浅析预分解窑系统生产过程参数及调节与控制

张福海

摘 要：20世纪70年代末期，一种新型的水泥煅烧设备即水泥预分解窑在我国逐步兴起，至今已成为我国水泥生产企业占主流的水泥煅烧设备。与传统的回转窑相比较，预分解窑系统生产过程中需要控制的参数增多，其过程控制及调节也比较复杂。文章在总结笔者多年调研类似工艺企业实际过程控制经验基础上，对涉及预分解窑系统生产过程中的主要参数及调节与控制，提出自己的观点。

关键词：预分解窑；参数；调节与控制

一、系统的检测参数及其调节与控制

纵观预分解窑全系统，反映在工艺线上的控制参数中，大多数都可以划分为检测参数（窑系统的检测参数主要表现在温度、压力、电流、气体监测等方面）。在日常生产过程中，需要重点监控的主要工艺检测参数及相应的调节与控制为：

1）系统的烧成带温度：预分解窑系统的烧成带温度就是处在烧成带的物料温度，温度的高低，直接影响到熟料的质量、窑系统的热耗和窑系统的长期安全运转，一般情况下，若发现窑温过高，应减燃料量。使物料温度转为正常。

2）系统的窑尾废气氮氧化物（NOx）浓度：预分解窑系统的窑尾废气氮氧化物（NOx）含量的高低与所用的原（燃）材料中的氮的含量、煅烧温度的高低和使用的燃料品种有关，由环境保护部和国家质量监督检验检疫总局与2013-12-27共同 发布，并于2014-03-01 实施的《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915

-2013）对水泥窑及窑尾余热利用系统规定氮氧化物（以 NO2 计）不得超过 400 mg/m3，因此对预分解窑系统的窑尾废气氮氧化物（NOx）浓度的测量，除了掌握其含量，使其达到水泥工业大气污染物排放标准要求外，还在于系统生产情况及空气消耗比例一定情况下，水泥窑及窑尾余热利用系统规定氮氧化物（以 NO2 计）的浓度同烧成带火焰温度有非常密切的关系，烧成带温度高，NOx浓度相对增加。因此，可将此同其它参数一起，综合判断烧成带情况。

3）系统的窑尾气体温度：窑尾气体温度是预分解窑系统的重要参数之一，结合烧成带温度的高低可以体现窑内各温带热强度分布状况，而与最上一级旋风筒出口气体温度又能表征预热器、、分解炉的热强度分布状况。应根据尾温升高或降低的程度，合理平衡风、煤、料三者之间的关系，使窑尾温度纳入正常的波动范围内。一般尾温变化的调节范围在900～1050℃。

4）窑尾、分解炉出口或预热器出口气体成分：系统一般都是通过设置在各相应部位的气体成分分析装置检测窑尾、分解炉出口或预热器出口气体（O2）的成分，通过（O2）和CO的含量多少，表明窑内、分解炉内或全窑系统燃料燃烧情况及通风情况。一般， O2含量高，说明空气过剩或有地方漏风；实际生产中分解炉出口烟气中O2含量控制在3.0%以下，窑尾O2含量一般控制在1.0～1.5%；而CO的存在只能说明风量不足。

5）分解炉、窑尾和各旋风筒出口气体温度：分解炉、窑尾和各旋风筒出口气体温度。生产实际中各部位的温度基本控制在：窑尾气体温度1000～1150℃、分解炉出口气体温度850～950℃、C1出口气体温度330～390℃、C2出口气体温度550～600℃、C3出口气体温度710～750℃、C4出口气体温度850～900℃，保证在各区段的温度在一定的范围，从而使整个系统热工制度稳定。

6）系统的窑头负压：在实际生产控制中往往会出现抽取二次风的量大于冷却机的供风量，使窑头负压增大。窑头负压一般保持在-20±5.0Pa，决不允许窑头形成正压，否则窑内细粒熟料飞出。

7）窑筒体温度：燃料产生的热量有以下几个直接作用，其中之一就是筒体表面散热损失即预分解窑筒体温度。一般情况下窑筒体温度﹤350℃。一般采用扫描温度仪测量，通过动态扫描窑筒体各局部温度跟踪判断窑内烧成状况，适时增减燃料，保持窑温变动在合理范围。

二、调节参数及其调节与控制

预分解窑系统检测参数的调节与控制是通过对调节参数（变量）的调节与控制来实现的。现如今，大多数水泥生产企业都将生料的下料量、窑筒体的转速、窑头和窑尾配煤量、风机转速等作为调节参数：

1）生料的下料量及其调节与控制：熟料煅烧工艺是多因素相互作用相互影响的工艺过程，尽量稳定生料的下料量，相对减少一个变量或者缩小变动范围，保障生料连续、均匀地通过预分解系统。

2）窑速及其调节与控制：比较先进的测量窑速方法是是以计算机和图像处理相结合，动态连续的跟踪对窑速检测，正常窑速控制在3.8～4.2r/min。同时应依据薄料快转的原则。

3）喷煤量（窑头、窑尾）及调节和控制：窑头和窑尾配煤量不能简单地视为加点煤减点煤的问题，要全面观察窑尾温度、 窑前温度、窑头和窑尾的负压、窑尾的气体成分及含量的变化等等，及时合理增减配煤量， 一般预分解窑煅烧用煤质量要求灰分A≤30%，挥发分V在18%～30%，发热量QDW≥5000kcal/kg，煤粉细度要求控制在8%～15%，适度调整增加窑尾分解炉用煤量和降低窑头喷煤量，其比例控制在6：4左右。

4）风机转速及合理用风：系统的热工制度能够稳定运行，其中系统用风至关重要，一是为燃料的充分燃烧供应足够的氧气；二是使物料运动中的风量风速；三是利用熟料冷却热交换后的高温空气回窯和助分解炉燃。在生产中可根据实际情况，及时调整各风量参数。

三、结语

保持预分解窑系统能均衡稳定运转的关键在于在实际生产过程中能及时正确的对系统生产过程参数调节、控制，使系统内风、煤、料的合理定比配合、流场分布，是体现生产状态良好的重要标志。

因此，调节控制参数的目的就是要使窑系统经常保持最佳的热工制度，力求较充分地发挥窑的煅烧能力，在保证熟料质量的前提下，最大限度地提高窑的运转率。

参考文献：

[1] 赵应武.过伦祥预分解窑水泥生产技术与操作中国建材工业出版社，2008年9月.

[2] 丁奇生，王亚丽.水泥预分解窑煅烧技术及装备化学工业出版社，2014年9月.