淺析兩擋窯的操作方法

閻貴柱，王洪霞

近年來隨著水泥工藝技術(shù)理論的發(fā)展，二擋窯以其綜合能耗低、煅燒質(zhì)量好、投資成本少的特點，逐漸被水泥行業(yè)認(rèn)可和接受。但兩擋窯也極易出現(xiàn)窯功率偏高、窯前跑生料、窯速無法提高、熟料質(zhì)量不易控制等問題。本文主要針對中材裝備集團有限公司研發(fā)生產(chǎn)的?4.4m×52 m兩擋短窯的操作程序、注意事項等要點作一介紹。

1 烘窯點火

（1）對于新窯而言，回轉(zhuǎn)窯在正式投料運行之前，要對熱工系統(tǒng)進行烘干。在回轉(zhuǎn)窯升溫過程中，燃燒器是系統(tǒng)中唯一工作設(shè)備，所以燃燒器的使用參數(shù)很重要。以下各參數(shù)控制范圍僅針對中材裝備集團熱工公司所供燃燒器產(chǎn)品而言，僅供參考。

TCNB型燃燒器：軸流風(fēng)壓力：40000～80000Pa；旋流風(fēng)壓力：10000～20000Pa；冷卻風(fēng)壓力：600Pa；油槍冷卻風(fēng)：閥門開度10%～20%。

TCNB-S型燃燒器：軸流風(fēng)壓力：40000～80000Pa；內(nèi)、外旋流風(fēng)壓力：10000～20000Pa；油槍冷卻風(fēng)：閥門開度10%～20%。

圖1 烘窯曲線

表1 轉(zhuǎn)窯制度

（2）升溫過程中，通過一次風(fēng)用量控制好火焰形狀及燃料燃盡率，防止燃燒不充分系統(tǒng)冒黑煙，利用點火煙囪帽開度控制系統(tǒng)拉風(fēng)消除此現(xiàn)象。隨著系統(tǒng)溫度的升高，冷卻機固定室風(fēng)機開啟，通過閥門或者轉(zhuǎn)速調(diào)整提供燃燒用風(fēng)，保證窯內(nèi)溫度場分布合理，防止出現(xiàn)局部高溫，從而使窯襯能夠均衡升溫烘干。操縱員應(yīng)嚴(yán)格按照升溫曲線控制燃油用量，確定合理的油煤混燒溫度點，以期實現(xiàn)耐火襯料烘干效果好的同時燃油使用量經(jīng)濟合理的目標(biāo)，圖1為升溫曲線。

2 系統(tǒng)的投料試運行

（1）當(dāng)耐火材料烘干完成后繼續(xù)升溫至窯尾溫度700～800℃時，啟動窯主減速機稀油站組，窯由輔助傳動運轉(zhuǎn)改為主傳動運轉(zhuǎn)，在最慢轉(zhuǎn)速下（0.4～0.6r/min）連續(xù)轉(zhuǎn)窯。

（2）加料前應(yīng)隨時注意C1筒出口溫度，不應(yīng)超過420℃，防止入排風(fēng)機廢氣超溫。當(dāng)溫度超限時通過煙囪帽開度控制入排風(fēng)機進口溫度，此時因無粉塵，不便開啟管道噴水系統(tǒng)；投料前預(yù)熱器應(yīng)自上而下用壓縮空氣吹掃一遍，防止升溫過程中煤粉沉積造成投料后預(yù)熱器堵塞。低產(chǎn)量運行時應(yīng)1h吹掃一次，穩(wěn)定生產(chǎn)時2h吹掃一次。

（3）投料后燃燒器一次風(fēng)量逐漸增加，直至達(dá)到正常工作參數(shù)，即軸流風(fēng)風(fēng)壓：50～70kPa；旋流風(fēng)風(fēng)壓：15～25kPa；冷卻風(fēng)風(fēng)壓：800～1200Pa；中心風(fēng)閥門開度：10%～20%。中控操作人員在遵循上述參數(shù)操作的同時還應(yīng)根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整。

（4）窯尾煙室廢氣溫度控制。投料前應(yīng)以窯尾廢氣溫度為準(zhǔn)，按升溫制度調(diào)整加煤量。投料初期可控制在1000～1100℃范圍內(nèi)，當(dāng)尾溫超過1150℃時，窯頭加煤必須及時采取調(diào)整措施，減少喂煤量。

（5）窯速控制（表1）。點火后當(dāng)窯尾廢氣溫度達(dá)150℃以上時，開始間斷轉(zhuǎn)窯，窯尾溫度達(dá)到800℃以上時，按電氣設(shè)備允許最低轉(zhuǎn)速連續(xù)轉(zhuǎn)窯，在加料前窯速加快到1.0r/min。當(dāng)生料進入燒成帶即可開始掛窯皮，此期間按窯內(nèi)溫度和窯內(nèi)情況調(diào)整窯速，一般調(diào)整范圍為2.0～3.0r/min。窯皮掛好后可適當(dāng)加快窯速到3.0～4.0r/min，并加大喂料、喂煤量。當(dāng)窯產(chǎn)量達(dá)到接近設(shè)計指標(biāo)時，窯速應(yīng)達(dá)到3.5～4.5r/min左右。掛窯皮期間，整體原則上窯溫應(yīng)偏高控制，物料的耐火度要均衡穩(wěn)定，投料量控制在正常喂料量的70%左右，窯速偏中速控制，燃燒器保持偏短火焰、高火力強度，掛窯皮時間一般控制在3d左右即可，在這樣的條件下才能形成堅固、穩(wěn)定的窯皮。

（6）燒成帶筒體表面溫度應(yīng)控制在350℃以下。一般情況下超過330℃時應(yīng)及時開啟筒體冷卻風(fēng)機冷卻，如超過380℃應(yīng)加強監(jiān)視，這時可能有紅窯危險。因筒體溫度高，燃燒器應(yīng)及時降低一次風(fēng)的用量，降低火焰強度補掛窯皮。

（7）投料后生料從C1級預(yù)熱器到窯尾只需30s左右的時間，在加料最初1h內(nèi)要嚴(yán)密注意預(yù)熱器各翻板閥門在溫度變化后的閃動情況，發(fā)現(xiàn)閃動不靈活或出現(xiàn)堵塞征兆要及時處理。為慎重起見，初次點火時第一個生產(chǎn)班次各級旋風(fēng)筒的翻板閥都應(yīng)設(shè)專人看管，及時調(diào)整重錘位置或定時人工閃動閥門以幫助排料。此后預(yù)熱器系統(tǒng)如無異常則可按正常巡檢制度檢查，其中旋風(fēng)筒錐體是最易堵塞部位，更應(yīng)引起重視。加料初期可適當(dāng)增加旋風(fēng)筒循環(huán)吹堵的吹掃密度和吹掃時間，以后逐漸轉(zhuǎn)為正常。一般情況下，開始加料約20min后，感覺到料粉快到燒成帶后段時，可根據(jù)實際情況調(diào)整窯速，以免生料竄出。此階段觀察窯內(nèi)情況應(yīng)避免返火灼傷。

（8）當(dāng)熟料出窯后，二次風(fēng)溫升高，窯頭火焰順暢有力，此時應(yīng)注意窯電流變化，可適當(dāng)減煤加窯速，燃燒器應(yīng)逐漸增加一次風(fēng)量，增加對二次風(fēng)的卷吸，強化煅燒。

（9）當(dāng)篦冷機一室篦下壓力逐漸升高時，應(yīng)加大各室風(fēng)機入口的閥門開度。此時提醒操作者注意：熟料到達(dá)冷卻機哪個風(fēng)室，就應(yīng)加大哪個風(fēng)室的鼓風(fēng)量，并利用窯頭排風(fēng)機入口閥門開度調(diào)整窯頭罩負(fù)壓在20～50Pa范圍內(nèi)（圖2）。

（10）初次投料時，由于設(shè)備處于磨合期，易發(fā)生各種設(shè)備、電氣故障。此時應(yīng)沉著冷靜及時止煤、止料，保護設(shè)備和人身安全。

3 系統(tǒng)的正常生產(chǎn)操作

二擋窯正常操作思路與三擋窯基本相同，大體上可以概括為：三固、四穩(wěn)、六兼顧。

（1）三固:固定窯速，固定喂料量，固定篦冷機篦床上料層厚度。

（2）四穩(wěn)：穩(wěn)定C5出口氣體溫度（分解爐喂煤），穩(wěn)定預(yù)熱器排風(fēng)機轉(zhuǎn)速（高溫風(fēng)機），穩(wěn)定燒成帶溫度（窯頭喂煤），穩(wěn)定窯頭負(fù)壓。

（3）六兼顧：兼顧窯尾O2含量及氣流溫度，兼顧C1出口溫度及壓力，兼顧分解爐內(nèi)溫度及壓力，兼顧回轉(zhuǎn)窯筒體表面溫度，兼顧篦冷機廢氣量，兼顧廢氣處理及收塵系統(tǒng)。

（4）燒成操作，最主要就是使風(fēng)、煤、料達(dá)到最佳配合比。具體指標(biāo)是：窯頭煤比例：35%～45%，煙室O2含量2%～3%，CO含量＜0.3%；分解爐煤比例65%～55%，分解爐出口溫度 860～890℃；C1出口 O2含量3.5%～5%，溫度280～310℃。頭尾煤的喂煤比例對兩擋窯操作十分重要。

（5）燒成帶溫度的控制。試生產(chǎn)初期，操作員在屏幕上看到的參數(shù)只能作為參考，中控員應(yīng)多與窯頭崗位人員聯(lián)系，確認(rèn)燒成帶溫度的實際情況。燒成帶溫度高低，主要判斷依據(jù)有：a煙室溫度情況；b窯電流情況；c高溫工業(yè)看火電視反映情況。操作員應(yīng)能用肉眼熟練觀察燒成帶溫度，同時依據(jù)其他窯況作為輔助條件，區(qū)別特殊情況。例如，當(dāng)窯內(nèi)通風(fēng)不良或黑火頭過長時，尾溫較高，而燒成帶溫度不一定高。燒成帶溫度高，窯電流一般會變大，但如果窯內(nèi)物料較多，則電流也較高。而燒成帶溫度過高，物料燒流時，窯電流反而下降（圖3）。

表2 二、三擋窯熟料強度對比

（6）高溫風(fēng)機出口負(fù)壓的控制：用窯尾大布袋排風(fēng)機入口閥門開度來控制高溫風(fēng)機出口負(fù)壓為200～300Pa。

（7）煙室負(fù)壓的控制：正常值為100～500Pa。由于該負(fù)壓值受三次風(fēng)、窯內(nèi)物料、系統(tǒng)拉風(fēng)等因素的影響，應(yīng)勤觀察，掌握其變化規(guī)律，更好地判斷窯內(nèi)煅燒情況。

4 兩擋短窯相對于中長窯操作控制及其他配置不同點

（1）分解率控制較高，一般應(yīng)＞95%，根據(jù)實際情況可能控制達(dá)98%。這是因為兩擋窯的筒體長度縮減后，相對于中長窯，物料在分解帶和過渡帶停留時間變短，物料的預(yù)燒不好，所以要求強化物料在分解爐內(nèi)的預(yù)分解，這樣才能滿足物料在燒成帶的正常煅燒。從這個角度來看，相對于中長窯，兩擋窯的尾煤量相對較大，所以頭、尾煤的比例在實際操作中要靈活掌握，切忌依靠加大頭煤量頂火煅燒，造成諸如煙室溫度更高、結(jié)皮更多、長厚窯皮、結(jié)圈、結(jié)蛋等工藝事故。

（2）煙室溫度高。短窯相對于中長窯煙室溫度要高得多，尤其煤粉質(zhì)量差、頭煤用量偏大時更高，各個現(xiàn)場因物料成分不同，煙室結(jié)皮程度也不同。但不管何種情況造成煙室溫度高時，必須加強煙室、縮口等部位結(jié)皮的清理工作。操作員在操作中，要密切關(guān)注煙室壓力、分解爐出口壓力的變化趨勢。當(dāng)壓力變化明顯時，應(yīng)及時通知崗位工到現(xiàn)場檢查結(jié)皮部位，及時清理，保證系統(tǒng)正常通風(fēng)。對于短窯來說，因煙室溫度很高，煤粉的燃盡顯得更加重要，如果煤粉不能及時燃盡，帶來的危害將更加突出，所以煙室氣體分析儀能否正常使用對短窯至關(guān)重要。

（3）兩擋窯不適合煅燒“耐火”物料，所以短窯配料中應(yīng)充分考慮物料易燒性對短窯煅燒的影響。根據(jù)原材料情況，應(yīng)選擇適中飽和比、適中硅酸率的配料方案，這樣的生料易燒性較好、結(jié)粒好，更有利于實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的控制目標(biāo)。生產(chǎn)線設(shè)計時，原材料選擇應(yīng)根據(jù)短窯特點，不宜選擇含結(jié)晶硅高的材料，如高硅石灰石、河砂、硬質(zhì)砂巖等。在生料粉磨工藝上應(yīng)嚴(yán)格控制生料細(xì)度，尤其是0.2mm篩篩余量的控制，0.2mm篩篩余過高時，將對物料的煅燒、結(jié)粒造成嚴(yán)重影響。

（4）對中控操作員的應(yīng)變能力要求較高。兩擋窯的窯體縮短后，窯內(nèi)抗窯尾波動的能力變?nèi)酰G內(nèi)發(fā)生變化時間提前、縮短，所以相比較而言，短窯操作對操作員的能力要求較高。因窯內(nèi)燒成帶長度相對于中長窯無變化，窯況變化后物料進燒成帶的時間縮短。當(dāng)尾溫波動較大、物料變化時，窯電流會在短時間內(nèi)有較大波動，中控應(yīng)及時降低喂料量、調(diào)整窯速，保證燒成系統(tǒng)熱工制度穩(wěn)定。因此，中控操作人員需要加強觀察、不斷總結(jié)，以提高對窯況變化的預(yù)判能力和處理能力。

（5）兩擋窯內(nèi)襯的合理配置。在窯體內(nèi)襯配置上，兩擋窯過渡帶較短且距大齒圈傳動部位較近，此處溫度過高會對傳動機構(gòu)造成不利影響，所以在過渡帶耐火材料的選擇上，應(yīng)使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的硅莫紅磚，不提倡使用鎂鋁尖晶石磚。鎂鋁尖晶石磚的導(dǎo)熱系數(shù)很大，一般在2.7W/m·K，有的甚至達(dá)到3.0W/m·K；硅莫紅1650和硅莫紅1680磚導(dǎo)熱系數(shù)要低得多，導(dǎo)熱系數(shù)一般在1.7W/m·K左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鎂鋁尖晶石磚，因此使用硅莫紅磚部位的筒體溫度能夠降到320℃左右。

（6）加強篦冷機的運行管理。兩擋短窯出窯熟料溫度較長窯高，中控操作員在正確操窯的同時對篦冷機也應(yīng)精心操作。相對于長窯來說，兩擋窯內(nèi)的物料發(fā)粘，堆雪人幾率增大，燃燒器定位時不宜退出過多。篦冷機固定風(fēng)室用風(fēng)上需保證在斜坡上形成穩(wěn)定的具有一定厚度的固定料層，一方面有利于二次風(fēng)溫提高，另一方面有利于出窯大塊物料的輸送，防止形成堆積性雪人。

（7）熟料結(jié)粒對窯運行的影響。應(yīng)減少窯前飛砂，提高熟料成球率。當(dāng)物料飽和比、硅酸率偏高物料耐火時，系統(tǒng)飛砂大，熟料結(jié)粒不均勻，細(xì)粉偏多，不僅會造成窯電流偏高，也會使冷卻機的冷卻效果下降，直接影響窯的正常運行。因此，相對于中長窯，兩擋窯在操作上更應(yīng)注意提高熟料的成球率，穩(wěn)定窯況。

（8）表2的一組數(shù)據(jù)說明，總體上二擋窯熟料強度比三擋窯明顯提高。

5 結(jié)語

綜上所述，兩擋窯在窯筒體長度縮短、直徑增加的情況下，既有與傳統(tǒng)中長窯操作相通的地方，也有其顯著的特點。一方面應(yīng)提高入窯前的分解率，另一方面應(yīng)盡量減少窯前飛砂，控制粘散料的循環(huán)量，提高成球率，此外，還應(yīng)加強對兩擋窯筒體表面溫度的控制等。■