我公司5000t/d線預分解窯三次風的調整分析

賈月彩，夏珍珍，林盼盼，馮富寧（山東山水水泥集團有限公司，山東 濟南 250307）

0 前言

分解爐是新型干法預分解窯的必不可少的組成部分。在分解爐中，物料以懸浮的狀態(tài)存在于熱氣流中，此氣流量包括二、三次風及碳酸鹽分解釋放的二氧化碳等的總和，懸浮狀態(tài)增大物料與熱氣流的接觸面積，所以分解爐中物料傳熱系數(shù)較回轉窯高2.5～10倍，傳熱面積增大1000倍以上。但分解爐內匯聚的各氣流中只有三次風含氧豐富，若三次風量不足會造成物料懸浮分散性差、傳熱面積小，分解率降低。在分解爐中若分解率不足，會有更多的物料進入窯系統(tǒng)進行分解反應，間接對窯系統(tǒng)造成過大的熱負荷。另外充足的三次風量可有效提高氧氣的濃度，使煤粉在分解爐內充分進行輝焰燃燒[1]，提高爐溫，此為碳酸鹽礦物進行分解的有力保證，分解率的提高可以縮短窯過渡帶的長度，又可提高燒成帶的溫度，在不增加產量的前提下減少窯頭喂煤量。

1 存在的問題及調整

本公司現(xiàn)有一條5000t/d的生產線，預熱器配置分解爐為管道型分解爐，回轉窯規(guī)格Φ4.8 m×720m。三次風管風閥開度為40%，窯內后過渡帶結圈嚴重，窯內通風受到影響。為保證產量，減小了三次風閘閥開度，增加了窯頭喂煤量，窯內及分解爐內的燃燒狀態(tài)變得更加惡劣，最終導致熟料煤耗高、質量差。經(jīng)分析，造成這一系列的問題根源不是窯內通風不足，而是分解爐內三次風量不足造成分解爐內風速過低，物料分散性和煤粉燃燒情況差，未完全燃燒的煤粉隨著生料進入窯內，在后過渡帶提前出現(xiàn)液相造成窯尾結煤粉圈。入窯分解率低，甚至四級預熱器中的物料短路直接進入窯內，影響產質量。

在保證窯內通風的前提下，根據(jù)實際適當加大三次風閥的開度，提高分解爐內三次風量，為了保證分解爐內負壓維持在正常水平不出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，應加大分解爐縮口風速。提高風速的主要措施即減小分解爐縮口截面積，此次檢修將縮口尺寸由原設計的2300mm×2300mm縮小至2050mm×200500mm，具體見圖1。然后根據(jù)實際情況適當逐步提高三次風閘閥開度，由原來的40%逐步提高至75%。

圖1 分解爐縮口調整前后對比圖

2 評價分析

2.1 窯內結圈情況

圖2為調整前后煤粉圈的變化。調整前由于分解爐內三次風量不足，分解爐內煤粉燃燒不完全，部分未燃盡的煤粉或碳粒隨物料一起進入窯內，在窯尾復燃形成煤粉圈。加大三次風閥開度后，分解爐內有足夠的風量（或含氧量），煤粉燃燒充分，避免了后燃的現(xiàn)象，系統(tǒng)各項工藝參數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定并形成良性循環(huán)，為提產創(chuàng)造了有利條件。疏松的煤粉圈在物料的沖擊下慢慢變薄，直至消失。圖2中顏色較深的部位為低溫區(qū)，顏色較亮的部位為高溫區(qū)，調整前畫面顯示窯內49.9 m出現(xiàn)了煤粉圈，調整后煤粉圈逐漸消失。

圖2 三次風閥開度調整前后的窯內結圈情況對比

2.2 窯系統(tǒng)工藝參數(shù)及熟料指標

表1為調整前后窯系統(tǒng)各項工藝參數(shù)及熟料指標的變化。經(jīng)過調整，分解爐內煤粉燃燒充分，提供更多的熱量以碳酸鹽進行分解反應，物料的入窯分解率提高，減少了窯內熱負荷，二次風溫度提高，窯系統(tǒng)工藝參數(shù)及熟料指標等得到了很好的改善。在此基礎上提高了尾煤的用量及生料喂料量，從而達到提產的目的。調整后入窯物料分解率由之前的91.9667%提高到93.8533%（階段內均值），同時熟料產量由5700t/d提高到6049t/d。這主要是因為調整后分解爐內三次風加大，為煤粉的燃燒提供更多的氧氣，尾煤用量加大，分解爐內煤粉燃燒更加充分，在提高入窯分解率的同時還可以增加生料喂料量，從而提高熟料產量。

圖3為調整前后分解爐用煤（簡稱尾煤）和窯頭用煤（簡稱頭煤）數(shù)量變化圖，從圖中可以看出調整前后頭煤用量不變，維持在11.5 t/h左右，隨著三次風閥開度的加大，尾煤用量逐步加大，從調整前的15.8 t/h左右調整為17.5 t/h左右，保證頭尾煤比例在4∶6左右。

圖4為調整前后二次風溫度及三次風負壓的變化圖，三次風負壓由之前的605 MPa降低為448MPa，降幅約為157 MPa，二次風溫由調整前的1050.6℃提高到1120.5℃，增加近70℃。圖5為熟料強度變化的單值圖，調整后較調整前熟料強度增加約3MPa。

表1 調整前后窯系統(tǒng)工藝參數(shù)及熟料指標的變化表

圖3 調整前后頭尾煤用量的變化圖

圖4 調整前后二次風溫度，三次風負壓的箱線圖

經(jīng)過調整三次風閥的開度，增加了通風面積，相應的三次風負壓減小。窯內風量有所減少，在高溫風機拉風不變的前提下，窯內風量減小，噴煤管火焰形狀發(fā)生變化，火焰長度縮短，在窯頭形成集中的強火力，有利于熟料中硅酸鹽礦物的形成和提高二次風溫度[2]。

圖6為調整前后熟料礦物的對比圖，調整前熟料孔洞含量較多，阿利特礦物晶型不完整，棱角圓鈍，大小不均齊；調整后熟料孔洞含量較少，阿利特礦物晶型完整，邊棱光潔，大小均齊，尺寸適中，熟料強度增大。

圖5 熟料強度變化的單值

圖6 調整前后熟料礦物的對比圖(1%NH4Cl溶液浸蝕)

3 結語

適當加大三次風閥開度，有利于窯系統(tǒng)的正常運轉及提高熟料產質量，但是三次風閥開度需要符合生產實際，否則會造成窯內通風不足，窯頭煤粉燃燒不完全，窯尾煙室出現(xiàn)煤粉爆燃正壓的情況，窯尾密封漏料，使窯況變差，不利于產質量的提升。