论熟料烧成系统精准平衡操作技术

郭红军　金加胜　沈卫泉　万 彬　莫海亮　刘振海　杨厚民

1.淄博科邦热工科技有限公司，山东 淄博 255086；2. 微山山水水泥有限公司，山东 济宁 277600；3. 桐乡南方水泥有限公司，浙江 桐乡 314501；4. 中材甘肃水泥有限公司，甘肃 白银 730900；5. 中宁赛马水泥有限公司，宁夏 中卫 755100；6. 山东联合王晁水泥有限公司，山东 枣庄 277415



论熟料烧成系统精准平衡操作技术

郭红军1金加胜2沈卫泉3万 彬4莫海亮5刘振海6杨厚民1

1.淄博科邦热工科技有限公司，山东 淄博 255086；2. 微山山水水泥有限公司，山东 济宁 277600；
3. 桐乡南方水泥有限公司，浙江 桐乡 314501；4. 中材甘肃水泥有限公司，甘肃 白银 730900；
5. 中宁赛马水泥有限公司，宁夏 中卫 755100；6. 山东联合王晁水泥有限公司，山东 枣庄 277415

在充分发挥预分解技术原理，最大限度地提高分解炉的能力和技术性能，同时又充分发挥 “正常火焰煅烧”操作制度的优点的基础上研究出来的操作技术，建立在对系统进行精准空气平衡计算的基础上，因此叫做“精准平衡操作技术”。该技术首先是将三次风管的阀门开度增大，然后通过合理调整窑头喷煤管的四个风速和各自风量之间的合理匹配、合理篦冷机的操作，最终实现熟料烧成的高质、高产、低消耗、低排放的目标。其表征是：（1） 三次风管的阀门开度在85%～100%；（2）喷煤管定位在窑口中心线以上（0，10～50）；（3）采用“正常火焰煅烧制度”。其特点是：以理论计算、数据分析为依据；以系统空气平衡为操作前提；以保证分解炉用风（三次风）为重点；以采用“正常火焰煅烧制度”操作为原则；以窑头罩的温度、压力两个数据为主要控制参数；正确使用喷煤管。

正常火焰煅烧阀门开度喷煤管定位 空气平衡用风 温度压力

0　引言

预分解窑水泥生产技术是以悬浮预热和窑外分解技术为核心的水泥熟料生产技术，但是多年来不少预分解窑水泥生产线的操作方法一直沿续了原来中空窑的操作方法，这种操作方法制约了新型干法生产技术特点的充分发挥。

本次探讨的“精准平衡操作技术”，是建立在对近100条生产线热工标定结果的分析研究基础上的。这些标定结果真实地反映出正在运行的烧成系统三次风的实际风量要比工况状态下的理论值和实际用煤量所需空气量要少20%～30%，而这也正是导致现在的分解炉越做越大的根本原因。世界上最有名的喷煤管在国内水泥行业没有推广使用开来，而经过采用“精准平衡操作技术”调试之后，却在万吨生产线中发挥出优异性能，解决了系统长期存在的工艺问题。

“精准平衡操作技术”，是在充分发挥预分解技术原理，最大限度地提高了分解炉的能力和技术性能，同时又充分发挥“正常火焰煅烧”[1]操作制度优点的基础上研究出来的。这套操作技术的完善，是建立在对系统进行精准的空气平衡计算的基础上的，故称“精准平衡操作技术”。这是科邦公司在推出烧成系统优化升级技术的同时推出的专利技术，希望它与公司推出的其他技术一起，为水泥熟料生产线再次降低热耗、减少有害气体的排放作贡献。

1　传统操作方法的特点与弊端

水泥熟料烧成系统的操作，是直接关系到水泥质量和成本的重要工作，同时还直接影响着系统NOx的产生量、SNCR脱硝系统的氨水用量，影响着熟料制造成本。而目前正在运行的预分解窑熟料烧成生产线，多年来一直都延续一种基本相同的原则和方法来操作。这种方法在运行中的表现特点为：

（1） 三次风管的阀门开度控制在30%～50%，以加强窑内通风，同时还起着使喷煤管火焰顺畅的作用。

（2）喷煤管的火焰调整为活泼有力，把喷煤管定位在第四象限，加强火焰热辐射和高温热气对熟料的直接热交换作用。

（3）把窑头罩压力控制在-50～0 Pa，以保证系统煤粉燃烧的空气用量。

（4）回转窑的转速调整到最高（一般是4 r/min），提高熟料的热交换次数和热交换效率，实现薄料快烧。

随着预分解窑生产技术的进步和社会环境对节能减排和减少氮氧化物等有害气体排放要求的不断提高，这种传统操作方法已经不能适应这些要求。例如：在分级燃烧技术中，需要尽量开大三次风管的阀门，控制窑内的工况在低过剩空气系数的况态下（α≤1.05），才可以减少窑内高温热力氮的生成量，才可以提高并稳定分解炉分级燃烧工艺技术的效果。不少分级燃烧技术就是因为无法实现这一要求，而达不到减少NOx的效果；同时也发现，很多窑采用传统方法操作，窑内会出现还原气氛，严重影响熟料质量；还有，将喷煤管定位在第三限的位置（－X,－Y），很容易使煤粉落入熟料中去，形成熟料的还原气氛......因此，我们需要研究出新的操作方法来适应这些更多更高的要求。

2　精准平衡操作技术的表征与特点

新的操作方法，就是今天要论述的精准平衡操作技术。该技术就是在充分发挥预分解技术原理，最大限度地开大三次风管的阀门，提高分解炉的能力和技术性能，同时又充分发挥 “正常火焰煅烧”操作制度的优点的基础上研究出来的。该操作技术的完善，是建立在对系统进行精准空气平衡计算的基础上的，因此叫做“精准平衡操作技术”。具体地讲，精准平衡操作技术是通过合理调整窑头喷煤管的四个风速和各自风量之间的合理匹配、合理篦冷机的操作，最终实现熟料烧成的高质、高产、低消耗、低排放的目标。其表征是：（1） 三次风管的阀门开度在85%～100%；（2）喷煤管定位在窑口中心线以上（0，10～50）；（3）采用“正常火焰煅烧制度”。

精准平衡操作技术的特点如下：以理论计算、数据分析为依据；以系统空气平衡为操作前提；以保证分解炉用风（三次风）为重点；以采用“正常火焰煅烧制度”操作为原则；以窑头罩的温度、压力两个数据为主要控制参数；正确使用喷煤管。

2.1以理论计算、数据分析为依据，以系统空气平衡为前提

采用精准平衡操作技术进行操作之前，首先要进行系统分析计算，弄清楚系统中各部位的空气来源和数量，弄清楚排出多余空气的数量和能力以及排出烟气的能力，计算好篦冷机内“零压点”的位置和对应的风机数量，制作简单的平衡图（见图1），然后作为操作控制依据。

图1　篦冷机气体平衡图

（1） 悬浮预热预分解系统的分解炉有三十几种。这些分解炉由于结构不同、规格不同或是结构相同参数不同，以及配套的喷煤管不同，其性能是不一样的，而且运行中需要的空气量也不一样。以5 000 t/d的D-D炉窑尾系统为例：这种炉型其过剩空气系数需要1.15（亦有过剩空气系数只需要0.95的分解炉），在产量达到5 700 t时，分解炉的用风量为133 774.16 Nm3/h，进入分解炉时的工况风量为613 008 m3/h。按照此平衡数据计算，窑内的工况烟气量为516 952.68 m3/h，窑尾烟室缩口的实际风速为32～33 m/s。如果在操作中将三次风管的阀门关到很小，窑内的实际通风就更大了，所以缩口的风速就会更高。这时如果窑尾烟室缩口的直径不变的话，分解炉内的气体流场就会因为三次风风速和风量以及缩口的风速脱离设计时的数值，使分解炉不能按照设计参数来发挥作用，使系统的能力受到限制。

（2）系统中采用的篦冷机在冷却风机的配套风量上也不一样。一般第三代篦冷机的冷却风量大约是2.3 nm3/kgcl，而第四代篦冷机的冷却风量仅有1.5～1.8 nm3/kgcl。这样余风抽取口和煤磨抽风口的位置设置就应该不一样，烧成系统用风量和余风排风量的分界线（也即人们常说的篦冷机的“零压点”）也不一样了。如果“零压点”内设置了取风口，那么在操作时就很难保证系统运行时的燃烧空气量。即使“零压点”在抽取口之内，如果冷却风机的实际供风量（阀门开度或者电机的负荷率）不能达到设计要求，则“零压点”就会向后移动到取风口的位置。而这时仍然不容易保证系统用风，或者是以高的用煤量来保证系统运行。仍以5 000 t/d的烧成系统为例：在产量达到5 700 t时，热耗105 kgce/t熟料时，需要用的空气量为219 888 m3/h。一般情况下，篦冷机的一段篦床配套风机有6～7台，其总风量基本正好满足。但是在实际运行中，很多风机的进风口阀门开度只有70%～90%，或者是风机电机的负荷率在85%以下，这样一来，一段的供风量就不能满足燃烧用空气的要求。在这种情况下，如果再继续提高产量，可能会造成用煤量大幅增加的现象（有很多工厂的实际情况已经验证了这一点），使熟料的热耗急剧增加，形成产量越高热耗越高的现象。而且还会因为煤粉不能充分燃烧，容易造成质量不稳定的状况。所以，操作时就需要考虑如何用二段的风机来提供风量的问题，或者是提高喷煤管的供风量来保证空气量。但这一点在实际操作时一般的操作人员很难做到，因此需要系统地采用降低热耗的技术来解决。

（3）小窑头罩结构的系统因其窑内用风和分解炉用风是分别从篦冷机的不同位置引风的，需要多考虑一种因素：如果窑头罩的尺寸范围内的冷却风机供风量不能满足窑内煤粉燃烧的需要，就需要调整三次风管的取风口的位置，或是调整三次风取风口的尺寸；再或是关小三次风管阀门，控制三次风管在此范围内的抽风量。这样一来，系统的整体阻力就会增加，高温风机的实际风量就会减少，电机的电流就会增大。

所以，一个设计合理的烧成系统除了预热器、分解炉设计合理之外，还需要窑头罩结构、篦冷机的冷却风机、余风排放口的位置、三次风管直径、送煤管道规格及布置等等细节设计合理，才能保证系统中各部件的能力充分匹配，才能使操作人员在采用合理的操作方法时，使系统发挥出全部能力。以理论计算、数据分析为依据，以系统空气平衡为前提（包括窑的烟气平衡）来进行操作，就是让操作者在进行操作之前做到心中有数，可以使系统快速准确地进入到最佳状态。

2.2以保证分解炉用风为重点，保证炉窑用风平衡

预分解窑水泥生产技术的核心是悬浮预热和窑外分解技术，操作窑外分解系统，首先就得保证窑尾预热器系统特别是分解炉的正常稳定工作，并使其最大限度地发挥作用。

我们知道，任何一个分解炉都是通过模拟试验和工业试验得出其性能的，且要用到实际中时又利用放大系数进行了修正。即使这样，实际应用中也会因为种种原因而与试验数据有些差别。这种差别来自于系统的工艺参数的匹配，有的就来自于操作技术的使用水平。特别是分解炉的用风量，直接影响着窑尾系统的性能。

三次风大多数都是从窑头罩的上方抽取，在小窑头罩结构时，是从篦冷机的壳体上抽取的。当高温的二次风经过窑头罩和下部的烟室去往窑内和分解炉的时候，回转窑内的气体流速因为喷煤管的高速射流的作用，其阻力要小于三次风管（窑皮过厚和结构不合理除外），窑内的通风比较容易保证，而分解炉就要难一些。所以为了保证预分解系统的性能，首先要保证分解炉的用风，这样，三次风阀门就应该尽可能地打开。但一般的烧成系统，如果打开的幅度超过50%～60%，就会出现窑内通风不足的现象。即使没有出现这种现象，也不会有好的工况。因此，在操作中就需要有另外的操作来进行相应的配合，以增加分解炉的用风量，保证分解炉内实际流场更加接近设计的流场，保证并提高分解炉的性能。

三次风管阀门开大，有五点明显的好处：

（1）保证分解炉的用风量（以前由于检测仪器的原因，三次风量一直检测不准，不少工厂用量一般少20%～30%）。

（2）降低从窑头罩到分解炉出口处窑、炉两个系列的平衡压力。

（3）提高进入分解炉三次风的温度。

（4）减轻三次风管阀门的磨损。

（5）减少三次风管内的积灰，甚至没有积灰。

从燃烧学中的煤粉燃烧原理和已经有的实验结果证明：分解炉的用风量和温度增加后，可以加快煤粉的燃烧，提高煤粉的燃尽率，从而提高分解炉的性能。

2.3以采用“正常火焰煅烧制度”操作为原则

《水泥工艺学》将煅烧操作制度分为：正常火焰煅烧制度、短焰急烧、高温长带煅烧、低温长带煅烧。其对“正常火焰煅烧”是这样描述的：回转窑内的煅烧温度较高，火焰长度合适，火焰柔顺有力，燃料燃烧完全，熟料在烧成带的停留时间适宜，熟料结粒细小，均齐色泽正常，好烧不起块。熟料的矿物晶体发育良好，晶形规则，大小较均齐，分布也较均匀，游离氧化钙较低，熟料质量较高。这种煅烧制度，烧成带温度虽较高，但不会烧坏窑皮及衬料，窑的产量、燃料消耗、耐火砖寿命等技术经济指标均较好[1]。

而现在国内外的水泥企业，大都以采用“短焰急烧”的烧成制度的比较多。这种烧成制度不太适合三次风管全部打开的操作。

多条不同规模生产线的实践，使我们深深地感觉到：“正常火焰煅烧制度”的操作，可以使火焰的形状更加规整，使火焰在长度方向上的温度差变小，可以接近恒温度的工况，最终形成了接近恒温煅烧的工艺状况。而这种煅烧状况，正是优质水泥熟料烧成所需要的。采用这种煅烧制度烧制出来的熟料，符合《水泥工艺学》中的描述。采用这种火焰和煅烧制度，可以做到不需要利用控制窑内通风大小（三次风阀门开度）来控制火焰的形状。因此，三次风管的阀门可以开大运行。

采用这种煅烧制度烧制出来的熟料，质量稳定，不容易出现游离钙忽高忽低的大波动。由于烧成带温度稳定，熟料结粒好于其他几种烧成制度下生成的熟料。

2.4以窑头罩的温度、压力数据为主要控制参数

烧成系统运行中，大约有100个左右的温度和压力数据（单双系列不同，不同类型篦冷机亦不同）。这些运行参数可以分为控制参数和状态参数。

所有的控制参数都是需要在运行中进行控制的，并且有直接对应的控制方法。比如窑尾烟室的温度，就是用窑头喷煤管的加减煤量和风速、位置的调节来直接控制的（当然入窑生料的温度高低、高温风机拉风也会影响这个温度的变化）。

分解炉出口的温度，就是用分解炉的用煤量来控制的。一般情况下，加煤就可以提高温度。但是，当选用不同类型的喷煤管之后，通过调整喷煤管的位置，少用煤也可保持较高的烧成带温度。

窑尾烟室的压力参数就是一个状态参数，其主要是用来判断窑内的通风状态和窑内的某些工况。如果压力的负压值增大，就说明窑内通风阻力增大了，有可能窑内结圈、结蛋等工艺故障发生了。

也有比较特殊的参数，既属于控制又属于状态的参数，象C1出口温度。有经验的人员都会知道，这个温度的变化与几个因素有关：一是与预热器的设计有关（当预热器的五个旋风筒及联接管道结构确定之后，这个温度也基本就确定了）；二是与喂料量有关；三是与分解炉用煤量有关；四是与窑头喷煤管的使用和控制有关；五是与原材料的特性有关（不同产地和不同矿层的石灰石或是不同类型的硅质原料，都会使这个温度发生明显变化）。

实际生产中，这个温度经常会因为窑头喷煤管的使用和调整发生变化。很多情况下（与分解炉结构有关），当头煤加多了的时候，C1的温度也会很快升高，而有时候当喷煤管的位置调整后，这个温度又会下降。所以，其具有部分可控制成分。

生产中，要控制好窑尾和分解炉的温度，这是众所周知的。这两个温度，不管是多大规模的生产线，一般情况下均控制在1 050 ℃±50 ℃和880 ℃±10 ℃的范围内。

对于窑头罩的压力和温度（二次风温）的控制，则被大多数工厂放在了次要一些的位置上，特别是当篦冷机的性能不是很好，或者是生料喂料量不稳定、化学成分波动大的情况下，这两个参数就更不被重视了。事实上，不管从理论上还是实际生产中，重视在窑头罩上显示出来的这两个数据并进行有效控制，都具有非同一般的重要意义。

我们首先把这个点（窑头罩）设为整个烧成系统运行时煤粉燃烧用空气的平衡点，因为烧成系统煤粉燃烧所需要的空气，大约93%都要通过窑头罩（其余的通过喷煤管风机供给）。当窑头罩压力数据稳定在0～-30Pa时（数据要真实，并与窑头罩大小有关），通过的空气量则是稳定的。这样煤粉燃烧的条件（过剩空气系数）就能够保证。

其次，当这个位置的温度高（最好的是大窑头罩≥1 150 ℃，小窑头罩≥1 200 ℃）并稳定时，系统就具备了减少用煤量的条件。

这个温度也是篦冷机性能和熟料急冷效果的一个观测点。当二次风温≥1 150 ℃（篦冷机零压点内的风机负荷率要达到95%，鼓入的空气满足燃煤所需要的风量时），熟料的急冷效果可能是好的（合理检测位置和合理的料层厚度），反之则不够好。

所以，只有这两个参数稳定，煤粉的燃烧条件和燃烧状况才能够稳定（其它条件不变），系统的稳定运行才会有保障。反之则很难稳定系统的其他运行参数，并容易使系统出现窑内结圈、预热器结皮堵塞等工艺故障。

中控操作人员稳定这两个参数的能力和水平，也是评判其操作篦冷机水平的一个重要依据。而篦冷机的篦速、篦床压力，都应该依此参数的稳定、变化来进行调整。

稳定这两个参数的操作，也将篦冷机供风风机的开度和头排风机的操作以及煤磨的开停机关联起来，使窑头部分的所有风机全部纳入了一个完整的系统，来保证系统空气用量的精准稳定。这改变了人们原来为了发电而随意调整头排风机的错误做法，也使人们在开停煤磨时要注意调整供风量。

2.5关于喷煤管的调整

喷煤管的选型和调整使用，是操作技术中最主要的内容。

我们通过对180多种不同类型、不同结构、不同规格喷煤管的操作使用和分析研究，总结出了采用计算数据来分析判断喷煤管性能的方法，以及进行调节的经验，同时也提出了很多有重要意义的理念。

（1）喷煤管的性能是由喷煤管的四个风速和各自风量与其他通道的风速风量合理匹配来实现的。单一的高风速，并不能实现火焰在实际使用中的大推力和刚性增强。

（2）不同结构的喷煤管调节使用和定位的方法不同。

（3）高性能的喷煤管，一定要配置长径比合理的拢焰罩。

（4）喷煤管的内、外净风和煤风的截面积，一定要能在使用中进行调节。

（5）名义上的低氮燃烧器（仅一次风量≤6%），在净风压力＞36 kPa时，常常产生更多的氮氧化物（短焰急烧、窑前亮度高）。

（6）长而均匀的火焰形状，符合“正常火焰煅烧制度”的原理，可以实现恒温煅烧，降低NOx的生成量，并可以形成厚薄均匀、坚固结实的窑皮，可以大幅度延长耐火砖的寿命。

（7）调整好并定位合理的喷煤管，可以在生料成分波动比较大、合格率比较低时，控制熟料的合格率达到比较高的水平。

（8）低氮燃烧器不能仅仅是一次风量低，最主要风道布置要合理。

（9）任何一种喷煤管在用煤量多、过剩空气少时，都会减少NOx，而减少用煤量时，都会增加NOx。

所以，在使用喷煤管之前详细了解喷煤管的结构，并进行测量、计算，弄清楚净风机和煤风机的参数和管道直径，进行喷煤管性能的分析，才能合理地调整喷煤管各个风速的匹配，使喷煤管的性能发挥到更好。

3　喷煤管定位在窑口中心线以上的理论依据及意义

在详细阐述精准平衡操作技术的特点后，有必要谈谈喷煤管定位在窑口中心线以上的理论依据，即：回转窑内的传热方式和回转窑的长径比。

首先，回转窑内烧成带的熟料从四个方面获得热量[2]。熟料接受的传热是以辐射传热为主，当然也有对流和传导传热。其中受到的辐射包括高温火焰的辐射和窑皮的辐射。对处于料层表面的熟料颗粒来说，随着回转窑的高速旋转，处于物料堆的上表面的受热情况是：

（1）在上表面时接受气体以辐射和对流为主的传热，同时还有窑皮的辐射热，但是在这个过程中，熟料颗粒一直是在运动中，受热过程是不稳定的[2]。

（2）在被埋到熟料里面去的时候是不再受到传热的，因为其温度高于其他熟料，而出现把自身的高温传导给其他熟料的现象。

（3）在被压倒料层的底层与窑皮接触的时候，是在接受窑皮以传导和辐射的方式传给的热量。按照4 r/min的窑速来计算，这时热传导将稳定持续约5 s，这比其在上表面接受的传热过程的时间要长，并且稳定。

熟料在烧成带接受的传热，在两种状态下，都接受了窑皮的传热。其中时间最长最稳定的传热都来自于窑皮。在烧成带，窑皮是储存热量的[2]，提高加热窑皮的效果，就可以提高窑内对熟料的传热效率。这也是为什么提高窑速实现薄料快烧就可以提高传热效率的根本原因。所以，将喷煤管定位在中心线以上，有利于火焰和高温气流对窑皮的传热。这里只需要解决喷煤管的火焰扫窑皮的问题就可以了。

其次，短粗窑的优点。多年前，德国洪堡公司首先推出了长径比在10左右的超短窑，他们的研究认为，随着入窑物料分解率的提高，对碳酸钙已经分解了95%的生料来说，在窑内分解带停留5 min就可完全分解[3]，不仅可以稳定提高熟料质量和28 d强度，而且易磨性获得改善 。反之，若窑长度不减短，物料在过渡带停留时间过久，而且C2S在高温下停留时间过长，不利于到烧成带再吸收CaO形成C3S矿物，熟料的易磨性也会降低[3]。

从入窑生料在烧成带之后的分解和过渡带的运动情况来看，其入窑后在向烧成带的运动中，主要受到摩擦力、物料之间的物理力、窑内气流的阻力和喷煤管火焰头部气流的阻力，特别是在将喷煤管定位在第三象限的时候，火焰头部的气流直接吹在了移动物料之中，使其移动速度受到阻碍。

因此，在把喷煤管定位在中心线以上后，喷煤管的火焰就会远离入窑生料的正方向，对其阻碍作用就会减小。在调整到中心以上50 mm的时候，喷煤管的火焰中心线与窑轴线的夹角就比较小。这样，生料入窑后可快速运动到烧成带。

同时，将喷煤管抬高后，烧成带的窑皮往往会延长，可以实现5D的长度，这样生料到达烧成带的距离也会缩短。从入窑时的850 ℃到达1 400～1 600 ℃的高温度区的时间就短，升温速度提高，这样应有利于生产高质量的熟料。同时由于窑皮长了，储存的热量也会更多，热交换效率提高，筒体的表面温度会降低，散热量减少，对降低能耗有明显的效果。

将喷煤管定位在窑口中心线以上后，一是可以最大限度地利用火焰燃烧的热气流，对窑皮进行加热。在高温窑皮转到下方，熟料堆积在上面与窑皮接触没有相对移动的过程中时，充分进行热交换，提高热交换效率；二是避免了火焰离熟料太近，煤灰容易落入熟料中形成还原气氛的工况；三是火焰的前部热气流吹向了入窑生料的上方，而不是正对着向前移动的物料, 对窑内物料向前运动的阻碍可能会变小。

将喷煤管定位到中心线以上后，还可以减少窑内经常出现的熟料的还原现象，这样就更有利于分级燃烧技术效果的发挥了。

把喷煤管定位在中心线以上与把喷煤管定位在中心并与窑的中心线同轴时的工况相比，火焰的前端更不容易扫窑皮烧砖。从而更容易采用“正常火焰煅烧制度”来进行操作。

在我们不可能将现在已有的长径比在15的回转窑更换成长径比为11的短窑的时候，采用这种定位方法，可以减少喷煤管的高速热气流对物料移动的阻挡作用，加快生料在过渡带的移动速度，因此从工艺上来说，相当于部分起到了短窑的作用，改善了熟料质量，并降低了热耗。实践中也证实了这个观点，采用这种操作技术对多条包括10 000 t/d生产线在内的系统的喷煤管调整位置后，熟料的结粒状态在2 h之后就出现了明显的结粒均匀、大块减少、二次风温升高的连锁变化。

4　结束语

我们总结归纳的精准平衡操作技术已经申请了国家发明专利，专利名称是“水泥熟料烧成系统控制方法”（专利号 ZL2013 1 0526807.4）。经过大量的研究和实践工作，我们对精准平衡操作技术有一些更深刻的认识。

（1）不是所有的喷煤管都能够定位在中心线以上使用，只有能够形成《水泥工艺学》中定义的“正常火焰煅烧制度”[1]的火焰的喷煤管，才能够在这样的工况下稳定使用而不出现扫窑皮的现象，从而实现熟料质量的提高。

（2） 三次风管的阀门能否全部打开，还与分解炉结构有直接关系，特别是三次风管入炉的结构和形状。分解炉下部的气体流场越合理、稳定，三次风管的阀门越可以全部打开（在现有三次风管尺寸的情况下）。国内常用的几种炉型，如D-D、RSP、NSF、N-MFC以及采用“分级燃烧分解炉”和“分解炉三次风管”两项专利技术改造过管道式分解炉（或PR型管道式分解炉）都可以在三次风管阀门全部打开的工况下稳定运行。

在最近投入正常运行的一条改造过的设计规模为2 500 t/d 的生产线中，在产量超过原来产量200 t/d达到3 000 t/d时，原来设计直径就比同类型系统大得多的三次风管（有效2 430 mm），在将阀门打开到100%的时候，检测窑尾烟室的三个点氧含量均在1.5%～3%。因此更用数据证明了在将三次风管和窑尾烟室缩口的参数合理匹配后，再加上对喷煤管的合理的操作，三次风管的阀门全部打开时，不会使窑内的通风不足。

（3）精准平衡操作技术能够再次提高现有分解炉的性能。一条设计规模2 500 t/d常年运行在3 000 t/d的D-D型分解炉，在改造了分解炉喷煤管和三次风进口结构，没有扩大容积的情况下，采用该操作技术稳定达到了3 305 t/d（3天过磅平均值）。

（4）精准平衡操作技术能够充分发挥喷煤管的性能，特别是对进行工业性试验，验证喷煤管的性能时，有很高的准确性和完整性。

（5）精准平衡操作技术使烧成操作变得更加稳定、简单。

精准平衡操作技术已在D-D、RSP、NSF、N-MFC等多种类型分解炉系统和一条10 000 t/d线、多条5 000 t/d以及2 500 t/d的生产线中应用，同时在白水泥、油井水泥、膨胀水泥等特种水泥生产线中成功应用，均取得了提高和稳定熟料质量（游离钙合格率和强度）、降低热耗、提高分解炉能力和运行稳定性、降低系统阻力、提高三次风温，提高三次风管阀门寿命，稳定系统运行工况，减少NOx排放的综合效果。

[1] 沈威, 黄文熙, 闵盘荣.水泥工艺学[M].武汉: 武汉工业大学出版社,1991.

[2] 山东建材学院主编.水泥工业热工过程及设备[M].北京:中国建筑工业出版社,1981.

[3] 张启辉, 周履平,姚小朋,等.两档短窑在3 500 t/d熟料生产

TQ172.625.3

B

1008-0473(2016)03-0022-07DOI编码：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.03.004