刘凤柱：熟料煅烧过程中的节能降耗

　　9月25日，2013中国水泥节能技术交流大会在山东济南顺利召开，大会期间，水泥实战专家、浙江金圆水泥品质主管刘凤柱在会上详细介绍了熟料煅烧过程中的节能降耗。

水泥实战专家刘凤柱

　　在水泥熟料生产过程中，不论是生料的干燥预热或是烧成分解煅烧，均需要消耗大量的热量，因而合理组织燃烧并提高燃烧效率，是一项重要的节能工作，目前国内热耗低于700kCal/kg熟料的公司很少，国际上先进指标已经达到650kCal/kg.通过技术改革和创新，提高操作和管理水平，都可以达到节能降耗的目的。

　　在实际生产中，由于所形成的熟料的废气不可能冷却到环境温度，因而必然带走一部分热量，生产过程中不可能没有物料损失；煅烧设备还要向外散失热量，因而实际生产每 lkg 熟料所消耗的热量，必然比熟料形成热要大得多，根据生产方法和使用的设备不同，熟料的单位热耗也不同。熟料的单位热耗越接近熟料形成热，煅烧设备的热效率越高。

　　具体生产过程中的节能降耗管理，从以下几方面加以阐述。

　　一、生产过程中工艺日常管理要素

　　生产过程中的节能降耗、产质量应重视基础工作的开展，基础工作开展主要包括预热器的清理、翻板阀的调整、散热的控制、燃烧器的调整与管理、冷却机篦缝的清理、系统漏风管理。

　　1.1预热器清理

　　预热器清理包括：撒料箱、下料管、上升烟道的连接管、烟室、分解炉锥部缩口等。

　　预热器不定期清理会影响到系统稳定性，系统稳定性变差会造成熟料质量下降，产量降低，热耗增加等。

　　1.2翻板阀的调整

　　翻版阀调整不好轻则窜风、影响收尘效率，造成热耗增加。重则结皮堵塞。

　　旋风筒下料管上的锁风阀（翻板阀）的锁风效果好坏，直接影响到旋风筒的分离效率，锁风阀锁风效果差，窜风造成已被分离的生料粉二次飞扬，降低上级旋风筒的分离效率，当窜漏风达到进风的2%时，分离效率会降低约20%，尤其是一级筒为甚，各级锁风阀动作频次一般5-10次/分钟为宜。

　　1.3散热的控制

　　有很多厂不重视保温隔热工作，下面我们看一组数据：

　　故应该重视隔热材料使用、耐火材料施工工艺等。

　　湖州南方烧成系统各处的外表面温度很低。

[Page]

　　1.4燃烧器的调整与管理

　　燃烧器头部结焦会造成火焰分叉变形，轻则导致热耗增加，重则导致熟料质量变差、燃烧器头部烧坏、耐火砖烧毁。

　　1.5冷却机篦缝的清理

　　冷却机难免会出现堆雪人或其它情况造成篦缝堵塞，影响通风冷却换热，造成熟料冷却差，二次风温低及出冷却机熟料温度高，造成热回收低，热耗高，故应重视检修时的篦缝检查。

　　1.6系统漏风

　　要注重预热器、窑尾密封、窑头密封的漏风管理。理论上过剩空气系数每增加1%，吨熟料标煤耗增加1kg。因此要严格控制过剩空气量，使C1出口O2含量在2%-4%之间。

　　系统漏风不仅增加电耗，还要增加热耗。

　　1.7减少粉尘量

　　提高预热器旋风筒收尘效率，减少窑灰带走的热量，目前LV已经在预热器C1上有所采用，其目的就是提高收尘效率，降低热耗。

　　操作上、配料方面要控制熟料结粒，减少飞砂量，减少熟料粉带走的热量。

[Page]

　　二、生产过程中设备管理要素

　　保证设备运转率是前提，开停窑频繁，却谈节能降耗是空谈。

　　烧成系统的三大核心部件：预热器、冷却机、燃烧器。

　　2.1风机工况的研究

　　冷却机风机检修后风机叶轮与进风喇叭口安装间隙不符合要求，造成风机的风在风机内循环，导致风机电流较低，风机风量、风压达不到设计要求，故风量标定是必要的。

　　风机本身设计原因，风压风量达不到。

　　判断冷却机风机性能是否达到性能方法：1、在篦床上无料时开风机，风机风门开度在80%-85%时，电流达到额定电流。2、在正常工况工作时，风门开度在95%-100%，电流达到额定电流，说明风机性能达到要求。

　　风机风量的配备对热耗影响至关重要。

　　2.2篦冷机的维修管理

　　篦板间磨损，篦板间隙变大进而影响风量的分布，风室间密封，充气梁或充气的小风室漏料堵满，篦板之间间隙过大，导致风短路。

　　冷却机的评价指标：冷却机三个效率

　　（1）热效率：从出窑熟料中回收、且重新入水泥熟料烧成系统的总热量与出窑熟料物理热的百分比

　　QR.l——从出窑水泥熟料中回收的且重新入水泥熟料烧成系统的总热量

　　Q.-出窑熟料的物理热，kJ/kg-熟料；

　　Qloss.s-冷却机总的热损失，kJ/kg-熟料；

　　Qair-冷却机排出气体（包括余风和煤磨干燥风）带走的物理热，kJ/kg熟料；

　　Qm-出冷却机水泥熟料带走的物理热，kJ/kg-熟料；

　　Qdis.l-冷却机散热损失

　　Qsec.a——入窑二次风的物理热kJ/kg-熟料；

　　Qtec.a——入窑三次风的物理热kJ/kg-熟料；

　　（2）冷却效率：

　　从出窑熟料中回收的总热量与出窑熟料物理热的百分比

　　（3）空气升温效率：

　　离开冷却机第i个室的冷却空气和鼓入该室冷却空气之间的温度差与该室内水泥熟料的平均温度之比

　　ta1i、ta2i——分别为鼓入和离开冷却机第i室的冷却空气温度，℃；

　　tclin——在冷却机第i室内篦板上熟料的平均温度，℃，

　　一般用进、出该室的水泥熟料之间的对数平均温度来进行计算。

　　水泥熟料冷却机的这三个效率越大越好，

　　一般ηcL为40%~80%， ηcL为40%~80%，Φi<90%

　　对出窑熟料携带出去的大量热焓进行回收：回收的热量约1250~1650kJ/kg熟料。

　　2.3选择合适的燃烧设备

　　一个性能良好的燃烧设备能提供良好的燃料与空气混合条件、使过剩空气系数较低、着火及燃烧条件好、燃烧火焰稳定、热损失小、易于调节、安全可靠、污染小，燃料消耗就低。

　　提高燃烧效率是节能的一项非常重要的措施。燃烧效率的高低、燃料是否完全燃烧将直接影响到燃料的消耗。

[Page]

　　三、生产过程中的控制要素

　　改善生料的易烧性，降低烧成温度到达节能降耗的目的。影响生料易烧性的因素很多，生料矿物组成、化学成分、生料细度等。

　　水泥熟料的烧成温度为一般为1450℃，如果能够通过改善生料的易烧性，将煅烧温度降低至1300℃-1400℃，则热耗会大大降低。

　　改善生料的易烧性通过以下几个方面来调整：

　　3.1 合理控制生料细度

　　生料细度直接影响到易烧性的好坏，这里分为200μm、80μm、45μm三种规格的方孔筛筛余，一般200μm控制在1%以内。

　　3.2 减少有害成分的带入量

　　这里所指的有害成分是fSiO2，45μm方孔筛筛下的fSiO2对煅烧基本没有影响，筛余的对煅烧有影响，fSiO2含量越高，易烧性越差，应加以控制。

　　3.3 引入矿化剂改善生料易烧性

　　通过掺多元复合矿化剂来达到正常煅烧温度下C3S加速形成速率并使C3S介质稳定，从而达到高产低消耗的目的，或降低烧成温度从而降低热耗。

　　矿化剂有氟、硫、磷阴离子团及CuO、CuCl2、ZnO阳离子，通过以上几种矿化剂的单掺或多掺来保证熟料强度的同时，降低熟料烧成温度，从而达到节能降耗的目的，异或提高熟料强度。

　　工业废渣作为矿化剂有钢渣、磷渣、萤石等。

　　四、生产过程中的操作、调节要素

　　保证全窑系统的最佳且稳定的热工制度必须“五稳保一稳”

　　（1）生料化学成分均值稳定

　　（2）生料喂料量稳定

　　（3）燃料成分（热值、煤的细度、水分）均值稳定

　　（4）燃料喂入量稳定

　　（5）设备（包括通风设备）运转稳定

　　如果以上“五稳”波动大，势必造成多加煤，造成热耗增加，造成“一稳”中热工制度不稳。

　　生产过程中除了稳定好要做好及时精确调节，日常调节包括以下几方面：

　　4.1调节控制合适的空气过剩系数

　　为保证燃料的完全燃烧，需要供给足够的空气。若空气过剩系数过大，则烟气量增大，烟气温度下降；若空气过剩系数过小，易造成空气量不足，燃料燃烧不完全，引起热损失。因此空气过剩系数在满足燃烧要求的前提下，应尽可能小些。

　　控制过剩空气系数一般在窑尾烟室和C1出口管道上安装气体分析，根据烟室的O2、CO含量及时调整三次风阀。C1出口气体分析反应了系统漏风情况及分解炉燃烧状况。

　　4.2调节提高二次风温和三次风温

　　提高二、三次风温的途径有：采用新型的合适的冷却方式、合理控制料层厚度、冷却机合理用风配风、合适的燃烧器位置、减少漏风等途径实现。

　　操作上如何控制料层厚度，进行厚料层操作，设备方面要满足几个条件：一是风室间的密封，防止风室间窜风，防止漏风；二是篦板方面注意篦板间隙的调整，间隙最大不能超过3mm，最好控制在1.5mm左右；三是篦板经常检查，防止篦缝堵塞；四是风机性能要保证，最好做标定，满足设计要求（很多风机性能达不到或使用后维护不当性能下降）。一段料层厚度控制在600-800mm，热效率可提高约10%，冷却效率可提高约15%.篦床负荷一般控制在1.5-1.9t/（m²·h）。

　　一室和二室风机是满足熟料急冷，提高熟料强度、改善熟料易磨性，提高热回收效率，保持稳定较高的二、三次风温重要设备，必须保证优异性能。

　　提高二、三次空气的温度，有利于提高燃料的燃烧温度，加快燃烧速度及完全燃烧，从而达到节约燃料的目的。

　　4.3 燃烧器的调节

　　燃烧器设计时送煤风的固气比不合理，造成煤风速过高或过低，致使煤沉积燃烧，煤灰沉落不均，造成熟料质量不稳定，窑头需要加大用煤量才能烧住，煤耗比正常时要高。煤管煤风速高：尾温高；煤管煤风速低，造成煤沉落，以上两种情况都会造成沉积燃烧，煤管位置不合适，火焰扎到料里煅烧。

　　加强生产细节的管理并提高操作水平

　　热耗的增加和降低，是多方面因素累加的结果。

　　故应加强全面的生产管理是非常重要的。通过企业各项管理制度的健全及强化，杜绝生产中浪费，及时发现生产中存在的问题，并加以解决，有利于企业健康稳定低消耗。

　　生产过程中加强人员思想意识培训，技能培训，使生产人员的操作水平提高，技能越高，节约燃料的效果就越显着。优质、高产、低消耗是对操作人员的基本要求。