劉鳳柱：熟料煅燒過(guò)程中的節(jié)能降耗

　　9月25日，2013中國(guó)水泥節(jié)能技術(shù)交流大會(huì)在山東濟(jì)南順利召開，大會(huì)期間，水泥實(shí)戰(zhàn)專家、浙江金圓水泥品質(zhì)主管劉鳳柱在會(huì)上詳細(xì)介紹了熟料煅燒過(guò)程中的節(jié)能降耗。

水泥實(shí)戰(zhàn)專家劉鳳柱

　　在水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程中，不論是生料的干燥預(yù)熱或是燒成分解煅燒，均需要消耗大量的熱量，因而合理組織燃燒并提高燃燒效率，是一項(xiàng)重要的節(jié)能工作，目前國(guó)內(nèi)熱耗低于700kCal/kg熟料的公司很少，國(guó)際上先進(jìn)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到650kCal/kg.通過(guò)技術(shù)改革和創(chuàng)新，提高操作和管理水平，都可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，由于所形成的熟料的廢氣不可能冷卻到環(huán)境溫度，因而必然帶走一部分熱量，生產(chǎn)過(guò)程中不可能沒(méi)有物料損失；煅燒設(shè)備還要向外散失熱量，因而實(shí)際生產(chǎn)每 lkg 熟料所消耗的熱量，必然比熟料形成熱要大得多，根據(jù)生產(chǎn)方法和使用的設(shè)備不同，熟料的單位熱耗也不同。熟料的單位熱耗越接近熟料形成熱，煅燒設(shè)備的熱效率越高。

　　具體生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能降耗管理，從以下幾方面加以闡述。

　　一、生產(chǎn)過(guò)程中工藝日常管理要素

　　生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能降耗、產(chǎn)質(zhì)量應(yīng)重視基礎(chǔ)工作的開展，基礎(chǔ)工作開展主要包括預(yù)熱器的清理、翻板閥的調(diào)整、散熱的控制、燃燒器的調(diào)整與管理、冷卻機(jī)篦縫的清理、系統(tǒng)漏風(fēng)管理。

　　1.1預(yù)熱器清理

　　預(yù)熱器清理包括：撒料箱、下料管、上升煙道的連接管、煙室、分解爐錐部縮口等。

　　預(yù)熱器不定期清理會(huì)影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差會(huì)造成熟料質(zhì)量下降，產(chǎn)量降低，熱耗增加等。

　　1.2翻板閥的調(diào)整

　　翻版閥調(diào)整不好輕則竄風(fēng)、影響收塵效率，造成熱耗增加。重則結(jié)皮堵塞。

　　旋風(fēng)筒下料管上的鎖風(fēng)閥（翻板閥）的鎖風(fēng)效果好壞，直接影響到旋風(fēng)筒的分離效率，鎖風(fēng)閥鎖風(fēng)效果差，竄風(fēng)造成已被分離的生料粉二次飛揚(yáng)，降低上級(jí)旋風(fēng)筒的分離效率，當(dāng)竄漏風(fēng)達(dá)到進(jìn)風(fēng)的2%時(shí)，分離效率會(huì)降低約20%，尤其是一級(jí)筒為甚，各級(jí)鎖風(fēng)閥動(dòng)作頻次一般5-10次/分鐘為宜。

　　1.3散熱的控制

　　有很多廠不重視保溫隔熱工作，下面我們看一組數(shù)據(jù)：

　　故應(yīng)該重視隔熱材料使用、耐火材料施工工藝等。

　　湖州南方燒成系統(tǒng)各處的外表面溫度很低。

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　　1.4燃燒器的調(diào)整與管理

　　燃燒器頭部結(jié)焦會(huì)造成火焰分叉變形，輕則導(dǎo)致熱耗增加，重則導(dǎo)致熟料質(zhì)量變差、燃燒器頭部燒壞、耐火磚燒毀。

　　1.5冷卻機(jī)篦縫的清理

　　冷卻機(jī)難免會(huì)出現(xiàn)堆雪人或其它情況造成篦縫堵塞，影響通風(fēng)冷卻換熱，造成熟料冷卻差，二次風(fēng)溫低及出冷卻機(jī)熟料溫度高，造成熱回收低，熱耗高，故應(yīng)重視檢修時(shí)的篦縫檢查。

　　1.6系統(tǒng)漏風(fēng)

　　要注重預(yù)熱器、窯尾密封、窯頭密封的漏風(fēng)管理。理論上過(guò)剩空氣系數(shù)每增加1%，噸熟料標(biāo)煤耗增加1kg。因此要嚴(yán)格控制過(guò)剩空氣量，使C1出口O2含量在2%-4%之間。

　　系統(tǒng)漏風(fēng)不僅增加電耗，還要增加熱耗。

　　1.7減少粉塵量

　　提高預(yù)熱器旋風(fēng)筒收塵效率，減少窯灰?guī)ё叩臒崃?，目前LV已經(jīng)在預(yù)熱器C1上有所采用，其目的就是提高收塵效率，降低熱耗。

　　操作上、配料方面要控制熟料結(jié)粒，減少飛砂量，減少熟料粉帶走的熱量。

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　　二、生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備管理要素

　　保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率是前提，開停窯頻繁，卻談節(jié)能降耗是空談。

　　燒成系統(tǒng)的三大核心部件：預(yù)熱器、冷卻機(jī)、燃燒器。

　　2.1風(fēng)機(jī)工況的研究

　　冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)檢修后風(fēng)機(jī)葉輪與進(jìn)風(fēng)喇叭口安裝間隙不符合要求，造成風(fēng)機(jī)的風(fēng)在風(fēng)機(jī)內(nèi)循環(huán)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)電流較低，風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，故風(fēng)量標(biāo)定是必要的。

　　風(fēng)機(jī)本身設(shè)計(jì)原因，風(fēng)壓風(fēng)量達(dá)不到。

　　判斷冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)性能是否達(dá)到性能方法：1、在篦床上無(wú)料時(shí)開風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度在80%-85%時(shí)，電流達(dá)到額定電流。2、在正常工況工作時(shí)，風(fēng)門開度在95%-100%，電流達(dá)到額定電流，說(shuō)明風(fēng)機(jī)性能達(dá)到要求。

　　風(fēng)機(jī)風(fēng)量的配備對(duì)熱耗影響至關(guān)重要。

　　2.2篦冷機(jī)的維修管理

　　篦板間磨損，篦板間隙變大進(jìn)而影響風(fēng)量的分布，風(fēng)室間密封，充氣梁或充氣的小風(fēng)室漏料堵滿，篦板之間間隙過(guò)大，導(dǎo)致風(fēng)短路。

　　冷卻機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)：冷卻機(jī)三個(gè)效率

　　（1）熱效率：從出窯熟料中回收、且重新入水泥熟料燒成系統(tǒng)的總熱量與出窯熟料物理熱的百分比

　　QR.l——從出窯水泥熟料中回收的且重新入水泥熟料燒成系統(tǒng)的總熱量

　　Q.-出窯熟料的物理熱，kJ/kg-熟料；

　　Qloss.s-冷卻機(jī)總的熱損失，kJ/kg-熟料；

　　Qair-冷卻機(jī)排出氣體（包括余風(fēng)和煤磨干燥風(fēng)）帶走的物理熱，kJ/kg熟料；

　　Qm-出冷卻機(jī)水泥熟料帶走的物理熱，kJ/kg-熟料；

　　Qdis.l-冷卻機(jī)散熱損失

　　Qsec.a——入窯二次風(fēng)的物理熱kJ/kg-熟料；

　　Qtec.a——入窯三次風(fēng)的物理熱kJ/kg-熟料；

　　（2）冷卻效率：

　　從出窯熟料中回收的總熱量與出窯熟料物理熱的百分比

　　（3）空氣升溫效率：

　　離開冷卻機(jī)第i個(gè)室的冷卻空氣和鼓入該室冷卻空氣之間的溫度差與該室內(nèi)水泥熟料的平均溫度之比

　　ta1i、ta2i——分別為鼓入和離開冷卻機(jī)第i室的冷卻空氣溫度，℃；

　　tclin——在冷卻機(jī)第i室內(nèi)篦板上熟料的平均溫度，℃，

　　一般用進(jìn)、出該室的水泥熟料之間的對(duì)數(shù)平均溫度來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

　　水泥熟料冷卻機(jī)的這三個(gè)效率越大越好，

　　一般ηcL為40%~80%， ηcL為40%~80%，Φi<90%

　　對(duì)出窯熟料攜帶出去的大量熱焓進(jìn)行回收：回收的熱量約1250~1650kJ/kg熟料。

　　2.3選擇合適的燃燒設(shè)備

　　一個(gè)性能良好的燃燒設(shè)備能提供良好的燃料與空氣混合條件、使過(guò)?？諝庀禂?shù)較低、著火及燃燒條件好、燃燒火焰穩(wěn)定、熱損失小、易于調(diào)節(jié)、安全可靠、污染小，燃料消耗就低。

　　提高燃燒效率是節(jié)能的一項(xiàng)非常重要的措施。燃燒效率的高低、燃料是否完全燃燒將直接影響到燃料的消耗。

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　　三、生產(chǎn)過(guò)程中的控制要素

　　改善生料的易燒性，降低燒成溫度到達(dá)節(jié)能降耗的目的。影響生料易燒性的因素很多，生料礦物組成、化學(xué)成分、生料細(xì)度等。

　　水泥熟料的燒成溫度為一般為1450℃，如果能夠通過(guò)改善生料的易燒性，將煅燒溫度降低至1300℃-1400℃，則熱耗會(huì)大大降低。

　　改善生料的易燒性通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)調(diào)整：

　　3.1 合理控制生料細(xì)度

　　生料細(xì)度直接影響到易燒性的好壞，這里分為200μm、80μm、45μm三種規(guī)格的方孔篩篩余，一般200μm控制在1%以內(nèi)。

　　3.2 減少有害成分的帶入量

　　這里所指的有害成分是fSiO2，45μm方孔篩篩下的fSiO2對(duì)煅燒基本沒(méi)有影響，篩余的對(duì)煅燒有影響，fSiO2含量越高，易燒性越差，應(yīng)加以控制。

　　3.3 引入礦化劑改善生料易燒性

　　通過(guò)摻多元復(fù)合礦化劑來(lái)達(dá)到正常煅燒溫度下C3S加速形成速率并使C3S介質(zhì)穩(wěn)定，從而達(dá)到高產(chǎn)低消耗的目的，或降低燒成溫度從而降低熱耗。

　　礦化劑有氟、硫、磷陰離子團(tuán)及CuO、CuCl2、ZnO陽(yáng)離子，通過(guò)以上幾種礦化劑的單摻或多摻來(lái)保證熟料強(qiáng)度的同時(shí)，降低熟料燒成溫度，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，異或提高熟料強(qiáng)度。

　　工業(yè)廢渣作為礦化劑有鋼渣、磷渣、螢石等。

　　四、生產(chǎn)過(guò)程中的操作、調(diào)節(jié)要素

　　保證全窯系統(tǒng)的最佳且穩(wěn)定的熱工制度必須“五穩(wěn)保一穩(wěn)”

　　（1）生料化學(xué)成分均值穩(wěn)定

　?。?）生料喂料量穩(wěn)定

　?。?）燃料成分（熱值、煤的細(xì)度、水分）均值穩(wěn)定

　?。?）燃料喂入量穩(wěn)定

　?。?）設(shè)備（包括通風(fēng)設(shè)備）運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定

　　如果以上“五穩(wěn)”波動(dòng)大，勢(shì)必造成多加煤，造成熱耗增加，造成“一穩(wěn)”中熱工制度不穩(wěn)。

　　生產(chǎn)過(guò)程中除了穩(wěn)定好要做好及時(shí)精確調(diào)節(jié)，日常調(diào)節(jié)包括以下幾方面：

　　4.1調(diào)節(jié)控制合適的空氣過(guò)剩系數(shù)

　　為保證燃料的完全燃燒，需要供給足夠的空氣。若空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)大，則煙氣量增大，煙氣溫度下降；若空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)小，易造成空氣量不足，燃料燃燒不完全，引起熱損失。因此空氣過(guò)剩系數(shù)在滿足燃燒要求的前提下，應(yīng)盡可能小些。

　　控制過(guò)?？諝庀禂?shù)一般在窯尾煙室和C1出口管道上安裝氣體分析，根據(jù)煙室的O2、CO含量及時(shí)調(diào)整三次風(fēng)閥。C1出口氣體分析反應(yīng)了系統(tǒng)漏風(fēng)情況及分解爐燃燒狀況。

　　4.2調(diào)節(jié)提高二次風(fēng)溫和三次風(fēng)溫

　　提高二、三次風(fēng)溫的途徑有：采用新型的合適的冷卻方式、合理控制料層厚度、冷卻機(jī)合理用風(fēng)配風(fēng)、合適的燃燒器位置、減少漏風(fēng)等途徑實(shí)現(xiàn)。

　　操作上如何控制料層厚度，進(jìn)行厚料層操作，設(shè)備方面要滿足幾個(gè)條件：一是風(fēng)室間的密封，防止風(fēng)室間竄風(fēng)，防止漏風(fēng)；二是篦板方面注意篦板間隙的調(diào)整，間隙最大不能超過(guò)3mm，最好控制在1.5mm左右；三是篦板經(jīng)常檢查，防止篦縫堵塞；四是風(fēng)機(jī)性能要保證，最好做標(biāo)定，滿足設(shè)計(jì)要求（很多風(fēng)機(jī)性能達(dá)不到或使用后維護(hù)不當(dāng)性能下降）。一段料層厚度控制在600-800mm，熱效率可提高約10%，冷卻效率可提高約15%.篦床負(fù)荷一般控制在1.5-1.9t/（m²·h）。

　　一室和二室風(fēng)機(jī)是滿足熟料急冷，提高熟料強(qiáng)度、改善熟料易磨性，提高熱回收效率，保持穩(wěn)定較高的二、三次風(fēng)溫重要設(shè)備，必須保證優(yōu)異性能。

　　提高二、三次空氣的溫度，有利于提高燃料的燃燒溫度，加快燃燒速度及完全燃燒，從而達(dá)到節(jié)約燃料的目的。

　　4.3 燃燒器的調(diào)節(jié)

　　燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)送煤風(fēng)的固氣比不合理，造成煤風(fēng)速過(guò)高或過(guò)低，致使煤沉積燃燒，煤灰沉落不均，造成熟料質(zhì)量不穩(wěn)定，窯頭需要加大用煤量才能燒住，煤耗比正常時(shí)要高。煤管煤風(fēng)速高：尾溫高；煤管煤風(fēng)速低，造成煤沉落，以上兩種情況都會(huì)造成沉積燃燒，煤管位置不合適，火焰扎到料里煅燒。

　　加強(qiáng)生產(chǎn)細(xì)節(jié)的管理并提高操作水平

　　熱耗的增加和降低，是多方面因素累加的結(jié)果。

　　故應(yīng)加強(qiáng)全面的生產(chǎn)管理是非常重要的。通過(guò)企業(yè)各項(xiàng)管理制度的健全及強(qiáng)化，杜絕生產(chǎn)中浪費(fèi)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，并加以解決，有利于企業(yè)健康穩(wěn)定低消耗。

　　生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)人員思想意識(shí)培訓(xùn)，技能培訓(xùn)，使生產(chǎn)人員的操作水平提高，技能越高，節(jié)約燃料的效果就越顯著。優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗是對(duì)操作人員的基本要求。