FR5型超短窑的特点及运行管理

  】 晋牌水泥集团有限公司的熟料煅烧系统是引进加拿大富乐-史密斯公司,FULLER—RECIRULA?鄄TION—5 STAGE CYCLON型超短窑。使用旋流式SF型分解炉，窑规格为准3.962m×42.672m,两档支撑,长径比为10.8,日产熟料2000t。

  预热器系统设有物料再循环系统。设计思路是：使物料多次循环通过分解炉,从而增加物料在分解炉内的停滞时间,以提高入窑生料的分解率。分解炉的设计容积为485m3（包括上升烟道），是一般分解炉容积的170%，确保入窑生料的分解率达90%以上。窑的长径比缩短以后,物料在回转窑内停留时间相应缩短,从而可控制C2S晶体生长，提高熟料的质量与易磨性，同时由于窑长的缩短，钢材、耐火材料减少，传动电耗减少，散热损失减少，有利于节能降耗。采用两档支撑也便于窑筒体上下窜动的调节。但是短窑对操作控制要求比较高,对系统出现的很多问题的处理要有较强的预见性。

  超短窑窑尾废气温度控制较高，可达1 050℃~1 150℃，保证了烧成带物料的煅烧温度和停留时间，但当原料、燃料中碱、氯、硫等有害成分含量高时或生料成分不均、煤粉不完全燃烧、喂料波动时，极易引起窑尾斜坡和上升烟道的结皮与堵塞，处理困难，影响正常生产。如果控制较低的窑尾温度，则影响熟料的产量、质量。生料中的Cl含量已达0.0276%，超过我国和德国暂定的0.015％～0.020%。由于氯化碱熔点较低,再次挥发造成循环富集,从而促进结皮形成。在设计中已设置了旁路放风措施，但考虑热量的损失、废料的处理较为困难，以及生料中R2O含量不高等因素，故在实际生产中并未使用。而是采用优化配料方案稳定生料成分，控制合理的热工制度，现场采用空气炮和高压风枪处理系统结皮等方法，确保了窑系统的正常运行。系统主要的热工参数范围见表1。

  由于各级旋风筒出口管道风速较低，影响旋风筒的分离效率。投料时在系统蓄热较好的情况下，喂料量在1h内可达到满负荷的85%以上，并力求在最短的时间内达到满负荷，以越过塌料短路及旋风筒堵塞的危险期。严控分解炉出口及C5级筒下料温度，密切关注注意预热器各级的压力与温度。投料初期，窑速可略滞后于喂料量，以期尽快提高烧成带的温度，随着系统的稳定，喂料量的增加，尽快提高窑速使之与喂料量相对应。并在选择投料的时机、系统排风量的大小、窑炉的兼顾等方面，互相密切联系，要求操作上有较强的预见性。

  无论在投料初期还是在正常运行阶段，系统参数的变化直接反映出当前的运作时的状态。每个参数均应在一定的范围内波动。

  投料初期由于系统的不稳定，各参数的波动较大，因而是预热器最易发生堵塞的时期。各级进出口的压力、温度波动较大超过正常范围时，要参考系统相邻的参数及时分析、处理。避免和减小预热器堵塞带来的损失。

  分解炉子系统包括下部蜗壳、中部锥体、上部柱体及出口垂直向下管道几个部分，总有效高度达到24m。根据工艺需要炉体布置在窑气尾罩上方，可充分的利用分解炉上部出口与C5级筒之间管道，延长物料与燃料的停留时间，有利于煤粉的燃烧和物料的分解，所以在预热器系统不利用再循环的情况下,炉温仍可控制在900℃以下，分解率可达到90﹪以上。晋水的生产实践也证明了这一点。1995年开始试生产，由于受设备运转率低、均化库存少等因素的影响，特别是对预分解技术认识不足，窑系统一直处在低喂料阶段，分解炉出口温度难以稳定，预热器堵塞频繁，再循环系统输送斜槽的堵塞尤其严重，堵塞后的处理极为困难，极度影响烧成系统的运行。投入运行后没有多长时间就没办法使用,因分解炉及其出口管道的容积较大，物料与燃料在炉内停留的时间延长，C5级筒内气温较高，内筒易变形烧坏更换困难，且由于没内筒，C5级旋风筒设计的分离效率较低(87%)，物料在筒内有“返浑”现象。即筒内物料进入分解炉出口管道再次参与热交换，来提升入窑物料的分解率。所以尽管再循环没办法使用，入窑分解率仍能稳定在90％以上。

  稳定、合理的炉温，分解炉的用煤很重要。结合三次风温、风量，窑尾温度，来料成分的变化等因素，有预见性的调整。既要防止加煤滞后，造成系统温度偏低,入窑生料只有少数的分解，窑传动电流在几分钟内就有一下子就下降，烧成带温度随之下降，物料在窑内停滞时间缩短，出现生烧料甚至窑内跑出黄粉;同时也要防止由于炉温低而一味加煤，造成过量的煤粉在炉内的不完全燃烧，被带入Ｃ５级筒内继续燃烧，使筒内温度偏高，易结皮堵塞。提升炉温可通过增加系统排风，调节三次风量，提高煤粉细度，增加炉煤用量等方法综合考虑进行调整。

  超短窑对入窑物料的分解率、煤质、窑头的火焰极为敏感。在实际生产中，窑传动电流是反映热工制度稳定与否的重要参数。如果入窑物料的分解率低于90%,窑电流会有明显的下降。降低窑速可以在极短的时间内提高烧成带温度，但靠窑速来调节必然会使窑内填充率频繁变化导致热工制度的波动，造成周期性慢窑。窑内出料或多或少使篦冷机的料层也发生明显的变化，进而影响二次、三次风温，反过来又影响炉、窑内煤粉的燃烧速度，造成系统热工制度的紊乱。因此喂料量与窑速对应，遵循薄料快烧的原则，稳定C5级筒下料温度，保持窑头火焰的长度和形状,缩短黑火头，提高烧成带温度更适合超短窑的煅烧。

  在满足窑、炉能正常煅烧的情况下，保证窑尾、C5级筒出口合理的气体氧含量分别在1.5%～2%、2.5%～3%的范围内,及冷却机内的熟料能正常冷却为宗旨，最好能够降低篦冷机的总供风量，以减小窑尾、窑头排风机、收尘器的处理风量,提高二、三次风温，有利于改善煤粉的燃烧环境,加快煤粉在窑、炉内的燃烧速度。从而稳定炉温、窑尾温度，有着重要的作用。

  分解炉的三次风全部来自篦冷机，三次风量的调节由可调节开度的闸板阀来控制，并在上升烟道安装有截流棒以平衡二、三次风量。截流棒长时间处于高温气流的冲刷中，易变形，后改为空心耐热钢管外部加浇注料，中间通风，使用效果较好。

  三次风量的大小、风速直接影响炉内的喷腾与旋风效应，改变物料在炉内的停留时间，最终影响入窑物料的分解率。同时造成入窑二次风量的改变，影响窑内的正常煅烧。三次风量的调节应参考C5级筒出口气体的氧含量，控制在2.5%～3%，窑炉兼顾,避免还原气氛的产生。

  晋水集团的生料磨、煤磨分别采取了富乐公司的LM32.40、LM16.20莱歇立磨，烘干物料所需热源均来自窑尾预热器的废气，系统本身未设置热风炉，节约了一次性投资和降低了系统热耗，但窑系统的运转率，直接影响到生料磨煤磨的开停和均化库库存，窑磨相互制约，需要窑系统有较高的运转率。

  高温风机的排风量为33.6万m3/h，窑尾收尘器处理风量为43.2万m3/h。为保护滤袋，入收尘器风温控制低于250℃。生料磨停车后废气走旁路管道进入大布袋收尘器，原设计有一冷风阀，并设有一自动控制回路。入大布袋的废气超温后打开，渗入外界冷风以降低废气温度，却使收尘器处理的风量进一步增加，滤袋随着上班时间的增加透气性逐渐下降，收尘器差压偏高，系统排风严重受阻，甚至自高温风机后系统出现正压,严重制约着窑系统的正常运行。公司于2001年在C1级筒出口5m处增设一组喷头往管道内由水泵喷射高压雾化水，与入大布袋收尘器的温度联锁，控制喷水量的大小，取代了冷风阀。在实际运用中即使生料磨长时间停车，由于没了外界冷风的掺入,效果较明显，系统通风得到了较大的改善。高温风机入口管道内温度比较高，喷水后温降较大在50℃～60℃之间，产生的应力易使喷水附近的管道变形开焊，安装前应提前加固，防止在运行中出现一些明显的异常问题。