒技術(shù)為例

3.1 嚴(yán)格控制工藝參數(shù)

硫鋁熟料的燒成溫度比普硅熟料的燒成溫度低100℃，同時(shí)，硫鋁熟料的液相量?jī)H為5%，而普硅熟料的液相量在20%～30%，普硅熟料入窯生料的CaCO3，分解量為生料的85%以上，而硫鋁熟料的入窯生料的CaCO3分解量為生料的45%，這說(shuō)明硫鋁生料在分解爐中分解所需熱量比普硅生料分解所需熱量少一半，因此，分解爐用煤相應(yīng)減少一半。根據(jù)實(shí)際操作分解爐用煤量應(yīng)在30%為宜，否則會(huì)使分解爐溫度過高，過多過早產(chǎn)生液相，結(jié)堵管路，造成通風(fēng)不暢；分解爐內(nèi)物料受浮力小于重力，產(chǎn)生塌料，同時(shí)溫度過高，窯內(nèi)產(chǎn)生大球，造成窯內(nèi)通風(fēng)不良，形成還原氣氛，石膏分解，跑硫，造成fCaO高，熟料強(qiáng)度低，最終導(dǎo)致水泥急凝。但是在實(shí)際操作過程中，特別是燒普硅熟料改燒硫鋁熟料時(shí)，看火工的操作方法難以改變，仍按普硅熟料的煅燒操作方法進(jìn)行操作，會(huì)走入誤區(qū)。如見到fCaO高，認(rèn)為窯尾生料分解不足，加大分解爐用煤，其實(shí)恰恰相反，用煤越多，溫度越高，分解的不僅是碳酸鹽，石膏也分解，同樣增加fCaO的量，造成溫度越高fCa0也越高的惡性循環(huán)。

3.2 控制生料下料量

生料下料量應(yīng)控制在40～50t/h，不能小于40t/h，否則會(huì)產(chǎn)生塌料。主要原因是硫鋁生料在分解爐中產(chǎn)生的氣體比普硅生料產(chǎn)生的氣體少46%，低于40t/h，會(huì)產(chǎn)生塌料。

3.3 嚴(yán)格控制熟料的立升重

熟料立升重控制在800～900g/L。立升重是判斷燒結(jié)程度的重要依據(jù)之一。在燒硫鋁酸鹽熟料時(shí)忌燒高立升重，否則會(huì)造成跑硫。在燒普硅熟料時(shí)，立升重越高，溫度越高，熟料燒結(jié)越致密，但是在燒硫鋁酸鹽熟料過程中，液相僅有5%，比普硅熟料少4/5，同時(shí)結(jié)粒細(xì)小，顏色發(fā)黃，呈粉狀較多，但并不是欠燒料，因此應(yīng)通過控制立升重來(lái)防止溫度過高造成過燒而產(chǎn)生急凝礦物。

3.4 改變傳統(tǒng)的看火方法

過去看火工在窯頭看火，主要觀察窯內(nèi)火焰形狀，火焰顏色要明亮，基本看不到黑火頭，窯前發(fā)亮，結(jié)粒細(xì)小均齊，帶料高度較高，這是普硅熟料的觀察方法。但生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥熟料，由于燒成溫度較普硅熟料低100℃，在看火方法上要徹底改變，窯前不能發(fā)亮，而應(yīng)有點(diǎn)發(fā)暗，火焰不是那么有力，黑火頭較長(zhǎng)；結(jié)粒細(xì)，有粉料生成，窯帶起料子的高度要比煅燒普硅熟料低得多，有點(diǎn)象普硅料跑黃料的樣子，但不能跑黃料；看火要勤；料子出窯溫度要低，不能有大塊粘結(jié)料出現(xiàn)，否則溫度過高，造成過燒，影響熟料質(zhì)量。

［1］周惠群.水泥煅燒技術(shù)及設(shè)備[M].武漢理工大學(xué)出版社，2006.

［2］葉旭初.噴旋管道式分解爐內(nèi)燃燒、分解過程的CFD模擬[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(01).