淺析預分解窯系統生產過程參數及調節與控制

張福海

摘 要：20世紀70年代末期，一種新型的水泥煅燒設備即水泥預分解窯在我國逐步興起，至今已成為我國水泥生產企業占主流的水泥煅燒設備。與傳統的回轉窯相比較，預分解窯系統生產過程中需要控制的參數增多，其過程控制及調節也比較復雜。文章在總結筆者多年調研類似工藝企業實際過程控制經驗基礎上，對涉及預分解窯系統生產過程中的主要參數及調節與控制，提出自己的觀點。

關鍵詞：預分解窯；參數；調節與控制

一、系統的檢測參數及其調節與控制

縱觀預分解窯全系統，反映在工藝線上的控制參數中，大多數都可以劃分為檢測參數（窯系統的檢測參數主要表現在溫度、壓力、電流、氣體監測等方面）。在日常生產過程中，需要重點監控的主要工藝檢測參數及相應的調節與控制為：

1）系統的燒成帶溫度：預分解窯系統的燒成帶溫度就是處在燒成帶的物料溫度，溫度的高低，直接影響到熟料的質量、窯系統的熱耗和窯系統的長期安全運轉，一般情況下，若發現窯溫過高，應減燃料量。使物料溫度轉為正常。

2）系統的窯尾廢氣氮氧化物（NOx）濃度：預分解窯系統的窯尾廢氣氮氧化物（NOx）含量的高低與所用的原（燃）材料中的氮的含量、煅燒溫度的高低和使用的燃料品種有關，由環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局與2013-12-27共同 發布，并于2014-03-01 實施的《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB 4915

-2013）對水泥窯及窯尾余熱利用系統規定氮氧化物（以 NO2 計）不得超過 400 mg/m3，因此對預分解窯系統的窯尾廢氣氮氧化物（NOx）濃度的測量，除了掌握其含量，使其達到水泥工業大氣污染物排放標準要求外，還在于系統生產情況及空氣消耗比例一定情況下，水泥窯及窯尾余熱利用系統規定氮氧化物（以 NO2 計）的濃度同燒成帶火焰溫度有非常密切的關系，燒成帶溫度高，NOx濃度相對增加。因此，可將此同其它參數一起，綜合判斷燒成帶情況。

3）系統的窯尾氣體溫度：窯尾氣體溫度是預分解窯系統的重要參數之一，結合燒成帶溫度的高低可以體現窯內各溫帶熱強度分布狀況，而與最上一級旋風筒出口氣體溫度又能表征預熱器、、分解爐的熱強度分布狀況。應根據尾溫升高或降低的程度，合理平衡風、煤、料三者之間的關系，使窯尾溫度納入正常的波動范圍內。一般尾溫變化的調節范圍在900～1050℃。

4）窯尾、分解爐出口或預熱器出口氣體成分：系統一般都是通過設置在各相應部位的氣體成分分析裝置檢測窯尾、分解爐出口或預熱器出口氣體（O2）的成分，通過（O2）和CO的含量多少，表明窯內、分解爐內或全窯系統燃料燃燒情況及通風情況。一般， O2含量高，說明空氣過?；蛴械胤铰╋L；實際生產中分解爐出口煙氣中O2含量控制在3.0%以下，窯尾O2含量一般控制在1.0～1.5%；而CO的存在只能說明風量不足。

5）分解爐、窯尾和各旋風筒出口氣體溫度：分解爐、窯尾和各旋風筒出口氣體溫度。生產實際中各部位的溫度基本控制在：窯尾氣體溫度1000～1150℃、分解爐出口氣體溫度850～950℃、C1出口氣體溫度330～390℃、C2出口氣體溫度550～600℃、C3出口氣體溫度710～750℃、C4出口氣體溫度850～900℃，保證在各區段的溫度在一定的范圍，從而使整個系統熱工制度穩定。

6）系統的窯頭負壓：在實際生產控制中往往會出現抽取二次風的量大于冷卻機的供風量，使窯頭負壓增大。窯頭負壓一般保持在-20±5.0Pa，決不允許窯頭形成正壓，否則窯內細粒熟料飛出。

7）窯筒體溫度：燃料產生的熱量有以下幾個直接作用，其中之一就是筒體表面散熱損失即預分解窯筒體溫度。一般情況下窯筒體溫度﹤350℃。一般采用掃描溫度儀測量，通過動態掃描窯筒體各局部溫度跟蹤判斷窯內燒成狀況，適時增減燃料，保持窯溫變動在合理范圍。

二、調節參數及其調節與控制

預分解窯系統檢測參數的調節與控制是通過對調節參數（變量）的調節與控制來實現的。現如今，大多數水泥生產企業都將生料的下料量、窯筒體的轉速、窯頭和窯尾配煤量、風機轉速等作為調節參數：

1）生料的下料量及其調節與控制：熟料煅燒工藝是多因素相互作用相互影響的工藝過程，盡量穩定生料的下料量，相對減少一個變量或者縮小變動范圍，保障生料連續、均勻地通過預分解系統。

2）窯速及其調節與控制：比較先進的測量窯速方法是是以計算機和圖像處理相結合，動態連續的跟蹤對窯速檢測，正常窯速控制在3.8～4.2r/min。同時應依據薄料快轉的原則。

3）噴煤量（窯頭、窯尾）及調節和控制：窯頭和窯尾配煤量不能簡單地視為加點煤減點煤的問題，要全面觀察窯尾溫度、 窯前溫度、窯頭和窯尾的負壓、窯尾的氣體成分及含量的變化等等，及時合理增減配煤量， 一般預分解窯煅燒用煤質量要求灰分A≤30%，揮發分V在18%～30%，發熱量QDW≥5000kcal/kg，煤粉細度要求控制在8%～15%，適度調整增加窯尾分解爐用煤量和降低窯頭噴煤量，其比例控制在6：4左右。

4）風機轉速及合理用風：系統的熱工制度能夠穩定運行，其中系統用風至關重要，一是為燃料的充分燃燒供應足夠的氧氣；二是使物料運動中的風量風速；三是利用熟料冷卻熱交換后的高溫空氣回窯和助分解爐燃。在生產中可根據實際情況，及時調整各風量參數。

三、結語

保持預分解窯系統能均衡穩定運轉的關鍵在于在實際生產過程中能及時正確的對系統生產過程參數調節、控制，使系統內風、煤、料的合理定比配合、流場分布，是體現生產狀態良好的重要標志。

因此，調節控制參數的目的就是要使窯系統經常保持最佳的熱工制度，力求較充分地發揮窯的煅燒能力，在保證熟料質量的前提下，最大限度地提高窯的運轉率。

參考文獻：

[1] 趙應武.過倫祥預分解窯水泥生產技術與操作中國建材工業出版社，2008年9月.

[2] 丁奇生，王亞麗.水泥預分解窯煅燒技術及裝備化學工業出版社，2014年9月.