水泥生產(chǎn)工藝方面的中庸之道(連載三)

賈華平

（天瑞集團(tuán)水泥公司，河南汝州市 467500）

11 生產(chǎn)水泥就不得不燒制熟料嗎

眾所周知，生產(chǎn)水泥熟料真是麻煩，投資又大、能耗又高、還污染環(huán)境，有沒有搞錯(cuò)，我們?yōu)槭裁匆a(chǎn)水泥、為什么要燒制熟料呢？

按照傳統(tǒng)的邏輯，我們要搞構(gòu)筑物就要有混凝土，搞混凝土就要有水泥，搞水泥就離不了熟料。但進(jìn)一步細(xì)化就會(huì)發(fā)現(xiàn)，水泥變成混凝土之間還有一個(gè)過程產(chǎn)品，水泥—→水化產(chǎn)物—→混凝土—→構(gòu)筑物。在水化產(chǎn)物中，起主要作用的是硅酸鈣水化物，我們能不能直接生產(chǎn)硅酸鈣水化物呢？

2009年12月16日，在“中國水泥網(wǎng)”上，出現(xiàn)了一篇來源于“新華網(wǎng)”的短文，《德國開發(fā)出“綠色”水泥生產(chǎn)工藝》：德國卡爾斯魯厄技術(shù)研究所14日宣布，他們開發(fā)出一種“綠色”水泥生產(chǎn)工藝。這種基于水合硅酸鈣技術(shù)的水泥生產(chǎn)工藝，可以比傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)工藝少排出一半的二氧化碳，所需的原料用量將大大減少，且生產(chǎn)過程所需的溫度低于300℃，而傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)通常需要約1450℃的高溫環(huán)境，大幅降低了能耗。

對此報(bào)道，多數(shù)網(wǎng)友的看法是“既希望又懷疑”，其實(shí)“這一次是真的”，我們今天就來談?wù)勥@個(gè)問題：

該工藝正是繞開了高溫?zé)扑嗍炝希D(zhuǎn)而直接生產(chǎn)硅酸鈣水化物，然后進(jìn)行干燥，再粉磨制成含有一定水的“水泥”，這些水以化學(xué)方式結(jié)合在具有水硬性的水化硅酸鈣里面。該水泥被命名為“才利特門特水泥（Ce1itement）”。

才利特門特水泥的生產(chǎn)原理是卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的發(fā)明。才利特門特股份公司由Schwenk集團(tuán)、卡爾斯魯厄理工學(xué)院共同創(chuàng)建，力圖將才利特門特水泥推向市場。據(jù)不完整的信息，2011年10月，該工藝的實(shí)驗(yàn)廠開工建設(shè)；2013年2月至4月，該工藝的粉磨車間又進(jìn)行了擴(kuò)建，提升了產(chǎn)量；該工藝已經(jīng)在德國獲得多項(xiàng)國家大獎(jiǎng)，其基本原理見圖1。現(xiàn)有硅酸鹽工藝原理見圖2。

圖1 才利特門特水泥的生產(chǎn)和使用原理圖

圖2 現(xiàn)有硅酸鹽水泥的生產(chǎn)和使用原理圖

傳統(tǒng)的水泥是沒有水的，加水后開始水化反應(yīng)和硬化；才利特門特水泥本身已含有一定的化學(xué)結(jié)合水，再加入水、砂子、骨料，便像普通波特蘭水泥一樣制成了混凝土。

才利特門特水泥的基本生產(chǎn)方法是，利用石灰和砂子作為基本原料，石灰系數(shù)控制在0.5～2的范圍就足夠了。由于大多數(shù)的CO2排放來自石灰石，因此本水泥和普通硅酸鹽水泥比較，可以減少高達(dá)50%的CO2排放；才利特門特水泥可以在低于 300℃下生產(chǎn)，與需要高溫?zé)频墓杷猁}水泥熟料比較，低溫工藝和減少石灰石用量的雙重因素，對節(jié)能減排具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

才利特門特水泥和硅酸鹽水泥類似，并且顯示出極好的性能。相組成非常均勻，性能調(diào)節(jié)直接簡單，也就是說其強(qiáng)度是時(shí)間的函數(shù)。才利特門特水泥具有如下優(yōu)點(diǎn)：① 鈣硅摩爾比小于2，減少了對碳酸鈣的需求；② 低溫工藝合成，簡化了工藝和裝備；③ 減少來自原料和燃料的二氧化碳排放；④ 可以與普通硅酸鹽水泥混合使用，與傳統(tǒng)的水泥類膠凝材料兼容；⑤ 成分均勻，容易控制硬化過程及產(chǎn)品質(zhì)量；⑥ 混凝土具有高度連接的硅酸鹽構(gòu)筑單元和低孔隙率，構(gòu)筑物具有良好的耐久性和抗侵蝕能力。

才利特門特水泥的基本生產(chǎn)流程如下：

（1）基本原料：初始原料類似于現(xiàn)有硅酸鹽水泥的生產(chǎn)，鈣的成分來源于石灰石，硅的成分來源于不同的硅質(zhì)原料，鈣硅的摩爾比在0.5-2的之間；

（2）水熱合成：蒸壓釜內(nèi)，在150～300℃ 的各自飽和蒸汽壓下，原料和水轉(zhuǎn)換成硅酸鈣水化物，然后再進(jìn)行干燥，形成需要進(jìn)一步加工的水熱產(chǎn)品；

（3）活化調(diào)節(jié)：將水熱產(chǎn)品與其他硅酸鹽組分進(jìn)行混合，使用添加劑、混合材以調(diào)控產(chǎn)品的性能，通過粉磨激發(fā)各個(gè)礦物相的活性；

這樣，具有水硬性的水合硅酸鈣——才利特門特水泥，就生產(chǎn)出來了。

12 新型干法工藝離不開預(yù)均化堆場嗎

就目前來講，預(yù)均化堆場確實(shí)是減小生料波動(dòng)，穩(wěn)定熟料生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)有效的措施。但占地那么大、投資那么高，有的時(shí)候，確實(shí)不具備建設(shè)條件，那我們就無路可走了嗎？或者說強(qiáng)制上預(yù)均化堆場可能就不是最佳方案了。

準(zhǔn)確的說，預(yù)均化堆場應(yīng)該只是生料均化的措施之一，生料的均化應(yīng)該貫穿于生料制備的全過程。礦山搭配開采、原料預(yù)均化堆場、原料的準(zhǔn)確配料、生料在粉磨過程中的拌混、生料均化庫，等多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成生料的均化鏈。每經(jīng)過一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)使原料或半成品進(jìn)一步得到均化。

進(jìn)一步講，每個(gè)環(huán)節(jié)的均化原理不盡相同，均化效果也不盡一樣，其投資效果比也有差別，但其各環(huán)節(jié)的均化效果具有疊加效應(yīng)，是可以相互彌補(bǔ)的。一般來講，原料預(yù)均化堆場和生料均化庫是均化過程的主要環(huán)節(jié)，它們占全部均化工作量的80%左右。

某個(gè)環(huán)節(jié)的均化效果與其入料的標(biāo)準(zhǔn)偏差有很大的相關(guān)性。也就是說，上一個(gè)環(huán)節(jié)的均化效果好了，下一個(gè)環(huán)節(jié)的均化效果會(huì)自動(dòng)降低，上一個(gè)環(huán)節(jié)的均化效果差了，下一個(gè)環(huán)節(jié)的均化效果就會(huì)自動(dòng)提高，在整個(gè)均化鏈中，總的均化效果不是各環(huán)節(jié)均化效果的簡單代數(shù)和。

由于空間上的均化都不能避免離析現(xiàn)象，在每個(gè)空間均化環(huán)節(jié)中，拌混和離析同時(shí)存在。隨著入料標(biāo)準(zhǔn)偏差的增大，拌混作用加強(qiáng)而離析作用減弱；隨著入料標(biāo)準(zhǔn)偏差的減小，拌混作用減弱而離析作用加強(qiáng)。

所以，就整個(gè)均化鏈來講，拌混的次數(shù)越多、拌混的程度越大，均化效果就會(huì)越好。但均化到一定程度，當(dāng)拌混作用等于離析作用時(shí)，均化效果就出現(xiàn)了一個(gè)極限值，做不到無限的提高。

現(xiàn)在把問題說回來，如果不具備建設(shè)預(yù)均化堆場的條件，就不要硬建，完全可以通過加強(qiáng)其他環(huán)節(jié)的均化作用來彌補(bǔ)。那么，在礦山搭配開采、原料的準(zhǔn)確配料、生料粉磨過程的拌混、生料均化庫幾個(gè)環(huán)節(jié)中，哪一個(gè)環(huán)節(jié)還有較大的均化潛力可挖呢？就目前的技術(shù)來講，應(yīng)該是生料均化庫和原料的準(zhǔn)確配料。

（1）采用更好的生料均化庫

生料均化庫是目前預(yù)分解窯生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)施，他的均化效果好壞對入窯生料質(zhì)量的穩(wěn)定影響很大。由于它用于大工業(yè)生產(chǎn)的物料流上，各研究單位對其下了很大的功夫，設(shè)計(jì)了多種上進(jìn)下出、邊進(jìn)邊出的生料均化庫，但結(jié)果都不盡理想。

實(shí)際上，均化效果取決于時(shí)間上的均衡與空間上的均化，在一種設(shè)施不能同時(shí)滿足兩者時(shí)，就應(yīng)該采用“先檢驗(yàn)后使用” 的基本理念將兩者割裂開來，先解決空間上的均化，再解決時(shí)間上的均衡，就簡單多了。

德國的po1ysius公司是世界上著名的水泥裝備公司，他對一些工廠的設(shè)計(jì)，大部分仍然采用了“先檢驗(yàn)后使用”的原始庫型，但卻具有良好的均化效果。

Po1ysius給某3200t/d線設(shè)計(jì)的生料均化庫是兩個(gè)雙層庫，由此將入庫、均化、出庫從時(shí)間上分割開來；雙層庫的上層為間歇式攪拌庫，配料系統(tǒng)累積調(diào)整實(shí)現(xiàn)庫滿時(shí)最終平均值合格，停止入庫后用氣力攪拌至質(zhì)量基本均一，然后將上層攪拌庫的合格生料卸入下層的儲存庫待用。

這種設(shè)計(jì)好像是繁瑣了點(diǎn)，但非常實(shí)用。不但具有良好的均化效果，而且由于庫的個(gè)數(shù)多，給生產(chǎn)管理帶來諸多便利。其流程圖見圖3。

圖3 雙層均化庫布置圖

（2）采用更好的配料技術(shù)

均化為了什么，比如生料，就是要使在一定空間內(nèi)的生料，實(shí)現(xiàn)其化學(xué)成分的均一。其過程是配料和攪拌，兩者是相輔相成的，配得好可以少攪拌，配得差就得多攪拌，可見配料是一個(gè)均化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

配料的最佳方法是什么呢？就是我們在質(zhì)量管理上提出多年的“先檢驗(yàn)后使用”原則。這對連續(xù)性的大工業(yè)生產(chǎn)而言，要確實(shí)做到“先檢驗(yàn)后使用”是不現(xiàn)實(shí)的，但這給我們指明了方向，我們可以向這個(gè)方向趨近。

在線檢測就是一個(gè)很好的方法，它可以在5～20秒內(nèi)提供一個(gè)檢測結(jié)果，根據(jù)檢測結(jié)果每分鐘可以調(diào)整一下配料比例；而我們現(xiàn)在用的熒光儀檢測出磨生料，大約是滯后一個(gè)小時(shí)才調(diào)整一次配料。一分鐘與一小時(shí)相比，可以說已基本接近了“先檢驗(yàn)后使用”。

理想的在線分析配料系統(tǒng)是：在每個(gè)組分的配料秤前加一臺在線分析儀，以及時(shí)檢測該組分的化學(xué)成分，根據(jù)各組分的檢測結(jié)果，通過計(jì)算機(jī)及時(shí)調(diào)整各組分的配料比例，使配料的各組分基本實(shí)現(xiàn)“先檢驗(yàn)后使用”，并在出磨生料上保留現(xiàn)有熒光分析儀檢測，以最終檢驗(yàn)配出的生料到底怎樣，對在線分析儀配料系統(tǒng)進(jìn)行校正。

該系統(tǒng)能大大的減小對各組分原料預(yù)均化堆場、生料均化庫的依賴，減小甚至取消這兩種庫的建設(shè)，節(jié)約占地、減少投資。

十幾年來，國內(nèi)已陸續(xù)有少數(shù)生產(chǎn)線配置了在線分析儀，并取得了越來越多的成功經(jīng)驗(yàn)，與已廣泛使用的X螢光分析儀相比，它對原料成分控制的水平和能力要主動(dòng)、準(zhǔn)確、均勻得多。

遺憾的是，國內(nèi)大部分在線分析儀仍是用于事后檢驗(yàn)，仍然沒有在配料上前饋使用，原因主要是在線分析儀比熒光分析儀投資要高得多。實(shí)際上這是一個(gè)誤區(qū)，在線分析儀與單一的熒光分析儀比確實(shí)貴了不少，但與原料預(yù)均化堆場比，它實(shí)在是太便宜了。

目前，在線分析儀的重要性，已經(jīng)在國內(nèi)得到逐步認(rèn)識。比如，冀東集團(tuán)在2012年就提出要求，所有新建生產(chǎn)線，必須采用在線分析儀；南方水泥集團(tuán)也在2012年提出要求，新建生產(chǎn)線可以在預(yù)均化堆場和在線分析儀之間任選其一。

2012年07月19日，我有幸考察了遼源金剛水泥在線分析儀的使用情況，現(xiàn)記錄如下：

該廠有兩條5000t/d熟料生產(chǎn)線，每臺窯配置兩臺中卸烘干生料磨。始建于2004年，2005年1#窯投產(chǎn)，2007年2#窯投產(chǎn)，現(xiàn)場5S管理搞得不錯(cuò)。該廠石灰石礦山較差，以收購為主，有20多個(gè)礦點(diǎn)供貨，而且品位較低，石灰石CaO含量在40% ～ 45%左右。1#窯投產(chǎn)后入窯KH合格率只有20%左右，生產(chǎn)極不穩(wěn)定。

2007年給1#窯的兩臺生料磨配置了兩臺美國賽默飛世爾的在線分析儀，入窯KH合格率提高到70%左右，產(chǎn)質(zhì)量都有很大的好轉(zhuǎn)。2008年，用1#窯的兩臺分析儀的配料結(jié)果同時(shí)間接控制2#窯的兩臺生料磨，也取得了較好的結(jié)果，使2#窯的入窯KH合格率提高到50%以上。

2011年又給2#窯的兩臺生料磨配置了丹東測控的兩臺在線分析儀，不再用1#窯的分析結(jié)果間接控制。2012年4月份投入使用，使2#窯的入窯KH合格率提高到60%左右。2013年7月16，由于丹東工控的技術(shù)人員說他的在線分析儀效果已經(jīng)超過了賽默飛世爾，我便與遼源金剛的主要生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)通了電話，該領(lǐng)導(dǎo)說：原來丹東工控確實(shí)不如賽默飛世爾，但后來又作了兩次升級改造，去年底改完，從今年的使用情況對比，丹東工控沒有說謊，他的合格率確實(shí)比賽默飛世爾高了一些，都能到70%以上。

圖4 遼源金剛賽默飛世爾在線分析儀

問題已經(jīng)清楚了，遼源金剛雖然設(shè)有預(yù)均化堆場，但在上在線分析儀以前，入窯KH合格率只有20%左右，上在線分析儀以后合格率提高了50個(gè)百分點(diǎn)。我們一般的水泥廠，不上預(yù)均化堆場都能超過20%，也就是說，在上在線分析儀以后，入窯KH合格率都能超過70%。

可以想象，如果再加上高效的生料均化庫、甚至采用多臺在線分析儀配料方案，再加強(qiáng)礦山的搭配開采，而取消投資幾千萬的預(yù)均化堆場，滿足新型干法工藝生產(chǎn)應(yīng)該是沒有問題的。

13 內(nèi)水高但價(jià)位低的煤就是不能用嗎

根據(jù)水泥生產(chǎn)的情況，一般將煤粗略的分為三類：褐煤、煙煤、無煙煤等幾種。① 褐煤：多為塊狀，質(zhì)地疏松，易磨性好；含揮發(fā)分40%左右，燃點(diǎn)低，上火快，火焰粗大；發(fā)熱量較低，燃燒時(shí)間短。② 煙煤：一般為小塊狀、粒狀、粉狀，質(zhì)地細(xì)致，含揮發(fā)分30%以上，燃點(diǎn)不太高，較易點(diǎn)燃；發(fā)熱量較高，上火快，火焰長，燃燒時(shí)間較長。③ 無煙煤：有粉狀和小塊狀兩種，質(zhì)地緊密，不太好磨；揮發(fā)分含量在10%以下，燃點(diǎn)高，不易著火；但發(fā)熱量高，剛?cè)紵龝r(shí)上火慢，火上來后比較大，火力強(qiáng)，火焰短，燃燒時(shí)間長。

從實(shí)際使用來看，水泥廠的燃料以煙煤為好，發(fā)熱量與燃燒特性比較適中，但由于用途廣泛而價(jià)格較高；以褐煤最差，不但發(fā)熱量低，而且內(nèi)水普遍較高，但由于用途較少而價(jià)格具有絕對的優(yōu)勢。不論從資源利用的大局考慮，還是從企業(yè)成本的降低著想，都希望能夠解決褐煤的使用問題。

遺憾的是，褐煤在水泥廠的應(yīng)用業(yè)績很不理想。云南和緬甸的幾家水泥企業(yè)曾使用晾干的褐煤作燃料，暴露的問題主要是由于水分高、熱值低，不能滿足熟料燒成要求的溫度，導(dǎo)致熟料質(zhì)量較差、產(chǎn)量與使用煙煤相比也下降了20%左右。那么水泥廠到底能不能用褐煤、又該怎么用呢，這里作一些進(jìn)一步的分析，供大家在實(shí)踐中參考。

水分的存在對煤粉的燃燒是極其不利的，它不僅浪費(fèi)了大量的運(yùn)輸資源，而且當(dāng)煤作為燃料時(shí)，水分在蒸發(fā)時(shí)還要消耗大量的熱量。最近，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，就褐煤在水泥廠的利用作了一些研究，提出了利用水泥燒成系統(tǒng)熱廢氣的褐煤脫水工藝，熱平衡計(jì)算能將含水15%～50% 的褐煤制成含水5%～8%的煤粉，效益計(jì)算每年能為2500t/d的分解窯帶來1000萬元的效益。

先不說這套工藝系統(tǒng)是否可行，退一步講，市場上可以直接買到內(nèi)水5%～8%的褐煤，如果能利用這一部分褐煤，對水泥廠來講，效益已經(jīng)十分可觀了。

根據(jù)褐煤內(nèi)水高、熱值低的特點(diǎn)，確實(shí)不適合作為頭煤使用，但作為尾煤使用，這兩個(gè)特點(diǎn)都影響不大；而且其還具有燃點(diǎn)低、燃燒時(shí)間短的另外兩個(gè)特點(diǎn)，這另外兩個(gè)特點(diǎn)更適合在分解爐內(nèi)使用。

對于分解窯用煤，有頭煤尾煤之分，尾煤約占整個(gè)用煤量的60%左右，如果這60%能用上價(jià)廉的褐煤，其效益也是十分可觀的。但這需要增加相應(yīng)的設(shè)施，要求頭尾煤分別采購及進(jìn)廠、分別儲存及均化、分別粉磨及使用，需要增加一定的投資。

如果在一個(gè)廠區(qū)內(nèi)有兩條以上的煤粉制備系統(tǒng)，問題就簡單多了，通過兩個(gè)系統(tǒng)的分工制備、交叉使用，略作改造就可以完成頭尾煤的“三個(gè)分別”，使用褐煤的投資將會(huì)大幅度降低，可行性將更強(qiáng)。

據(jù)合肥院的有關(guān)專家介紹，進(jìn)一步的試驗(yàn)表明，在尾煤使用褐煤以后，預(yù)熱器出口的溫度有所降低，余熱發(fā)電降低1kWh/t熟料左右；廢氣量有所增加，高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速需要加大，電耗增加1kWh/t熟料左右；分解爐的燃燼率有所提高，煤耗降低2kg/t熟料左右。使用褐煤的正負(fù)生產(chǎn)效益基本持平，但采購成本卻下降了，采購成本的下降就轉(zhuǎn)化為使用褐煤的綜合效益。

14 壓低出磨溫度煤磨系統(tǒng)就能不著火嗎

煤粉自燃在多數(shù)水泥廠，不論是管磨還是立磨，都發(fā)生過，對于揮發(fā)分高的煙煤，甚至在原煤堆場、煤預(yù)均化堆棚就自燃，不但對生產(chǎn)運(yùn)行影響大、事故損失較大，而且威脅到人身安全，必須給予高度的重視。

一些水泥廠在自燃幾次后，就被徹底嚇怕了，不去認(rèn)真分析自燃的原因，而是一味的強(qiáng)調(diào)煤磨的出磨溫度，武斷的將出磨溫度控制得低低的，有的甚至下令“不得超過50℃”，由此嚴(yán)重影響了煤磨的粉磨能力和烘干能力，影響了窯的正常生產(chǎn)，但煤粉自燃甚至爆炸還是在不斷的發(fā)生。我們天瑞也不例外，原因何在呢？

所謂自燃，實(shí)際上就是自我燃燒，我們首先來看看燃燒的條件是什么。

燃燒的三大要素∶可燃物、氧化劑、溫度。就煤磨系統(tǒng)的自燃來講，就是有足夠濃度的煤粉、氧指數(shù)以上的氧含量、著火點(diǎn)以上的溫度，三個(gè)要素缺一不可。這既是防止著火的理論基礎(chǔ)，也是滅火措施的理論基礎(chǔ)。

① 足夠濃度的煤粉。就現(xiàn)有煤粉制備系統(tǒng)來講，設(shè)計(jì)單位已充分考慮了安全問題，在正常生產(chǎn)中，只要系統(tǒng)的通風(fēng)沒有問題，氣體中的煤粉濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到著火條件；

② 氧指數(shù)以上的氧含量。氧指數(shù)是指著火后剛夠支持持續(xù)燃燒時(shí)氧氣含量的最小份數(shù)。現(xiàn)有的煤粉制備系統(tǒng)都能滿足這個(gè)要求，包括從窯尾取熱源的煤粉制備系統(tǒng)；

③ 著火點(diǎn)以上的溫度。幾種煤炭的著火點(diǎn)大致如下：無煙煤550～700℃；煙煤400～550℃；褐煤300～400℃。連著火點(diǎn)最低的褐煤也在300℃以上，煤粉制備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度，入磨風(fēng)溫≤300℃、出磨風(fēng)溫在70℃左右≯80℃，也是有安全保障的。

現(xiàn)在，我們再來分析一下自燃的原因：

① 雖然氣體中的煤粉濃度沒有達(dá)到著火要求，但是在整個(gè)煤粉制備系統(tǒng)中，難免存在積存煤粉的死角，死角的煤粉濃度對著火來講是綽綽有余的，這也正是在投產(chǎn)初期強(qiáng)調(diào)要先磨一些石灰石的原因，目的就是填充這些死角；而且在系統(tǒng)自燃一次后，系統(tǒng)難免發(fā)生局部變形、產(chǎn)生新的死角，而且著火的次數(shù)越多產(chǎn)生的死角就越多，這也正是越是著火越愛著的原因。

② 就現(xiàn)有的煤粉制備系統(tǒng)來講，只要拉風(fēng)生產(chǎn)，其氧含量總是超過著火要求的，那為什么有的系統(tǒng)就著火有的不著呢，同一個(gè)系統(tǒng)為什么有時(shí)著火而大部分時(shí)間不著呢？所以，這不是煤粉制備系統(tǒng)自燃的原因。

③ 既然我們把出磨溫度控制在了80℃以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到煤粉的著火點(diǎn)，那為什么煤粉制備系統(tǒng)有時(shí)會(huì)著火自燃呢？無論是著火還是燃燒，都是煤粉的氧化反應(yīng)，只不過是劇烈的氧化反應(yīng)而已。80℃雖然不能著火，但不等于不能氧化，氧化就要產(chǎn)生熱量，堆積在死角的煤粉又不能及時(shí)的將產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，就會(huì)使煤粉內(nèi)的熱量越積越多、溫度就會(huì)越來越高，直至達(dá)到著火點(diǎn)以上，最終著火自燃。

通過以上分析，我們已經(jīng)知道了防止煤粉制備系統(tǒng)著火自燃的措施，不是過分的控制出磨溫度，而是努力避免和消滅系統(tǒng)中的死角。

15 通道數(shù)越多燃燒器就越好嗎

先講一個(gè)多少年以前的故事：時(shí)值多風(fēng)道燃燒器在我國興起的時(shí)代，在一次討論會(huì)上，多數(shù)人認(rèn)為三風(fēng)道好、四風(fēng)道更好，但有一位曾在日本小野田工作一年多的領(lǐng)導(dǎo)說，“我那個(gè)廠的窯頭放有兩風(fēng)道、三風(fēng)道、四風(fēng)道的燃燒器，隨便使用，基本沒什么差別”，雙方爭論得非常激烈。

我看爭論不休就插了嘴：你們說的很對，目前三風(fēng)道、四風(fēng)道的燃燒器確實(shí)比我們用的兩風(fēng)道好；但龔總說的也不錯(cuò)，龔總是專家型領(lǐng)導(dǎo)，他不會(huì)說謊。大家怪我和稀泥，我解釋道：這要看你用什么煤，日本人用的是進(jìn)口的大同煤、還要優(yōu)質(zhì)的，而我們用的是本地煤、還舍不得用好的，它們對燃燒器的要求不一樣，兩者怎么能相比呢？細(xì)糧怎么做都好吃，而粗糧必須細(xì)做才能可口。

實(shí)際上，為了控制生產(chǎn)成本，目前國內(nèi)的水泥廠都舍不得用好煤，這就對燃燒器提出了更高的要求。由于現(xiàn)在的多風(fēng)道燃燒器是由最初的單風(fēng)道發(fā)展來的，所以給人的直觀感覺就是風(fēng)道越多越好。但事實(shí)并非如此，什么都有個(gè)極限，風(fēng)道數(shù)也不是越多越好。

法國的pi11ard公司，是世界上最著名的專業(yè)研究生產(chǎn)燃燒器的公司，他們也曾搞過六風(fēng)道、七風(fēng)道的燃燒器開發(fā)，但目前推行的還是三風(fēng)道、四風(fēng)道燃燒器；另一家對水泥技術(shù)有廣泛研究的f1smidth公司，也曾經(jīng)主推過Centrax四風(fēng)道燃燒器，但現(xiàn)在又回到了不但內(nèi)三還要外二的Duof1ex燃燒器上。實(shí)際證明，燃燒器的通道越多，火焰的剛度就越差。

多股風(fēng)因出口縫隙小，核心速度衰減過快，射流穿透深度不夠。形成火焰粗大、局部高溫、易產(chǎn)生大量NOx，而火焰后段“剛度”不足，成形效果差。這不得不進(jìn)一步提高一次風(fēng)機(jī)壓頭，但由于空氣壓縮因子原因和空氣中音障的存在過高的壓力并不能有效地轉(zhuǎn)化為速度頭。

由于出口速度高和一次風(fēng)用量少的要求，旋流風(fēng)及直流風(fēng)環(huán)形出口縫隙往往很小，機(jī)加工和使用過程中難以保證較高的同軸度要求，易發(fā)生火焰變形偏轉(zhuǎn)。若改用多個(gè)小噴嘴結(jié)構(gòu)則由于引射面積的增加大大增加了燃燒初期二次風(fēng)的引射量，即不利于熱力NOx的控制也不利于火焰形狀的控制。

過多的通道數(shù)，減少了外風(fēng)通道的通過風(fēng)量，使燃燒器外套管得不到足夠的冷卻，引起變形從而導(dǎo)致燃燒器外層耐火澆注料的過早損壞。

那么，怎么才叫一個(gè)好的燃燒器呢？一個(gè)好的燃燒器應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：

（1）具有較小的一次風(fēng)量，能形成理想且可調(diào)的火焰形狀。火焰細(xì)而不長且強(qiáng)勁有力、整體溫度高而溫度峰值低、一次風(fēng)量小且燃燒完全、煅燒能力強(qiáng)而氮氧化物低；

（2）具有較高的出口風(fēng)速，以強(qiáng)化風(fēng)煤混合、強(qiáng)化對二次風(fēng)的卷吸。但也不是越高越好，當(dāng)接近音速（340m/s）時(shí)，給一次風(fēng)加壓只能浪費(fèi)電能，而不會(huì)增大多少風(fēng)速；

（3）具有較多的、有效的、方便的現(xiàn)場調(diào)節(jié)手段，而且最好能在中控室進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，對煤種和窯況的適應(yīng)性強(qiáng)。各廠家都不是固定的原燃材料，而且窯的煅燒工況也在不斷的變化；

（4）取消內(nèi)外風(fēng)調(diào)節(jié)閥門，降低一次風(fēng)電耗。就現(xiàn)有的燃燒器來講，一般消耗在調(diào)節(jié)閥上的阻力約占30%左右，完全可以由風(fēng)機(jī)調(diào)速功能代替；

（5）在確保燃燒特性良好的情況下，能有效的調(diào)整火焰長度。用調(diào)節(jié)火焰長度取代燃燒器在窯內(nèi)的機(jī)械進(jìn)出；

（6）中心盾頭大小合適，能在火焰根部形成一定的熱煙氣回流。這對于著火點(diǎn)高的煤非常重要，也是減少點(diǎn)火油耗的重要措施，也是減少過早的卷吸二次風(fēng)產(chǎn)生氮氧化物的措施；

（7）中心盾頭具有一定的旋流功能，以促使煤粉的濃淡分離，形成局部的高濃度區(qū)。研究表明，煤粉濃度越高越容易著火；

（8）設(shè)有大小合適、分布合理的中心風(fēng)，不結(jié)焦、不掛胡子。過大了影響熱煙氣回流，過小了導(dǎo)致燒流的煤灰在燃燒器頭部粘掛影響燃燒器的特性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成火焰分岔，這對于易燃性好的煤尤其重要。