分解炉和回转窑用煤比例的探讨
发布时间：2018-07-18 01:06:00发布作者：郑矿机器
对分解炉和回转窑在预分解窑系统中所起作用的认识差异，决定了管理和操作人员在生产过程中对其燃料使用比例控制上的差异，影响着操作人员的操作思路，同时也影响着烧成系统的产质量及热耗。已有不少文章[1-5]从理论和实际应用方面对此进行过论述，本文对这些论述进行梳理。并结合我公司5000t/d生产线在线CDC分解炉烧成系统2010年熟料28d强度偏低和2013年窑内频繁出现黄心料时，在系统投料量和总用煤量不变的情况下，对窑炉用煤比例进行过大调整的经验，总结窑炉用煤比例的变化对生产的影响，同时探讨判断窑炉用煤比例是否合理的依据。
1 分解炉和窑在烧成系统中作用的认识差异
1.1 分解炉占主导地位
持此观点的人认为：①预分解窑由于增加了分解炉，才使系统产量大幅提升，分解炉用煤量（以下简称炉煤）多可以提高入窑物料分解率，减轻窑的负荷，进而达到提产的目的；②在系统通风和喂料不变的情况下，多用炉煤相应就减少了窑用煤（以下简称窑煤），能有效避免因窑内煤粉不完全燃烧产生黄心料的问题；③由于炉气对窑气中的NOx有稀释作用，在总用煤量没有增加的情况下，炉煤比例越大，生成的NOx量越少，系统排出废气中的NOx浓度就越低。所以分解炉在系统中应占主导地位，炉煤应尽量多加。
1.2 回转窑占主导地位
持此观点的人认为：①窑内煅烧决定熟料质量，只有多用窑煤才可以强化窑的煅烧功能，保证烧出高质量的熟料；②在总用煤量不变的情况下，炉煤比例增大，将导致窑尾和上升烟道结皮，同时因烧结造成预热器堵塞的几率增大。所以窑在煅烧中应占主导地位，窑煤应尽量多加。
1.3 无所谓的观点
持此观点的人认为：分解炉和回转窑在系统中的作用无所谓孰轻孰重，只要能烧出合格的熟料就行。对于系统的稳定运行程度并不关注，也不会考虑窑炉喂煤比例的变化对熟料强度和热耗等方面的影响。
2 不同观点在系统操作方面的差异
2.1 窑炉用煤比例的差异
认为分解炉占主导地位的，窑炉用煤比例基本控制在30∶70，高时控制在25∶75。认为窑占主导地位的，窑炉用煤比例基本控制在45∶55，高时控制在48∶52。持*三种观点的，窑炉用煤比例完全是根据出窑熟料fCaO含量和升重的变化来调整的，波动范围较大，在（30~50）∶（70~50）之间频繁调整。
2.2 系统工况异常时操作调整方法的差异
当窑电流降低时，持*一种观点的人*先选择增加炉煤用量，只有当炉煤达到上限（系统设定或者设备能力允许的*大值）时，才考虑增加窑煤用量，有时甚至采用降低窑速的办法来避免或者预防窑电流的下降，而不愿意增加窑煤用量。持*二种观点的人则是*先选择增加窑煤用量，当窑煤用量达到上限还不能扭转窑电流的波动时，才增加炉煤用量或者降低窑转速。而持*三种观点的人往往是眉毛胡子一把抓，窑煤、炉煤甚至窑速都同时调整，完全没有章法。
当窑电流升高时，持*一和*三种观点的人都是*先考虑增加系统生料喂料量，而不愿意减少窑煤或者炉煤用量。持*二种观点的人则是*先选择减少炉煤用量或者提高窑的转速。
3 我公司窑炉用煤比例的变化对生产的影响
3.1 熟料外观
随着窑煤用量的增多，熟料升重升高，外观变的光滑，结构致密。当窑煤超过42%后，出现熔融痕迹，易碎性变差。当超过45%时，开始出现黄心料，砸开后发现有过烧现象，同时熟料颗粒大小不均，圆形度差。窑煤低于38%时，熟料外观开始变的粗糙，内核疏松，同时升重降低。窑煤低于36%时，熟料中细颗粒和粉料含量增多，颜色发灰，无光泽。
3.2 窑电流
随着窑煤用量的增多，窑主电动机电流升高。窑煤超过45%时，波动幅度增大；窑煤在38%~42%时，窑电流平稳，波动幅度小；窑煤低于36%时，在投料量和总用煤量不变的情况下，窑电流开始下降，为保证熟料质量，不得不减产运行或者增加窑煤用量。
3.3 二、三次风温
二、三次风温随窑煤用量的增大而升高，减小而降低。当窑煤比例低于37%时，二次风温开始出现波动，低于35%时，波动幅度明显增大，存在忽高忽低现象，平均温度偏低，三次风温没有明显波动。
3.4 窑皮长度
窑煤用量增多较少时，窑皮变化不明显，当超过45%后，整体窑皮变长，但高温区窑皮变短，且窑皮不规整，在6m、12~15m处出现两道沟槽，烧成带后部容易长厚窑皮，30~31m、46~48m处容易结圈。窑煤比例低于30%～35%（煤质不同）后窑皮变长，*长时达到29m，厚度均匀，但是窑皮疏松，容易垮落。
3.5 窑尾烟室温度和入窑物料状态
窑煤增多后，窑尾烟室温度明显上升，基本都在1160℃以上，同时烟室和上升烟道容易结皮，且结皮较硬不易清理。增加炉煤比例到65%后，虽然分解炉出口温度升高，但入窑物料和窑尾烟室温度并不高，在1020~1050℃，如果达到70%，则入窑物料温度开始升高，有时甚至超过分解炉出口温度，入窑物料发黏，在斜坡上堆积，窑尾摩擦圈处容易漏料。
3.6 烧成系统热耗
窑煤用量在38%~42%时，在投料量不变的情况下，单位熟料热耗为2989~3031kJ/kg，在内控指标范围以内。窑煤用量超出这个范围后，尽管维持投料量不变，但原有的用煤量已经不能满足系统正常煅烧的需求，要靠增加总用煤量来保证煅烧出合格的熟料，此时单位熟料热耗达到3093~3135kJ/kg。如果再增加投料量，则用煤量与投料量的增加明显不成比例，热耗*高时达到3302kJ/kg，导致生产成本增加。
另外，当窑炉用煤比例发生变化时，还带来熟料强度、需水量和易碎性等方面的变化，继而影响水泥粉磨系统的电耗和水泥的使用性能。
通过这两次调整，得出我公司窑炉用煤比例的*佳范围是（38%~42%）∶（58%~62%）。笔者认为，对于某一具体的预分解系统，在生料喂料量和总用煤量一定的情况下，存在一个*佳的窑炉用煤比例。由于各厂窑炉相对位置、炉型、原燃材料和配料方案等方面的差异，这个比例不可能完全一致，但是如果以燃料消耗*低为评判准则，应该不会偏离40∶60太远，否则只能是热耗的大幅攀升。另外，高质量的熟料是在均质稳定的前提下，在合理的生料成分、稳定的热工制度和快烧急冷等综合因素下形成的。并不是单靠提高入窑物料分解率或者窑内一把火就能烧出来的。
4 判断窑炉用煤比例是否合理的依据
判断窑炉用煤比例是否合理，应以实际的熟料热耗为依据，在生产过程中，主要看以下几个方面：
1）窑尾烟室温度和二次风温。正常情况下，窑尾烟室温度应低于二次风温50~100℃。如果烟室温度高于二次风温，则系统大多处于不正常的运行状态。
2）系统是否稳定。预分解系统不能经常发生塌料、结皮和堵塞；窑内窑皮应均匀一致，窑皮长度合理，无长厚窑皮、结圈和沟槽，没有结球现象；熟料产质量稳定；窑速和投料量稳定，无大幅度或者频繁调整现象。
3）投料量与喂煤量是否对应，系统热耗应在要求范围之内。
4）熟料外观应无结粒不匀、轻烧和过烧现象。
5）整个系统的温降和压降应在合理范围内。
6）窑筒体温度应无异常偏高现象。
5 结束语
在当今水泥市场已经成为买方市场的情况下，水泥企业必须从“以产量论英雄”的旧观念中转变过来，树立以“降低能源消耗”为*一目标的意识。这也是水泥协会提倡在企业中开展“对标管理”工作，并特别强调主要内容是“能源消耗”的根本目的所在，因此水泥企业有必要对窑炉用煤比例的合理范围及其对系统热耗的影响做出重新的验证，以期达到利润*大化的目的。
作者：韩进有，等
作者单位：三门峡腾跃同力水泥有限公司
