干法窑煅烧硫铝酸盐水泥熟料

□□张传行

干法窑煅烧硫铝酸盐水泥熟料

Sulphoaluminate Cement Clinker Burning by Dry Process Kiln

□□张传行

曲阜中联水泥有限公司有一条1000t／d新型干法生产线，旋窑规格为φ3m×48m,随着水泥工业向大型化和规模化发展，于2004年，将该条普硅生产线改为特种水泥生产线，生产快硬硫铝酸盐水泥，成为国内首条用新型干法窑生产硫铝酸盐水泥的生产线，生产规模达到30万吨／年。自改产以来，分解炉一直存在塌料问题，于2008年3月份对分解炉进行改造，将分解炉有效内径由原来的φ3800mm改为3550mm，在分解炉中部增加缩口以提高喷腾换热效果，将分解炉三次风入炉方向改为切向进风，改变C4旋风筒入炉生料下料点位置，向三次风进口方向偏移以达到分散物料的目的。通过改造，解决了分解炉塌料问题，工艺操作稳定，熟料产质量都有明显提高，降低了熟料的烧耗，收到良好的经济效益。

1 存在的问题

分解炉塌料主要表现在煅烧过程中，分解炉内生料没有全部被风带入最低级旋风筒，部分未经分解的生料由分解炉底部直接入窑，这样造成生料在分解炉内的流程短路，使入窑生料分解率降低，入窑生料量时大时小，造成窑尾温度低，负压波动，有时呈正压，出现窑尾烟室呛料，同时窑内温度波动，熟料烧成负荷加重，熟料烧成不均，游离氧化钙升高，窑前出现浑浊现象，粉料增多，熟料烧结不透，出现欠烧料，使熟料强度下降，直接影响了熟料的质量。

2 原因分析

通过对几年的煅烧操作分析，造成分解炉塌料的原因有：

（1）出分解炉管道结皮积料，特别是鹅颈鹅管转弯处容易积料，结皮，造成风力不足，使分解炉内向上的风力瞬间小于料的重力，生料直接入窑，造成塌料。

（2）预热器系统出现漏风，使分解炉内的向上风力不足。

（3）分解炉内物料分散不均，部分生料不能随风均布分散，相对集中的料区，会在重力作用下，落入分解炉底部直接入窑，造成塌料。

（4）五级旋风筒下料管及锥体部位积堵，造成五级旋风筒内的部分生料随风进入四级，经四级下料管又进入分解炉，形成部分生料内循环，每间隔一段时间，生料富集到一定程度时便产生塌料。以上问题虽在生产操作过程中采取了解决措施，塌料的程度有所减轻，但没有从根本上解决问题。

（5）该生产线原来是生产普硅水泥，普硅生料的喂料在55t／h，生料的CaO含量为43．5%，按此计算分解产生的二氧化碳气体为 18．7t／h，相当于标况下95200m3／h，出分解炉系统风量约：1．37m3（标）／kg 熟料。 生产硫铝酸盐水泥熟料，生料喂料降到50t／h，生料中料的CaO含量为31%，按此计算分解产生的二氧化碳气体为12．178t／h， 相 当 于 标 准 状 况 下62000m3／h，。硫铝生料产生二氧化碳气体体积只占普硅生料分解产生的为二氧化碳气体体积的56．8%，出分解炉系统风量约：1．25m3（标）／kg 熟料。根据设计风速，生产普硅熟料时，分解炉内气体流速为 8．0m／s，而生产硫铝熟料时分解炉内气体流速仅为7．0m／s，这是造成分解炉塌料的主要原因。如果要增加分解炉内气体的量，提高气体流速，可提高生料喂料量，相应可增加系统总风量，但与窑的熟料煅烧能力不能相匹配，窑的熟料煅烧能力决定了生料的喂料量，不能高于50t／h，因此只有靠缩小分解炉的内径，来提高气体的流速，才是较可行的途径。

3 分解炉的改造方法

（1）原来分解炉的有效内径为3．8m，有效截面积约为 11．34m2，有效容积约 192．78m3，按生产普硅水泥截面风速V＝8m／s，按生产硫铝水泥计算截面风速只有 7．0m／s。

改造后的有效内径为3．55m，有效截面积约为9．89m2，有效容积为163．12m3，按生产硫铝水泥截面风速可提高到：V＝8．1m／s。

通过改造，分解炉有效容积虽然只有原来的84．9%，但截面风速提高到设计要求的8m／s以上，可彻底解决分解炉频繁塌料的问题。而分解炉容积减少带来的子分解炉能力不足的问题，可通过适当提高分解炉出口温度，改变分解炉内部结构来解决。

（2）要减小分解炉的有效内径，若在原来的基础上拆除分解炉，重新更换新分解炉筒体，重新砌筑新耐火材料，需投资60万元，工期两个月，严重影响生产。利用原分解炉外壳筒体，通过改造其内部结构，增加保温层厚度，硅酸钙板的厚度由70mm改为120mm，硅藻土砖的厚度由114mm改为189mm（图1），从而缩小了分解炉有效内径，增加分解炉内气体流速。同时由于保温层、隔热层的加厚，增加保温效果，减少热量散失，提高热利用率，达到了降低熟料热耗的目的。

（3）在分解炉中部增加缩口（图2），实现分解炉二次喷腾，提高炉内风料混合，增加生料在炉内的停留时间，使分解炉内物料分解率提高，同时风煤混合更加均匀，煤粉燃烧更加充分，热能利用率提高，使熟料的热耗降低，同时由于二次喷腾作用，分解炉上部物料在喷腾作用下，缩口风速高，上部物料不会落在下部，使分解炉内下部物料浓度相对减少，在分解炉底部不会出现塌料的情况。

（4）为防止缩口处烧注料的塌落，在内部增加一层支撑内壳，用厚度为20mm钢板卷成圆形，燃后拼焊成一体，将扒钉焊于其上，既起到支撑加固作用，又减轻了烧注料的用量，不会因浇注料太厚，扒钉过长，不能支撑浇注料的重力而造成浇注料脱落。

表1 操作参数及原燃料熟料情况

表2 生料成分，%

表3 熟料成分及矿物组成，%

表4 熟料强度及凝结时间

4 改造效果

（1）降低熟料烧成煤耗，节约生产成本

通过改造，缩小了分解炉的有效内径，使气体在分解炉内的流速增加，风料混合均匀，且气力向上的浮力大于物料重力，从根本上消除了分解炉的塌料，使入窑生料分解率由原来的85%提高到94%，熟料的游离氧化钙得到明显降低，由0．32%下降到0．13%，熟料质量明显提高。同时由于工艺状况的稳定，生料喂料量提高，相应熟料产量提高，使熟料煤耗降低，熟料标准煤耗由 129kg／t降到120kg／t，年产熟料按 20 万吨计算，每年可节约标准煤1800吨，节约成本109万元。

（2）优化工艺操作参数

分解炉改造后，由于风料混合均匀，煤粉能在炉内充分燃烧，使炉内温度升高，分解炉出口温度由原来的804℃升高到857℃，窑尾烟室温度由860℃提高到980℃。系统温度的稳定，入窑生料分解率提高，各种工艺操作参数得到优化，入窑生料量减少了波动，能够提高生料喂料量，由原来的 46．8t／h 提高到 50．5t／h，窑熟料台时产量提高 2．43t／h，每年可增加熟料产量1．6万吨。在操作上，窑尾烟室不出现呛料、冒烟现象，窑头无混浊现象，易于判断窑内情况。出窑熟料结粒细小且均齐，避免了跑黄料现象，各种参数见表1。

（3）提高熟料质量

改造后系统工艺参数进一步优化，避免了分解炉的塌料，入窑生料分解率稳定，减少了原来由于未分解的生料量波动，一股一股不稳定地入窑，造成烧成带煅烧热工制度的不稳定，使熟料有欠烧现象。改造后熟料烧结充分，结粒均齐，熟料的立升重得到提高，游离氧化钙降低，熟料早强矿物C4A3的含量由53．45%提高到 56．66%，使熟料 3d抗压强度由56．2MPa， 提 高 到 58．28MPa， 提 高 了2．08MPa。

生料成分见表2。

熟料成分及矿物组成见表3。熟料强度及凝结时间见表4。

5 结语

（1）采用增厚分解炉保温层，缩小分解炉的有效内径，提高分解炉内风速，加大风料混合，提高分解炉内物料的上浮力，是解决分解炉塌料的有效方法，此改造方法比拆掉分解炉，缩小壳体直径，节约工期60d，节约钢材65t，节约耐火浇注料30t，减少投资60余万元。

（2）采用此方法改造分解炉，由于增厚隔热层，减少分解炉热量的散失，同时提高了熟料产量，使熟料热耗降低，吨熟料煤耗由原来的129kg／t，降到 120kg／t，年节标煤 1800t，节约成本109万元，是节能降耗的又一措施。

（3）通过改造分解炉的有效内径，分解炉及预热器系统的热工制度稳定，入窑生料人分解率得到提高，熟料在烧成带烧结充分，降低了熟料的游离氧化钙，提高了熟料矿物中C4A3的含量，使熟料3d抗压强度由56．2MPa， 提 高 到 58．28MPa， 最 高 达到68MPa。

TQ172．622．29

B

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沈 颖