燒成系統(tǒng)的技改實踐

霍登文 李建強

（陽泉冀東水泥有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000；包頭冀東水泥有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014000）

0 引言

我公司預(yù)分解窯生產(chǎn)線采用自有礦區(qū)的石灰石資源，燒成系統(tǒng)采用雙系列五級旋風(fēng)預(yù)熱器和規(guī)格Φ4.8m×72m 的回轉(zhuǎn)窯、煤粉制備為JGM2-113 立式輥磨（窯尾取風(fēng)），熟料冷卻采用第四代JL4*5 推動棒式篦冷機。近幾年通過調(diào)整配料方案、改造工藝布置、優(yōu)化中控操作等方面的技改實踐，達到提產(chǎn)增效的效果。

1 運行中存在的問題

結(jié)合生產(chǎn)運行中的實際情況，發(fā)現(xiàn)燒成系統(tǒng)主要存在如下問題：

1、入窯生料的易燒性較差：正常運行期間投料量為370 噸/小時，當(dāng)均化庫下料波動或者生料率值略有提高就出現(xiàn)游離鈣跑大點、窯頭火焰發(fā)黑的情況，同時伴隨有熟料結(jié)粒細小，窯前飛砂料增多；投料量不具備提產(chǎn)空間，加料5 噸/小時就會出現(xiàn)窯內(nèi)煅燒吃力，窯況惡化，窯尾漏料進而被動大幅減產(chǎn)，無法連續(xù)穩(wěn)定操作。我們按照《水泥生料易燒性試驗標(biāo)準(zhǔn)》進行生料易燒性試驗，結(jié)果為溫度1400℃的f-Ca0 是2.96%、溫度1450℃的f-Ca0 是2.01%，確定易燒性屬于較差范圍。

2、窯尾煤粉存在后燃問題：運行中分解爐中部和出口的溫度波動較大，在870℃-930℃之間，說明爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定，預(yù)熱器C4 出口溫度達到800℃以上，明顯存在后燃情況。現(xiàn)場標(biāo)定結(jié)果是分解爐出口CO 濃度高，在480ppm-2000ppm 之間波動；原煤立磨是從窯尾高溫風(fēng)機出口取風(fēng)，煤磨熱風(fēng)的CO 濃度達到報警值800ppm，處于危險運行狀態(tài)。綜合氣體檢測數(shù)據(jù)和溫度顯示來看，分解爐內(nèi)的煤粉燃燒不好，存在嚴(yán)重后燃情況。

2 原因分析及解決方案

2.1 改善入窯生料易燒性

熟料的配料方案一般由水硬率、硅率、鋁率三個率值來控制，三個率值的確定應(yīng)該綜合考慮原料特性、熟料強度、水泥應(yīng)用、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量等因素。配料方案是參照煅燒經(jīng)驗值進行確認(rèn)，行業(yè)內(nèi)普遍采用的配料方案為“兩高一低”，即高硅率、高水硬率、低鋁率，該方案被多數(shù)廠家確認(rèn)，對預(yù)分解窯的適應(yīng)性強，能夠提高熟料產(chǎn)量和質(zhì)量，故初始率值控制為HM=2.12、SM=2.45、IM=1.24。但是從我公司運行狀態(tài)看，效果不太理想，無法連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

為扭轉(zhuǎn)現(xiàn)狀，找出根本問題，對現(xiàn)有的配料方案進行了分析調(diào)整。生產(chǎn)線所用原燃材料分別是石灰質(zhì)原料采用自有礦山石灰石，硅質(zhì)校正原料采用硅石，鋁質(zhì)校正材料采用高鋁廢石和粉煤灰，鐵質(zhì)校正原料采用鐵礦石，所用的燃料為煙煤。

成分 原料 燒失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 化學(xué)成分（%） 石灰石 42.41 2.44 2.70 0.37 50.12 0.96 0.12 0.08 硅石 1.04 89.11 3.58 0.97 0.17 0.25 0.28 0.23 高鋁廢石 4.73 55.05 7.07 19.43 5.09 5.95 1.42 1.16 粉煤灰 3.90 49.76 30.45 5.8 7.58 0.66 0.66 0.52 鐵礦石廢石 3.88 54.19 12.37 13.76 8.04 3.21 0.80 0.83

通過多種途徑來調(diào)節(jié)改善易燒性，調(diào)整中發(fā)現(xiàn)硅石的SiO2 接近90%，現(xiàn)場物料的結(jié)晶度高，易磨性差，難于粉磨，所磨制的生料中有較粗的硅石粒度，而生料反應(yīng)速率取決于SiO2 的粒度和比表面積，在熟料煅燒過程中，生料中SiO2 顆粒的結(jié)晶度高，對CS 和Ca0 轉(zhuǎn)換率較低,易使熟料中的f-Ca0 值偏高。

為核實判斷的準(zhǔn)確性，對硅石配料進行調(diào)整，因為當(dāng)?shù)匚锪蠒簺]有替代品，只能降低硅率來抵消高結(jié)晶度硅石對煅燒的影響。結(jié)合原料粉磨及煅燒情況，熟料率值逐步調(diào)整到HM =2.11、SM=2.35、IM=1.26，通過提高鋁含量和鐵含量來降低硅率（率值降低0.10），Al2O3 由4.36%提到5.20%，F(xiàn)e2O3 由4.06%提到4.14%，Al2O3 和 Fe2O3 含量合計提升0.92%，熟料液相量由24.04%提升到27.10%，調(diào)整后的生料易燒性明顯改善，回轉(zhuǎn)窯煅燒狀況好轉(zhuǎn)，能夠適應(yīng)窯況波動造成的影響，窯臺時逐步提升，同時未對熟料強度造成影響。

2.2 針對窯尾煤粉后燃采取措施

分解爐內(nèi)的尾煤存在不充分燃燒，致使?fàn)t中和出口的溫度波動和倒掛，造成系統(tǒng)內(nèi)的CO 濃度超高，主要原因是分解爐內(nèi)的風(fēng)、煤、料匹配不合理，從入爐煤管位置、爐內(nèi)供風(fēng)不足、煤粉質(zhì)量控制等方面調(diào)整。

1）現(xiàn)場工藝布置中的入爐煤管與入爐料管距離過近，生料分解吸熱影響煤粉起燃，對煤粉穩(wěn)定燃燒有一定影響；入爐煤管位于三次風(fēng)管的上方，沒有布置在下方或者錐體位置，缺少預(yù)燃空間，加劇還原氣氛，造成明顯后燃。按照煤粉燃燒特性，改變?nèi)霠t煤管的位置，與生料入爐位置錯開，留出煤粉的預(yù)燃空間，利于煤粉的充分燃燒。

針對入爐煤管位置采取措施：在檢修期間將入爐煤管下移到分解爐縮口膨脹節(jié)上方，比之前位置降低3米，按照風(fēng)速計算可以延長尾煤的預(yù)燃時間0.2s，同時對尾煤噴嘴進行優(yōu)化，增加旋翅打散作用，防止局部過熱造成分解爐結(jié)皮堵塞。

2）尾煤沒有及時燃燒的同時，三次風(fēng)管存在積灰，造成風(fēng)管內(nèi)系統(tǒng)阻力增加，減少了入爐風(fēng)量，也是導(dǎo)致爐內(nèi)燃燒狀況不佳的原因。分解爐的正常工作需要穩(wěn)定的風(fēng)溫和匹配的風(fēng)速，主要是由篦冷機高溫段供給的三次風(fēng)管高溫風(fēng)。2018年由北京建筑材料科學(xué)研究院對生產(chǎn)線熱工系統(tǒng)進行標(biāo)定，窯尾煙室縮口風(fēng)速為

31.9 m/s，三次風(fēng)管風(fēng)速為25.36m/s，分解爐內(nèi)的噴騰速度略偏高，尤其是分解爐中部沒有二次噴騰效果，對分解爐的功效發(fā)揮帶來影響；同時三次風(fēng)管風(fēng)速偏低，進入爐內(nèi)的風(fēng)量減少，影響尾煤的燃燒。

3）篦冷機操作調(diào)整，硅率降低后，物料容易發(fā)粘堆積，同時入窯煤粉的水分偏高，可能會導(dǎo)致窯內(nèi)燃燒不好，篦床上有充足的氧氣和冷卻風(fēng)，出現(xiàn)二次燃燒進而堆積雪人，因此要加強對篦冷機料層的控制，適當(dāng)加快篦床的速度，減少通風(fēng)阻力，保證合理的料層和穩(wěn)定的二次風(fēng)溫。

3 效果驗證

1、通過調(diào)整配料方案、工藝改造和優(yōu)化操作，入窯生料的易燒性明顯好轉(zhuǎn)，分解爐煤粉的后燃情況得以解決，同時三次風(fēng)管的積灰也減少，窯皮粘掛均勻，熟料結(jié)粒細小均齊，窯系統(tǒng)熱工制度趨于穩(wěn)定，投料量比原先提升20噸/小時以上，經(jīng)濟效益顯著。

2、配料方案調(diào)整后，熟料中C3A和C4AF含量增加0.58%，C3S為56%，C2S為21%，3天強度為30MPa、28天強度為58-59Mpa，未對質(zhì)量造成負(fù)面影響。從熟料的礦物組成中可以看出礦物組分的變化與理論依據(jù)吻合，綜合考慮對熟料產(chǎn)量、質(zhì)量的影響，需要繼續(xù)調(diào)整率值以期達到最優(yōu)。