干法窯煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料

□□張傳行

干法窯煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料

Sulphoaluminate Cement Clinker Burning by Dry Process Kiln

□□張傳行

曲阜中聯水泥有限公司有一條1000t／d新型干法生產線，旋窯規格為φ3m×48m,隨著水泥工業向大型化和規?；l展，于2004年，將該條普硅生產線改為特種水泥生產線，生產快硬硫鋁酸鹽水泥，成為國內首條用新型干法窯生產硫鋁酸鹽水泥的生產線，生產規模達到30萬噸／年。自改產以來，分解爐一直存在塌料問題，于2008年3月份對分解爐進行改造，將分解爐有效內徑由原來的φ3800mm改為3550mm，在分解爐中部增加縮口以提高噴騰換熱效果，將分解爐三次風入爐方向改為切向進風，改變C4旋風筒入爐生料下料點位置，向三次風進口方向偏移以達到分散物料的目的。通過改造，解決了分解爐塌料問題，工藝操作穩定，熟料產質量都有明顯提高，降低了熟料的燒耗，收到良好的經濟效益。

1 存在的問題

分解爐塌料主要表現在煅燒過程中，分解爐內生料沒有全部被風帶入最低級旋風筒，部分未經分解的生料由分解爐底部直接入窯，這樣造成生料在分解爐內的流程短路，使入窯生料分解率降低，入窯生料量時大時小，造成窯尾溫度低，負壓波動，有時呈正壓，出現窯尾煙室嗆料，同時窯內溫度波動，熟料燒成負荷加重，熟料燒成不均，游離氧化鈣升高，窯前出現渾濁現象，粉料增多，熟料燒結不透，出現欠燒料，使熟料強度下降，直接影響了熟料的質量。

2 原因分析

通過對幾年的煅燒操作分析，造成分解爐塌料的原因有：

（1）出分解爐管道結皮積料，特別是鵝頸鵝管轉彎處容易積料，結皮，造成風力不足，使分解爐內向上的風力瞬間小于料的重力，生料直接入窯，造成塌料。

（2）預熱器系統出現漏風，使分解爐內的向上風力不足。

（3）分解爐內物料分散不均，部分生料不能隨風均布分散，相對集中的料區，會在重力作用下，落入分解爐底部直接入窯，造成塌料。

（4）五級旋風筒下料管及錐體部位積堵，造成五級旋風筒內的部分生料隨風進入四級，經四級下料管又進入分解爐，形成部分生料內循環，每間隔一段時間，生料富集到一定程度時便產生塌料。以上問題雖在生產操作過程中采取了解決措施，塌料的程度有所減輕，但沒有從根本上解決問題。

（5）該生產線原來是生產普硅水泥，普硅生料的喂料在55t／h，生料的CaO含量為43．5%，按此計算分解產生的二氧化碳氣體為 18．7t／h，相當于標況下95200m3／h，出分解爐系統風量約：1．37m3（標）／kg 熟料。 生產硫鋁酸鹽水泥熟料，生料喂料降到50t／h，生料中料的CaO含量為31%，按此計算分解產生的二氧化碳氣體為12．178t／h， 相 當 于 標 準 狀 況 下62000m3／h，。硫鋁生料產生二氧化碳氣體體積只占普硅生料分解產生的為二氧化碳氣體體積的56．8%，出分解爐系統風量約：1．25m3（標）／kg 熟料。根據設計風速，生產普硅熟料時，分解爐內氣體流速為 8．0m／s，而生產硫鋁熟料時分解爐內氣體流速僅為7．0m／s，這是造成分解爐塌料的主要原因。如果要增加分解爐內氣體的量，提高氣體流速，可提高生料喂料量，相應可增加系統總風量，但與窯的熟料煅燒能力不能相匹配，窯的熟料煅燒能力決定了生料的喂料量，不能高于50t／h，因此只有靠縮小分解爐的內徑，來提高氣體的流速，才是較可行的途徑。

3 分解爐的改造方法

（1）原來分解爐的有效內徑為3．8m，有效截面積約為 11．34m2，有效容積約 192．78m3，按生產普硅水泥截面風速V＝8m／s，按生產硫鋁水泥計算截面風速只有 7．0m／s。

改造后的有效內徑為3．55m，有效截面積約為9．89m2，有效容積為163．12m3，按生產硫鋁水泥截面風速可提高到：V＝8．1m／s。

通過改造，分解爐有效容積雖然只有原來的84．9%，但截面風速提高到設計要求的8m／s以上，可徹底解決分解爐頻繁塌料的問題。而分解爐容積減少帶來的子分解爐能力不足的問題，可通過適當提高分解爐出口溫度，改變分解爐內部結構來解決。

（2）要減小分解爐的有效內徑，若在原來的基礎上拆除分解爐，重新更換新分解爐筒體，重新砌筑新耐火材料，需投資60萬元，工期兩個月，嚴重影響生產。利用原分解爐外殼筒體，通過改造其內部結構，增加保溫層厚度，硅酸鈣板的厚度由70mm改為120mm，硅藻土磚的厚度由114mm改為189mm（圖1），從而縮小了分解爐有效內徑，增加分解爐內氣體流速。同時由于保溫層、隔熱層的加厚，增加保溫效果，減少熱量散失，提高熱利用率，達到了降低熟料熱耗的目的。

（3）在分解爐中部增加縮口（圖2），實現分解爐二次噴騰，提高爐內風料混合，增加生料在爐內的停留時間，使分解爐內物料分解率提高，同時風煤混合更加均勻，煤粉燃燒更加充分，熱能利用率提高，使熟料的熱耗降低，同時由于二次噴騰作用，分解爐上部物料在噴騰作用下，縮口風速高，上部物料不會落在下部，使分解爐內下部物料濃度相對減少，在分解爐底部不會出現塌料的情況。

（4）為防止縮口處燒注料的塌落，在內部增加一層支撐內殼，用厚度為20mm鋼板卷成圓形，燃后拼焊成一體，將扒釘焊于其上，既起到支撐加固作用，又減輕了燒注料的用量，不會因澆注料太厚，扒釘過長，不能支撐澆注料的重力而造成澆注料脫落。

表1 操作參數及原燃料熟料情況

表2 生料成分，%

表3 熟料成分及礦物組成，%

表4 熟料強度及凝結時間

4 改造效果

（1）降低熟料燒成煤耗，節約生產成本

通過改造，縮小了分解爐的有效內徑，使氣體在分解爐內的流速增加，風料混合均勻，且氣力向上的浮力大于物料重力，從根本上消除了分解爐的塌料，使入窯生料分解率由原來的85%提高到94%，熟料的游離氧化鈣得到明顯降低，由0．32%下降到0．13%，熟料質量明顯提高。同時由于工藝狀況的穩定，生料喂料量提高，相應熟料產量提高，使熟料煤耗降低，熟料標準煤耗由 129kg／t降到120kg／t，年產熟料按 20 萬噸計算，每年可節約標準煤1800噸，節約成本109萬元。

（2）優化工藝操作參數

分解爐改造后，由于風料混合均勻，煤粉能在爐內充分燃燒，使爐內溫度升高，分解爐出口溫度由原來的804℃升高到857℃，窯尾煙室溫度由860℃提高到980℃。系統溫度的穩定，入窯生料分解率提高，各種工藝操作參數得到優化，入窯生料量減少了波動，能夠提高生料喂料量，由原來的 46．8t／h 提高到 50．5t／h，窯熟料臺時產量提高 2．43t／h，每年可增加熟料產量1．6萬噸。在操作上，窯尾煙室不出現嗆料、冒煙現象，窯頭無混濁現象，易于判斷窯內情況。出窯熟料結粒細小且均齊，避免了跑黃料現象，各種參數見表1。

（3）提高熟料質量

改造后系統工藝參數進一步優化，避免了分解爐的塌料，入窯生料分解率穩定，減少了原來由于未分解的生料量波動，一股一股不穩定地入窯，造成燒成帶煅燒熱工制度的不穩定，使熟料有欠燒現象。改造后熟料燒結充分，結粒均齊，熟料的立升重得到提高，游離氧化鈣降低，熟料早強礦物C4A3的含量由53．45%提高到 56．66%，使熟料 3d抗壓強度由56．2MPa， 提 高 到 58．28MPa， 提 高 了2．08MPa。

生料成分見表2。

熟料成分及礦物組成見表3。熟料強度及凝結時間見表4。

5 結語

（1）采用增厚分解爐保溫層，縮小分解爐的有效內徑，提高分解爐內風速，加大風料混合，提高分解爐內物料的上浮力，是解決分解爐塌料的有效方法，此改造方法比拆掉分解爐，縮小殼體直徑，節約工期60d，節約鋼材65t，節約耐火澆注料30t，減少投資60余萬元。

（2）采用此方法改造分解爐，由于增厚隔熱層，減少分解爐熱量的散失，同時提高了熟料產量，使熟料熱耗降低，噸熟料煤耗由原來的129kg／t，降到 120kg／t，年節標煤 1800t，節約成本109萬元，是節能降耗的又一措施。

（3）通過改造分解爐的有效內徑，分解爐及預熱器系統的熱工制度穩定，入窯生料人分解率得到提高，熟料在燒成帶燒結充分，降低了熟料的游離氧化鈣，提高了熟料礦物中C4A3的含量，使熟料3d抗壓強度由56．2MPa， 提 高 到 58．28MPa， 最 高 達到68MPa。

TQ172．622．29

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沈 穎