入窑生料和熟料质量

入窑生料和熟料质量

新窑投产时，人们往往关注窑的产量、热耗和系统电耗或其他有关操作事项，而不大重视熟料质量。本文介绍国外一条4000t/d预分解窑生产线，通过研究微细结构解决熟料质量问题的过程。

生产线投产后，出现粉状熟料多、熟料质量差等情况，为此开展了熟料性能的研究。主要是：通过显微镜对不同生产时间生产的熟料中的C3S、C2S的晶格尺寸进行检测，结合生产情况进行判断；对入窑生料的SiO2、CaCO3的不同颗粒尺寸按入窑要求进行混合，然后按控制值2%的fCaO进行煅烧，以测试生料易烧性。

1 熟料中C3S、C2S晶格尺寸检测

显微检测的C3S、C2S晶体尺寸见表1。表1显示：在生产过程中，C3S晶体尺寸总体呈不均匀下降；样品AL417、AL418表明，投产初期，窑内烧成带呈还原气氛，火焰瘦长，C3S晶格尺寸平均大于70μm，C2S平均35μm，均偏大；样品AL786、AL857、AL951、AL1203表明，硅酸率SN从2.4提高至2.8以上，硅酸率提高，入窑生料中大颗粒尺寸的二氧化硅增加，熟料的煅烧温度相应增加，C3S的晶格尺寸为47～60μm，较前阶段有所下降，但仍然偏大。其晶格下降的原因是，燃烧器火焰向下，窑料所承受的辐射热增加，煅烧温度有所提高，从烧成带至出窑口的熟料冷却速率下降，熟料中的fCaO数量下降，粉状熟料量下降，热烟气向窑尾后逸，热耗相应增加。

2 入窑生料易烧性

对现有入窑生料进行易烧性测试，即生料、煤灰按设定的比例混合并加入少量工业酒精，制成小球，在实验炉内煅烧，测试其易烧性。

生料升温时间模拟窑料在窑内停留时间，最多为20min，测试的fCaO控制值为2%，测试温度分别为1350℃、1400℃、1450℃。试验样品中酸性不溶物45μm的筛余值及控制值2%的fCaO煅烧温度见表2。

2.1 生料易烧性概况

生料易烧性试验的结果大致是：窑料煅烧温度与fCaO含量相反，按试验结果推断曲线见图1。图1表示，煅烧温度越高，fCaO值越低。试验曲线基本代表易烧性状况。

2.2 不同细度的生料易烧性试验

（1）不同细度SiO2颗粒对生料易烧性的影响

几组不同细度的SiO2生料颗粒的易烧性试验结果见图2。

试验结果表明：入窑生料在煅烧控制值2%的fCaO时，酸性不溶物颗粒中>45μm的颗粒越多，煅烧温度越高。当酸性不溶物>45μm筛余为4.7%时，较筛余0.13%的煅烧温度高约300℃。

（2）不同细度石灰石对生料易烧性的影响

细颗粒石灰石对生料易烧性的影响试验见图3。

试验表明，在石灰石颗粒> 300μm为零时，对控制值2%的fCaO的煅烧温度有些许影响，但影响不大。

3 推荐意见

从上述7组熟料的生产数据来看，熟料中的C3S微细颗粒均偏大，初期为70μm以上，这必然影响熟料、水泥和混凝土的强度和其他有关性能。在生产过程中，通过调整硅酸率率值和燃烧器位置，C3S微细颗粒降至47～60μm，但仍偏大，质量难于改善，还增加了热耗。

表1 显微镜检测熟料情况

表2 酸性不溶物筛余及控制值2%的fCaO煅烧温度

从一些研究文献来看，C3S晶格大易生成粉状熟料，强度低。C3S晶格尺寸取决于如下因素，首先是窑料加热速率，即熟料在煅烧温度从1000℃升至>1400℃的煅烧过程中，升温时间越短，火焰长度越短，C3S晶格越小；反之，升温时间越长，则C3S晶格越大。其次是入窑生料中存在粗颗粒SiO2，易生成大尺寸的C2S束，由此生成的C3S晶格也大。

图1 入窑生料的易烧性

图2 不同细度的入窑生料的易烧性试验

图3 细石灰石颗粒生料煅烧

从生料的易烧性性能来看，也就是决定易烧性的关键因素是砂岩（SiO2）颗粒>45μm的筛余量，而不是石灰石（CaCO3）的颗粒大小，生产中SiO2颗粒>45μm的筛余为4.7%，若降至1.44%，则控制值2%的fCaO煅烧温度下降约200℃以上。

从实践来看，适当地降低生料细度，酸性不溶物（SiO2等）的45μm筛余小于2%时，煅烧温度下降，相应调整燃烧器的喷煤量和火焰形状，有利于生产小晶格的C3S熟料，降低粉状熟料数量和提高强度。

陈友德编译自No.12/2013

International Cement Review

为改善脱硝效果，开发的TSC型为两级燃烧，所产生的NOx排放较DeNOxKSV型低约20%～25%。

3SNCR结合系统的发展

从上世纪70年代以来，公司在锅炉、汽轮机、燃气发动机和焚烧炉上大量使用选择性催化还原系统（SCR），从90年代起在焚烧炉上取得选择性无催化还原系统（SNCR）的经验。上述经验已移植到水泥预分解窑上。

为进一步优化SNCR技术，又开发了减少氨水和尿素溶液喷量的多喷嘴技术，以达到较高的NOx减排量。

公司正计划完成在NH3/NOx摩尔比为1.0时50%NOx减排目标和更低的NH3/NOx摩尔比时更为严格的NOx排放要求。

陈友德编译自No.12/2013

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