窯內風、煤、料的合理匹配

新型干法預分解窯工藝流程主要包括：燃燒：各種氣、固、液的化學反應；傳熱過程；物料的輸送過程；冷卻過程等。每個過程都與窯系統(tǒng)中的風、煤、料有著密切的關系，其中用煤量取決于喂料量，系統(tǒng)用風量取決于用煤量．而喂料量又取決于風、煤構成的煅燒狀況，風、煤、料之間相互關聯(lián)，相互制約。因此風、煤、料之間的合理匹配是穩(wěn)定燒成系統(tǒng)的熱工制度、提高窯的快轉率和系統(tǒng)的運轉率，是窯產量高、質量好及煤粉消耗少的關鍵所在。     

本項目針對國內某廠實際生產問題．在重要進出風口進行熱工標定，根據窯爐內煤粉燃燒的特點，從實際生產數據出發(fā)，著重分析窯爐風、煤、料匹配關系，從而可為工廠的實際操作提供借鑒。 

1  窯爐內風、煤、料的特點   

1．1  窯爐用風的特點    

 預熱預分解系統(tǒng)由預熱器、分解爐、及其上升管  道組成，其傳熱過程主要是在上升管道內進行．以對  流傳熱為主。物料通過撒料器。被上升煙氣吹散并懸  浮在煙氣中迅速完成傳熱過程．預熱器的懸浮效率直  接影響到物料整體預熱效果．而懸浮效率除了生料的  細度和管道的設計上．主要由風速影響．一般上升管  道的風速控制在16～20m／s。預熱器的主要作用是收聚  物料，實現(xiàn)固氣相分離．其分離效率和其進出口風速  及筒內截面風速相關．風速也影響著旋風筒的阻力損  失，一般截面風速控制在3 6m／s。    

 窯內用風主要是一次風與二次風。二次風主要通  過系統(tǒng)抽風和三次風門來調節(jié)．一次風則用于窯頭煤  粉的輸送和供給煤粉中揮發(fā)分燃燒所需的氧．以保證  煤粉的燃燒需要．但低溫的一次風量占人窯空氣量也  不宜過多，否則增加熱耗。根據資料．當一次風量增加  到總空氣量的10％時．廢氣溫度將上升4℃．相應熱耗  增加58．5kJ／kg。   

1．2窯爐用煤的特點     

分解爐內煤粉與物料是以懸浮態(tài)混合在一起  的，煤粉的燃燒速度直接影響著分解爐的發(fā)熱能力  和爐內的溫度．從而影響物料的分解率。影響煤粉  充分燃燒的因素主要包括：爐內的氣體溫度：爐內  氧氣量；煤粉細度三個方面。因此在操作上：一要提  高入爐風溫；二要保證爐內的供風量：三要控制煤  粉的細度。     

通常因人窯物料的CaCO2已有85％～95％分解了．  故窯內分解吸熱要求較低．但在操作上．要合理調節(jié)  窯頭喂煤．確?；鹧娴臒崃姸龋ＷC熟料煅燒的充  分性。同時防止喂煤量過大，產生不完全燃燒．形成還  原氣氛，使熟料中的Fes+還原成Fe2+，而產生黃心料、過燒料。另外．大量未燃盡的煤易被窯風拉至窯尾燃燒，使窯尾煙室溫度過高．導致窯尾煙室縮口、斜坡結皮，影響生產的正常進行。 

1．3窯爐用料的特點     

生料的易燒性是評價生料的重要工藝指標。主要考察生料的礦物組成、化學組成、顆粒組成三個方面．分別從反應活性、生料率值、生料細度來判斷生料大致的易燒性．分析出其在分解爐的分解溫度范圍，合理的調整喂料量的大小。是保證熟料質量和窯況穩(wěn)定的準則。    

 (1)生料的礦物組成：生料中的石灰質組分主要為含Ca0的方解石。它的反應活性與其類型、晶體結構、晶體的粒度和存在的雜質(雜質含量高、分布廣也有助于石灰石反應活性的提高)有關。黏土若含粗砂過多的砂質土．易磨性及易燒性較差，盡量選用頁巖或粉砂巖作黏土質原料有利于粉磨和熟料燒成。    

 (2)生料的化學組成：生料的主要化學組成可集中地反映在其三率值。若n過高，由于液相量顯著減少，熟料煅燒困難：過低由于液相過多，易結皮結圈，給生產帶來困難。若p過高，黏度大，物料難燒；過低使燒結范圍變窄，易結皮結圈。在改變n、p值時，應適當調整KH值．使配料方案合理。     

(3)顆粒組成：生料的細度和顆粒級配顯著地影響生料的易燒性．生料顆粒愈細．其表面積和反應活性也愈大．固相反應迅速．燒結容易。因生料的反應速率大致上與顆粒大小成反比關系：水泥生料活性的降低與方解石和石英平均顆粒乘積的二次方的倒數成線性關系。     

根據生料的率值、細度，判斷生料大致的易燒性，結合煤質和窯況．合理的調整喂料量的大小，是保證熟料質量和窯況穩(wěn)定的準則。 

2  窯爐內風、煤、料的匹配關系     

預分解窯系統(tǒng)的風、煤、料的匹配關系比較復雜．不同的生料在煤質與窯況不變的情況下需要分解爐中相應的溫度匹配．不同窯頭用風與分解爐用風對煤粉燃燒的影響也不相同，在窯操作中，應注意風的分配、窯爐用煤量的比例．并兼顧整個系統(tǒng)風、煤、料的匹配關系，為工廠優(yōu)質、高產、低耗打下基礎。     

在窯操作中，通過窯尾壓力、窯頭壓力、預熱器各級筒壓力、篦下壓、C1出口溫度、C5出口溫度、分解爐溫度、筒體溫度、三次風溫、二次風溫、窯尾電收塵C0濃度、C3處CO濃度來反映風、煤、料的情況，綜合生料率值、熟料報樣來調整喂料量、喂煤量及各處用風的大小。 

2．1  分解爐內風、煤、料的匹配    

 分解爐是預分解系統(tǒng)的核心部分．承擔著預分解窯系統(tǒng)中煤粉燃燒、氣固換熱和碳酸鹽分解任務．使人窯生料的分解率達到90％以上．從而大大提高回轉窯單位有效容積的產量。分解爐匯聚著來自窯內含氧量低的窯風和來自冷卻機含氧量高的三次風．氣氛較為復雜，煤粉在此分散、燃燒，分解爐與窯把握好風的分配，具體情況如下：    

 (1)當喂人窯頭和分解爐的煤量不變時．窯內通風量增加，拉長燒成帶，將導致燒成帶溫度下降，同時影響窯尾溫度。三次風量減少。使三次風速降低，易造成風管積灰，且影響爐內煤粉燃燒．C5筒出口溫度與分解爐出口溫度可能出現(xiàn)倒掛．產生不完全燃燒．極易造成結皮、堵塞。    

 (2)當喂人窯、爐煤量不變時，窯內風量少，煤粉在窯內燃燒不完全。會造成燒成溫度低．窯內出現(xiàn)還原氣氛。同時，過量的空氣進人分解爐將降低爐內溫度．特別是三次風溫較低時．降低了生料人窯的分解率，從而加重了窯的熱負荷。    

 因此．在生產中可根據實際情況．及時調整各參數。一般當預熱預分解系統(tǒng)內物料懸浮不好．出現(xiàn)塌料、窯頭返火、C1筒出口溫度偏低時．說明系統(tǒng)總風量不足，應適當開大系統(tǒng)排風；反之，當C，筒出口溫度偏高，系統(tǒng)負壓增大時，說明系統(tǒng)總風量過大．應適當關小系統(tǒng)排風。在風量分配上．當人爐二次風量大．窯內用風量小一般表現(xiàn)為窯尾溫度和分解爐出口溫度偏高，此時應關小三次風閥門開度．使窯內風量相應增大；反之，人爐三次風量小，窯內用風量大的一般表現(xiàn)為窯尾溫度偏高．C5筒出口溫度與分解爐出口溫度可能倒掛．且窯內火焰長，窯頭和窯尾負壓較大．此時應開大三次風閥門開度，使窯內通風量相應減小。    

 針對分解爐的特點．在喂料量(360t／h)、喂煤量(窯用煤量lO．Ot：／h，爐用煤量16．5t／h，窯爐用煤比38：62)以及窯尾高溫風機轉速等都不變的情況下，單純進行了調整三次風門開度的試驗，通過現(xiàn)場測定三次風、二次風、C1與C4處溫度的變化及預熱器系統(tǒng)內氣壓和C0濃度、O2濃度的變化，了解分解爐內煤粉的燃燒和生料分解狀況。熱態(tài)檢測如表1所示：從表1可以看出．當三次風門開度減小或增大時，對生料分解率的變化有一定的影響．這是因為三次風門的變化使分解爐內煤粉的燃燒氣氛產生變化，這從開度變化前后C0濃度和0，濃度的改善可以看出。一般對三次風門的開度調控不易過大．要綜合考慮出冷卻機后熱風的分配問題．這點已在上文中討論過。從表l中看出因為三次風門的增大，生料分解率提高后，對窯的負荷減輕．使熟料的煅燒效果優(yōu)化，進而影響三次風溫、二次風溫，三次風溫、二次風溫的增加一方面提高窯系統(tǒng)的熱利用率．另一方面對分解爐中生料的分解和窯中熟料的煅燒提供了更多的熱源，優(yōu)化了熱工制度。 

2．2窯內風、煤、料的匹配    

 窯操作上．要合理調節(jié)窯頭喂煤，調節(jié)燃燒器的直流風、旋流風以及燃燒器的位置，確保火焰的適宜形狀和熱力強度。窯燒成帶筒體溫度采用紅  監(jiān)測溫度可以判斷燒成帶窯皮的厚薄及分布情  況：同時也可判斷燒成帶熱力強度和燃燒器在窯  內的位置、火焰形狀等是否合適。圖1中曲線1為采  用表2中編號1時的簡體曲線．在燒成帶(離窯口  29m處左右)達到了385 qC．這是因為火力過于集  中，易燒壞窯皮及耐火磚。為此可采取加大一次風  直流風速、減小旋流風速、增加二次風速等措施，  使火焰延長，適當的燒成帶長度對煅燒有利。但燒  成帶過長則會造成窯內火力不集中．燒成帶熱力  強度難以得到保證．表2中編號2減小旋流風速比  例，增加火焰長度，合理伸長了燒成帶。具體溫度  變化見圖1中曲線2．燒成帶溫度降到了365 cC．緩解  了紅窯事故的產生。

 2．3  窯爐內風與溫度之間的關系     

窯爐內不同的位置需要不同的溫度．保持溫度在  合理的范圍．首先要嚴格控制煤的使用．其次要注意  風、料的搭配。系統(tǒng)的抽風對溫度的影響尤為明顯．溫  度對風量也有一定反作用。    

風速大小影響著對流傳熱系數．風速低不能完成  預熱器系統(tǒng)內選粉沉降功能，易造成塌料、堵塞；風速  過高，易使風料換熱不充分，C1出口處溫度偏高，浪費  熱量。     

增濕塔的出口溫度的控制是根據人塔含塵氣流  溫度的高低而對應調整水壓大小和噴頭數量．并定  日寸檢查噴頭霧化效果．使其出口溫度控制在規(guī)定范圍。當溫度過低時．電除塵器容易結露，同時也易造成增濕塔的濕底和塔底螺旋輸送機卡死堵塞。而溫度過高則高溫粉塵比電阻高致使電除塵器收塵效果不好．從而造成污染，所以要嚴格控制。在保證生料磨運作的情況下不易調高，過高的溫度會加大窯爐的負荷，溫度越高，氣體的密度越小，而風機在轉速不變的情況下單位時間抽風的體積量是恒定的，由于密度變?。鼠w積變大．單位時間內窯系統(tǒng)內風量的流速相對變慢．供氧量相對變少：一般增濕塔出口溫度不宜超過180℃。 

3  結論    

 總之。風、煤、料與窯速四者之間是相互聯(lián)系又相互制約的．任何一個調整不及時或調整幅度不當，將使整個系統(tǒng)熱工制度破壞，影響窯系統(tǒng)運行和熟料質量?！旓L、煤、窯速相對穩(wěn)定時，喂料量的大小和生料的易燒性指數的大小決定了風、煤、窯速是否合理．是否與當前的喂料量相適應。喂料量大等效于窯速太慢，風、煤偏少；喂料量小等效于窯速太快，風、煤偏多：料的易燒性指數大等效于風、煤量不足，窯速較慢：生料的易燒性指數小等效于風、煤量相對過剩。窯速偏快。當風、料、窯速相對穩(wěn)定時，喂煤量增加等效于喂料量、抽風量相對不足，喂煤量減少則等效于料量、風量相對過剩，均影響熟料煅燒質量。當料、煤、窯速相對穩(wěn)定時，系統(tǒng)排風量增加等效于料、煤相對不足．窯速加快；抽風量減少等效于料、煤相對偏多，窯速減慢等。這四者之問的聯(lián)系與制約不只是上述幾個簡單的方面．而是一個有機的整體，必須及時調整四者的相對大小．盡力做到使系統(tǒng)均衡穩(wěn)定運行 。