淺析海撥高度對水泥廠工藝設計的影響

周濤

摘要：本文就海拔高度因素對水泥廠工藝設計的影響做了分析。國家和社會的發展建設離不開水泥等建筑材料的貢獻。水泥廠中工藝設計對于水泥廠的生產效率和產品質量都有非常大的影響。由于我國地形復雜，不同地區的海拔高度差異較大，所以研究海拔高度對水泥廠工藝設計的影響能夠更好地提高水泥廠的生產效益。

關鍵詞：海拔高度；水泥廠；工藝設計

1.高海拔對水泥廠工藝設計的具體影響

1.1高海拔對氣壓及風機選型的影響

我院設計的華新水泥（西藏）有限公司30001/d新型干法水泥熟料生產線擴建項目，海拔高度3534m，代人公式（1）計算可得本項目大氣壓約為海平面大氣壓的2/3。

對于工藝風機選型來說，必須保證系統的氣體質量流量G（kg/h或m3/h）與海平面相同。對于高海拔地區，這就需要提高系統的氣體體積流量。同時由于系統內的流動阻力也發生變化，因此系統內的ID風機以及篦冷機風機、窯頭排風機等工藝風機必須根據需要的風量和風壓重新選型。

1.2高海拔對燃料燃燒的影響

新型干法水泥熟料的制成可分為兩個階段：主要發生在分解爐內的生料碳酸鈣分解和發生在回轉窯內的熟料燒成，而這兩個階段都需要燃料燃燒來提供適宜的高溫環境。因此，燃料的著火時間、燃燒速度以及燃燒溫度對水泥熟料的制成就顯得尤為重要?？諝庵醒鯕庹急然颈３趾愣?，不隨海拔高度變化而變化，但由于空氣壓力、溫度和密度服從理想氣體的狀態方程，即在一定溫度下，空氣密度與大氣壓力成正比，因此高原地區空氣密度低，氧含量也隨之降低。這對燃料的著火時間、燃燒速度有很大影響?？諝饷芏鹊屯瑫r使得其對流程度降低，熱量傳導減慢，這對于生料分解及窯內熟料燒成來說是非常不利的。由于受到氣壓影響，使得空氣的傳熱系數急劇下降，導熱程度受到嚴重的影響，這對于水泥廠的工藝設計來說是非常大的影響。

1.3高海拔對熟料冷卻的影響

對于新型干法水泥熟料生產線，熟料冷卻一般采用篦式冷卻機。對于篦式冷卻機，氣流垂直通過填充床，其雷諾數為：

當篦式冷卻機工作氣壓改變時，流體阻力只和流速及氣體的密度有關。隨著海拔的增高，篦冷機氣壓相應降低，若要保持與海平面地區相同的產量，篦冷機內氣體體積必然增大，從而導致篦冷機冷卻風速變大，系統阻力變大，篦冷機與高溫熟料的換熱時間縮短，導致篦冷機換熱效率降低，容易導致出篦冷機熟料溫度過高，同時無法保證二三次風風溫，最終導致熱耗升高。

2.降低海拔高度對水泥廠工藝設計的影響的有效措施

2.1優化工藝設備配置，滿足工藝要求

水泥廠的制造工程從本質上來說是一系列的化學反應，通過這些化學變化來達到制造水泥的目的。在這一過程中，水泥廠的工藝設計會受到多方面因素的影響，其中，海拔高度就是非常重要的一個影響。在高海拔地區，會由于氣壓的問題使得相同質量流量的氣體體積流量增大很多。為保證正常的工藝要求，需要合理優化工藝設備選型，對工藝風機流量壓力等參數選取適宜的修正系數，在保證滿足工藝生產的前提下，盡量減少電耗的增加。同時，需要進一步創新水泥的設備制造工藝，積極尋找高效的水泥制造路徑，提高高海拔地區水泥制造的化學反應效率。

2.2保證燃料的充分燃燒

不論是生料分解還算熟料燒成，都需要燃料的充分燃燒才能保證。而高海拔地區較低的大氣壓和空氣氧含量都對都燃料著火時間、燃燒速度以及燃燒溫度有不利的影響。為了降低這些因素的影響，需要采取必要的措施，如適度增大窯頭一次風風量，保證窯內高溫區的氧含量；優煤粉燃燒器設計，保證火焰溫度及良好的火焰形狀；分解爐錐部燃燒器采用多點噴煤，多點喂料，保證燃料充分燃燒的同時，增進燃料與原料混合，提高生料分解速度；適度增大分解爐有效容積，保證生料在爐內的停留時間，進一步使其充分分解，從而提高生料入窯前的分解率，提高水泥的生產效率。

2.3增強換熱效率，做好水泥冷卻

生料在各級預熱器內與高溫上升煙氣的充分混合換熱對于生料的碳酸鈣分解具有重要意義，只有增強換熱，才能保證生料入窯前的分解率。我院設計的適宜高海拔地區的五級高效懸浮預熱器，在增大分解爐爐容的同時，增大各級懸浮預熱器下料管斜直段長度，保證生料進入撒料臺的線速度，使其進入下一級旋風筒上升管道后充分打撒，與熱煙氣換熱更加迅速完全，從而提高生料入窯前的高分解率，提高水泥的生產效率。

經過回轉窯內高溫燒制的熟料，需要驟冷處理才能保證具有較高的活性和水硬性，這樣生產出的水泥才能滿足工業制造中的要求。不同水泥廠所處的海拔高度不同，這必然會對熟料冷卻過程造成一定的影響，在高海拔地區，由于大氣壓低，空氣密度低，氣體流動性不足，使得篦式冷卻機不能很好地進行熟料冷卻，同時熱量回收效率大大降低。想要降低海拔高度對于熟料冷卻的影響，就需要改良篦式冷卻機設計，保證熟料料墊的穩定性，同時優化篦冷機的風機配置，適度增大風機壓力和風量，在盡可能不降低二三次風溫前提下，保證熟料在出篦冷機后降低到適宜的溫度，保證熟料質量的同時，得到合理的熟料燒成熱耗。

3.總結

本文就海拔高度對水泥廠工藝設計的影響做了分析。由于高海拔地區的氣壓不足，空氣氧含量低，會影響水泥制造的化學反應過程，燃料燃燒過程和換熱效率。優化工藝設備配置，提高反應進度，保證燃料充分燃燒，增強換熱及冷卻效率是關鍵。