影響回轉(zhuǎn)窯煅燒效果的因素因素分析

1、影響回轉(zhuǎn)窯煨燒效果的因素分析齊俊華1楊旭2丁振宇3（1、3河南省建筑材料工業(yè)協(xié)會(huì)450014;2駐馬店豫龍同力水泥有限公司）影響回轉(zhuǎn)窯煨燒效果有多種因素，其中有些是不可控因素，有些是可控因素。不可控因素是指工藝線設(shè)備的先天性因素，如窯系統(tǒng)各組成部分，回轉(zhuǎn)窯、預(yù)熱器、分解爐等的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)備性能的不可變參數(shù)等，這些參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理，設(shè)備選型和配置是否合理，有待系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后加以肯定，有缺陷的參數(shù)和設(shè)備設(shè)施只有通過技術(shù)改造加以完善和改進(jìn)。本文僅就通過科學(xué)管理和精心操作可以人為加以控制、完善和改進(jìn)的影響因素?cái)⑹鋈缦拢阂?、時(shí)間與溫度水泥熟料煨燒是一個(gè)漸進(jìn)的化學(xué)反應(yīng)過程，即需要一定的溫度條件，又需要一定的時(shí)

2、間過程，溫度和時(shí)間是相輔相成的伴進(jìn)條件，強(qiáng)調(diào)、缺少和忽視其中哪一個(gè)因素都不可能燒出合格的優(yōu)質(zhì)熟料。熟料煨燒主要是在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行并完成的，而分解爐和預(yù)熱器的主要任務(wù)是通過生料與高溫氣體在湍流、旋流和懸浮過程中完成熱交換并實(shí)現(xiàn)CaCO勺分解。回轉(zhuǎn)窯則擔(dān)負(fù)熟料的煨燒與生成，為滿足熟料煨燒所需要的溫度與時(shí)間條件，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)應(yīng)設(shè)置具備不同長度的溫度區(qū)域，或溫度間隔。物料在回轉(zhuǎn)窯（5000t/d）內(nèi)的運(yùn)行速度大致為每分鐘2.5-3m,總的運(yùn)行時(shí)間在30分鐘左右，其中窯尾分解帶的長度為5-6m,運(yùn)行日t間約2分鐘，該段溫度為1100-1150Co分解帶的煨燒作用，一是繼續(xù)完成CaCO勺分解，第二是逐漸產(chǎn)生液相

3、，促進(jìn)CAF、C3A的生成，以這兩種礦物為粒核，逐漸把CaOSiO2粘附在一起并在回轉(zhuǎn)窯的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)中擴(kuò)大到一定粒徑。CARCA是融媒性礦物，它的生成數(shù)量和速度是熟料煨燒成果的前提條件，保護(hù)液相促進(jìn)CARCA生成是熟料煨燒中的重要環(huán)節(jié)。窯尾溫度過低，將延遲這種結(jié)粒的過程；溫度過高，將使結(jié)粒干燒，使其喪失所需液相特征，使熟料結(jié)粒不好，因此液相量的生成效果除與生料率值有關(guān)系外，與溫度條件更有直接的關(guān)系。從生料產(chǎn)生液相到熟料結(jié)粒這是一個(gè)漸進(jìn)的時(shí)間過程，在生料從1100c到1250c的溫度過程中，是從液相產(chǎn)生到結(jié)粒的過程，大致需要67分鐘的時(shí)間。這一時(shí)間間隔過短將使液相生成量不足，不能達(dá)到預(yù)期的結(jié)粒效果

4、；時(shí)間過長，說明回轉(zhuǎn)窯熱力強(qiáng)度不足，熟料的后期煨燒效果變差，其直觀效果是熟料結(jié)粒小、黃心、窯頭罩內(nèi)飛砂大等。結(jié)粒生料在進(jìn)行到過渡帶時(shí)，GS大量生成，這一過程同樣也是一個(gè)漸進(jìn)過程，并非一蹉而就，這一過程進(jìn)行的越充分，GS的生成越多，就越有利于C2S向C3S的轉(zhuǎn)化，這一過程也是控制游離CaO的重要階段。從粒狀生料到C2s形成的過程時(shí)間長一些，GS的生成就越充分，反之C2S的生成反應(yīng)就越不充分，不參加熟料生成反應(yīng)的Ca的越多。過渡帶與分解帶的分區(qū)并不明顯，從功能上看，分解帶中有過渡帶，過度帶中有分解帶。過渡帶的溫度應(yīng)在1250-1400C之間，其時(shí)間間隔在10分鐘左右，窯長為25nr）過度帶與分解帶

5、的總窯長應(yīng)在30m左右，這一過程為貝利特反應(yīng)階段。這一階段的物料可視作為初始熟料，當(dāng)初始熟料前進(jìn)到燒成帶且自身溫度達(dá)到1400-1450C時(shí)，GS將積極吸收吸附在粒徑中剩余的CaO®彳fGS的生成反應(yīng)，所以QS是GS生成的前提，QS生成量不足則GS的轉(zhuǎn)化量就少，反之就多。這一過程是熟料煨燒的關(guān)鍵時(shí)刻，GS的生成反應(yīng)時(shí)間大致為13分鐘，這一溫度段的窯長應(yīng)為30-35m,這一過程為阿利特反應(yīng)階段。燒成帶之后熟料進(jìn)入冷卻帶，溫度由1350c下B到1200C,窯長5-7m。該區(qū)段的作用是以較高的冷卻和結(jié)晶速度，使亞穩(wěn)定狀態(tài)下的熟料礦物固定下來，穩(wěn)定和鞏固此前的化學(xué)反應(yīng)成果?；剞D(zhuǎn)窯的長度是在充

6、分考慮熟料運(yùn)動(dòng)速度和熟料煨燒不同區(qū)段的溫度所需時(shí)間需要而設(shè)計(jì)的，因此在實(shí)際生產(chǎn)中必須考慮上述煨燒過程所需的時(shí)間和溫度要求，這是熟料煨燒過程的關(guān)鍵條件，操作的隨意性，不合理的改變不同區(qū)段的溫度，就必然同時(shí)破壞熟料煨燒所需的時(shí)間要求，其中最為關(guān)鍵就是要準(zhǔn)確把握燃煤的火頭位置，最常見的毛病就是火頭位置在窯前28-30m處，造成過渡帶和燒成帶過短，總長度不超過55m雖然物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通過的總時(shí)間不變，但其有效的煨燒時(shí)間幾乎減少了三分之一，其熟料的煨燒效果就要大為下降。這種煨燒時(shí)間不足和熟料急燒的結(jié)果是熟料結(jié)粒不好，熟料黃心、飛砂大、質(zhì)密度下降等，窯尾一把火，本已溫度較高，操作人員的“煨燒時(shí)間”觀念不強(qiáng)

7、，仍使用大風(fēng)大煤煨燒，火頭靠后，是破壞熟料煨燒效果的根本原因。對于本企業(yè)回轉(zhuǎn)窯的煨燒情況，要充分利用停窯檢修的間隙和機(jī)會(huì)，把回轉(zhuǎn)窯內(nèi)存留物料進(jìn)行逐段取樣，分析各段礦物的生成情況，在反復(fù)不斷分析的基礎(chǔ)上，調(diào)整、制定出一套確實(shí)可行的窯操規(guī)程。二、原料與生料原料的選擇和生料的制備對熟料煨燒效果有著直接而密切的關(guān)系和影響，是企業(yè)管理和技術(shù)人員必須十分注意的問題。1、原料的選擇石灰質(zhì)原料從地質(zhì)年代上分，大致有震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)和石炭紀(jì)石灰?guī)r及新生紀(jì)的泥灰?guī)r、白堊土等。但對煨燒熟料質(zhì)量影響較大的功能因素主要應(yīng)從純度和硬度上加以區(qū)分。一般來說，純度高、CaO含量高、硬度低的石灰石易磨好燒；而雜質(zhì)多，純度

8、低、硬度大、Ca*量較低的石灰石難磨難燒。其中硬度大，荷點(diǎn)高是其難磨難燒的主要因素，如同樣的伯力休斯立磨，一企業(yè)粉磨鎂含量1%勺低鎂石灰石，產(chǎn)量可以達(dá)到450t/h,最高達(dá)480t/h，使用8個(gè)月后，磨輻磨損50m一企業(yè)粉磨鎂含量3-4%左右的高鎂石灰石，產(chǎn)量可以達(dá)到430t/h,使用8個(gè)月后，磨輻磨損100mm粉磨低鎂與高鎂石灰石，磨輻的壽命相差一倍。純度高、硬度低的石灰石荷點(diǎn)低，分解率高，Ca而以較大的數(shù)量參加熟料的生成反應(yīng)；純度低、雜質(zhì)多、硬度大的石灰石，荷點(diǎn)高，分解率低，在相同的熱力強(qiáng)度下，能以較快速度參與熟料生成反應(yīng)的CaO數(shù)量相對較少，可通過對不同企業(yè)CaCO分解率的測定加以驗(yàn)證，

9、從而降低了C3A的生成數(shù)量，使熟料強(qiáng)度降低。因而大力尋找震旦紀(jì)大理巖、奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)石灰?guī)r和新生紀(jì)泥灰?guī)r等純度高、低鎂或硬度低的石灰質(zhì)原料是十分重要的。同時(shí)盡量減少對寒武紀(jì)高鎂石灰石的依賴和使用數(shù)量，或與高質(zhì)量的石灰石搭配使用，努力降低、減少煨燒難度，提高熟料質(zhì)量。對純度較高、CaO平均含量在53%Z上的石灰石，可弱化均化設(shè)施，以降低基本建設(shè)投資。在輔助原料的選擇上，應(yīng)注意原態(tài)與亞態(tài)物料的區(qū)別。原態(tài)是指天然狀態(tài)下產(chǎn)出的物料，如鐵礦石、黏土、硬質(zhì)砂巖等。亞態(tài)是指經(jīng)過煨燒和化學(xué)加工后產(chǎn)出的副產(chǎn)品，如硫酸渣和粉煤灰等。原態(tài)物料晶格完整、結(jié)構(gòu)致密，荷點(diǎn)高，要求煨燒溫度高，輔助原料中的液相產(chǎn)出晚，參與熟

10、料生成反應(yīng)速度慢，數(shù)量不足，將影響熟料質(zhì)量的提高；經(jīng)熱加工和化學(xué)加工產(chǎn)出的副產(chǎn)品，晶格受到破壞，結(jié)構(gòu)疏松，硬度低，荷點(diǎn)低，液相產(chǎn)出早，參與熟料生成反應(yīng)的速度快，數(shù)量多。經(jīng)過多家企業(yè)考察得出的結(jié)論是：亞態(tài)輔料易磨易燒，熟料強(qiáng)度高，而原態(tài)輔料難磨難燒，電耗高，煤耗高，熟料質(zhì)量不高。當(dāng)然從節(jié)煤、節(jié)電、易磨、易燒的角度看，利用純度低的軟質(zhì)砂巖較純度高、硬度大的硬質(zhì)砂巖較好。在原料配伍上，采用高鎂、硬度較大的石灰石，則在輔料選擇上應(yīng)趨利避害，盡量采用亞態(tài)輔料；如采用低鎂、純度高、硬度低的石灰石，在缺乏亞態(tài)輔料時(shí)，也可采用原態(tài)輔料。在原料制備上，如采用純度低、硬度大的石灰石與呈原態(tài)輔料配料時(shí)，一定窯把握好

11、生料細(xì)度，細(xì)度不能放的太寬，應(yīng)控制在10溢右；如采用純度高、硬度低的石灰石和亞態(tài)輔料制備生料時(shí)，細(xì)度可以適當(dāng)放寬到15%或更寬一些；如兩者搭配使用，細(xì)度應(yīng)控制在1214%!間，當(dāng)然這三者的電耗差別是十分顯著的。在注意到石灰石的純度和硬度、輔料的原態(tài)與亞態(tài)的情況下，企業(yè)化驗(yàn)室對率值的計(jì)算都給予了十分重要的關(guān)注，甚至作為企業(yè)技術(shù)機(jī)密概不外傳。這種在率值計(jì)算上的封閉行為，在市場競爭十分激烈的情況下是情有可原的，但對技術(shù)水平不高、熟料質(zhì)量也不高的企業(yè)，積極研究和探索率值的正確計(jì)算是十分必要的。作者在“從窯操曲線看窯操工作效果”一文中（中國水泥06年4期）提出窯灰的損失對率值計(jì)算的影響并提出糾正建議。指

12、出“兩高一中”的率值配料是十分必要的，望參考。對用原態(tài)輔料進(jìn)行配料時(shí)更應(yīng)采用“兩高一中”的配料方案，對于采用亞態(tài)輔料配料的企業(yè)“兩高一中”的配料方案中的兩高可稍有降低。配料計(jì)算中一定要克服不針對原料實(shí)際狀況，刻板計(jì)算各原料成分而確定率值的做法。眾所周知，使用低堿、低氯、低硫等有害成分的原料和燃料也至關(guān)重要。三、風(fēng)量的分配與穩(wěn)定通風(fēng)在回轉(zhuǎn)窯熟料煨燒中主要有以下三種作用，第一是為燃煤供氧；第二是做為載熱媒體與生料進(jìn)行熱交換；第三在分解爐和預(yù)熱器中利用湍流、旋流和懸浮作用，延遲生料下降速度，以達(dá)到充分進(jìn)行熱交換的目的等。窯風(fēng)通過兩個(gè)渠道進(jìn)入窯系統(tǒng)，一是從回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入；二是從三次風(fēng)管進(jìn)入，在分解爐匯合。

13、窯內(nèi)風(fēng)量進(jìn)入分解爐時(shí)，窯氣體中的氧已基本耗盡，已不再發(fā)揮助燃作用，從三次風(fēng)管進(jìn)入分解爐中的氣體主要發(fā)揮分解爐噴煤的助燃作用，窯頭、窯尾噴煤大體為40%口60%則在窯風(fēng)風(fēng)量的分配上應(yīng)為4:6開，即進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的風(fēng)量為40%從窯頭罩三次風(fēng)管進(jìn)入分解爐的窯風(fēng)應(yīng)達(dá)到60%兩種風(fēng)的分配是通過窯尾斜坡的截面積和三次風(fēng)管的截面積之比，即4:6開進(jìn)行分風(fēng)的。考慮窯尾的漏風(fēng)，窯尾斜坡截面積應(yīng)適當(dāng)放大。回轉(zhuǎn)窯風(fēng)量的多少應(yīng)從三個(gè)方面進(jìn)行判斷，第一是窯頭始終保持微負(fù)壓狀態(tài)，第二窯尾氣體中的氧含量大致在2姒下，第三噴煤咀的火焰形態(tài)良好。三次風(fēng)管的風(fēng)量應(yīng)以CaO的分解率、C4和C5溫度的高低及CO含量的多少為調(diào)整標(biāo)識。

14、CaM解率高，說明燃煤燃燒正常，不再調(diào)風(fēng)；CO含量高，說明爐內(nèi)缺風(fēng)，或降煤或增風(fēng)。業(yè)內(nèi)人士在談及回轉(zhuǎn)窯的操作要領(lǐng)時(shí)，大多認(rèn)為風(fēng)、料、煤的穩(wěn)定操作是回轉(zhuǎn)窯正常工作的首要任務(wù)，但風(fēng)、料、煤的穩(wěn)定操作必須要強(qiáng)調(diào)風(fēng)、料、煤的高質(zhì)量，沒有高質(zhì)量的風(fēng)、料、煤，再穩(wěn)定的操作，回轉(zhuǎn)窯的工作都不會(huì)處于良好的狀態(tài)。原料的高質(zhì)量在第二節(jié)中已有敘述，風(fēng)的高質(zhì)量要重視二、三次風(fēng)的溫度質(zhì)量。二、三次風(fēng)的風(fēng)溫主要取決于回轉(zhuǎn)窯的火頭位置，如火頭位置靠近窯中，熟料在冷卻30m以后再進(jìn)入甕冷機(jī)，則窯頭罩內(nèi)的風(fēng)溫將有較大的下降，三次風(fēng)溫一般在700-800C。風(fēng)溫較低不利于分解爐的工作，分解率下降，影響回轉(zhuǎn)窯的正常工作。二次風(fēng)溫不

15、高，同樣對回轉(zhuǎn)窯的煨燒工作產(chǎn)生不利的影響。窯系統(tǒng)供風(fēng)的關(guān)鍵是努力提高二、三次風(fēng)的風(fēng)溫，三次風(fēng)溫應(yīng)達(dá)到900左右，三次風(fēng)溫提高了，二次風(fēng)溫自然也相應(yīng)提高。當(dāng)然二、三次風(fēng)溫與甕冷機(jī)的工作制度也有密切的關(guān)系，所以同時(shí)也要認(rèn)真研究提高甕冷機(jī)的工作效率。同時(shí)努力減少噴煤咀的一次風(fēng)量，多用溫度高的二次風(fēng)進(jìn)行助燃是積極有利的。窯風(fēng)的穩(wěn)定與否是回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)正常工作的重要環(huán)節(jié)，在窯尾風(fēng)機(jī)正常工作下，窯風(fēng)的穩(wěn)定應(yīng)當(dāng)不成問題，但窯尾分解爐、預(yù)熱器及管道出現(xiàn)堵塞和不正常工作的情況，窯風(fēng)的穩(wěn)定操作就將成為重要問題。其中閃動(dòng)閥失靈、斜梢積料、管道結(jié)皮、堵塞等是影響窯風(fēng)穩(wěn)定操作的主要問題。斜坡積料將使二次風(fēng)量下降，三次風(fēng)量增

16、加，窯內(nèi)分風(fēng)失衡，回轉(zhuǎn)窯火焰發(fā)暗、燃煤燃燒不充分，影響煨燒效果；管道結(jié)皮堵塞影響整個(gè)窯系統(tǒng)的穩(wěn)定供風(fēng)；閃動(dòng)閥失靈，系統(tǒng)供風(fēng)短路，破壞預(yù)熱器的正常工作，C1筒氣體出口溫度升高，造成能源浪費(fèi)；系統(tǒng)漏風(fēng)特別是窯尾密封不好，使分解爐的溫度下降，同時(shí)也使入窯生料溫度下降，影響液相的形成，都將影響回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)和效果。一企業(yè)為雙系列窯尾預(yù)熱器，工作極不正常，已不能進(jìn)行正常生產(chǎn)，要求進(jìn)行技術(shù)診斷。調(diào)研查看的結(jié)果是：（1）系統(tǒng)閃動(dòng)閥“多數(shù)不動(dòng)，少數(shù)動(dòng)”，即預(yù)熱器通風(fēng)短路，工作失效；（2）三次風(fēng)管拐彎處磨穿漏風(fēng)，分解爐工作效率下降；（3）甕冷機(jī)與回轉(zhuǎn)窯聯(lián)結(jié)處嚴(yán)重漏風(fēng)，二、三次風(fēng)質(zhì)量下降；（4）煤質(zhì)下降

17、等共四個(gè)問題。在對上述問題改正后，生產(chǎn)迅速轉(zhuǎn)好。在上述問題中，閃動(dòng)閥問題具有歷史性，閃動(dòng)閥問題的發(fā)現(xiàn)和解決，使企業(yè)從此走上了正常的生產(chǎn)道路。影響穩(wěn)定供風(fēng)的另一個(gè)問題是三次風(fēng)管的通暢供風(fēng)。一企業(yè)由于火頭靠近窯中，生料中鋁氧率偏低等，導(dǎo)致熟料結(jié)粒不好，只有黃豆粒大，飛砂嚴(yán)重，大量飛砂通過窯頭罩、三次風(fēng)管又回到分解爐，先是粗顆粒在三次風(fēng)管中沉降，后由于三次風(fēng)速變低，粗細(xì)顆粒飛砂等逐漸在三次風(fēng)管中進(jìn)一步堆積，飛砂沉積達(dá)到三次風(fēng)管的半徑厚，造成窯風(fēng)過大，負(fù)壓增高，煤粉拉到窯中燃燒，分解爐供氧不足，嚴(yán)重影響了窯系統(tǒng)的正常工作。造成三次風(fēng)管積灰的另一種可能原因是窯尾斜坡截面積過大，分風(fēng)不均，三次風(fēng)速偏低造成

18、的。窯頭和分解爐科學(xué)合理的分配風(fēng)量，努力提高二、三次風(fēng)的供風(fēng)質(zhì)量，防止系統(tǒng)漏風(fēng)和短路是窯系統(tǒng)通風(fēng)操作的關(guān)鍵要領(lǐng)。風(fēng)量應(yīng)隨著噴煤量的改變而進(jìn)行調(diào)整，如頭煤與尾煤的比例是4:6開,當(dāng)頭煤、尾煤噴煤量都有增加或減少時(shí)，應(yīng)適時(shí)調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，但不要隨意調(diào)整三次風(fēng)閥門，以保持窯風(fēng)、尾風(fēng)風(fēng)量的正常比例。尾煤噴煤量應(yīng)視CaC研解率的高低適當(dāng)加以增減，如分解率已達(dá)到92-93%,尾煤噴煤量就要進(jìn)行適度控制。控制分解爐的溫度，就是要控制生料不要過早產(chǎn)生液相。C&C4C5級筒閃動(dòng)閥失靈，斜坡積料、管道結(jié)皮堵塞等，生料過早產(chǎn)生液相是重要原因之一。當(dāng)尾煤正常，但回轉(zhuǎn)窯火頭靠后，也可導(dǎo)致窯尾生料溫度過高，過

19、早產(chǎn)生液相，使斜坡積料，影響回轉(zhuǎn)窯正常工作。因此，避免大煤大火，保持窯系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)是新型干法操作的要領(lǐng)之一。四、燃煤與噴煤管多通道噴煤管的出現(xiàn)和窯尾分解爐技術(shù)的改進(jìn)，使使用低揮發(fā)分燃煤成為可能，應(yīng)該說這是新型干法技術(shù)的一次革命性進(jìn)步。從理論上講新型干法使用熱值在4500千卡以上的低揮發(fā)分燃煤煨燒熟料應(yīng)當(dāng)說都是可行的，在實(shí)踐上國內(nèi)也不乏成功的實(shí)例，但有兩個(gè)需要注意的問題：第一使用熱值較低、灰分較高的燃煤在窯頭噴煤中的窯灰有相當(dāng)一部分不參加熟料生成反應(yīng)，因此在率值計(jì)算時(shí)應(yīng)采用高硅、高鋁方案，以補(bǔ)償窯灰中硅、鋁成分的損失。為驗(yàn)證該意見的正確性，省內(nèi)一企業(yè)將熟料料球鋸開，按照顏色分層將外皮剝下來進(jìn)行分析化驗(yàn)，結(jié)論是熟料球外皮主要是硅鋁成分，也即燃煤沉灰粘附，而料球內(nèi)部是正常的熟料礦物組分。第二在熱值等價(jià)的情況下，可購到灰分低一些的好煤，應(yīng)優(yōu)先考慮使用優(yōu)質(zhì)煤或中質(zhì)以上的煤。其原因是多數(shù)劣質(zhì)煤含有大量的研石、易磨性差，立磨工作條件變壞，細(xì)度又不好控制，粉磨煤粉的數(shù)量大大增加，耗電、耗材，質(zhì)量不好，同時(shí)不能做到等熱值等消耗，實(shí)際燃煤熱量消耗要大于等熱值優(yōu)質(zhì)燃煤的熱量消耗數(shù)量。有一定數(shù)量的企業(yè)，在使用低熱值、低揮發(fā)分燃煤時(shí)，窯灰按100%冗入計(jì)算率值，怎