我公司5000t/d线预分解窑三次风的调整分析

贾月彩，夏珍珍，林盼盼，冯富宁（山东山水水泥集团有限公司，山东 济南 250307）

0 前言

分解炉是新型干法预分解窑的必不可少的组成部分。在分解炉中，物料以悬浮的状态存在于热气流中，此气流量包括二、三次风及碳酸盐分解释放的二氧化碳等的总和，悬浮状态增大物料与热气流的接触面积，所以分解炉中物料传热系数较回转窑高2.5～10倍，传热面积增大1000倍以上。但分解炉内汇聚的各气流中只有三次风含氧丰富，若三次风量不足会造成物料悬浮分散性差、传热面积小，分解率降低。在分解炉中若分解率不足，会有更多的物料进入窑系统进行分解反应，间接对窑系统造成过大的热负荷。另外充足的三次风量可有效提高氧气的浓度，使煤粉在分解炉内充分进行辉焰燃烧[1]，提高炉温，此为碳酸盐矿物进行分解的有力保证，分解率的提高可以缩短窑过渡带的长度，又可提高烧成带的温度，在不增加产量的前提下减少窑头喂煤量。

1 存在的问题及调整

本公司现有一条5000t/d的生产线，预热器配置分解炉为管道型分解炉，回转窑规格Φ4.8 m×720m。三次风管风阀开度为40%，窑内后过渡带结圈严重，窑内通风受到影响。为保证产量，减小了三次风闸阀开度，增加了窑头喂煤量，窑内及分解炉内的燃烧状态变得更加恶劣，最终导致熟料煤耗高、质量差。经分析，造成这一系列的问题根源不是窑内通风不足，而是分解炉内三次风量不足造成分解炉内风速过低，物料分散性和煤粉燃烧情况差，未完全燃烧的煤粉随着生料进入窑内，在后过渡带提前出现液相造成窑尾结煤粉圈。入窑分解率低，甚至四级预热器中的物料短路直接进入窑内，影响产质量。

在保证窑内通风的前提下，根据实际适当加大三次风阀的开度，提高分解炉内三次风量，为了保证分解炉内负压维持在正常水平不出现塌料现象，应加大分解炉缩口风速。提高风速的主要措施即减小分解炉缩口截面积，此次检修将缩口尺寸由原设计的2300mm×2300mm缩小至2050mm×200500mm，具体见图1。然后根据实际情况适当逐步提高三次风闸阀开度，由原来的40%逐步提高至75%。

图1 分解炉缩口调整前后对比图

2 评价分析

2.1 窑内结圈情况

图2为调整前后煤粉圈的变化。调整前由于分解炉内三次风量不足，分解炉内煤粉燃烧不完全，部分未燃尽的煤粉或碳粒随物料一起进入窑内，在窑尾复燃形成煤粉圈。加大三次风阀开度后，分解炉内有足够的风量（或含氧量），煤粉燃烧充分，避免了后燃的现象，系统各项工艺参数逐渐趋于稳定并形成良性循环，为提产创造了有利条件。疏松的煤粉圈在物料的冲击下慢慢变薄，直至消失。图2中颜色较深的部位为低温区，颜色较亮的部位为高温区，调整前画面显示窑内49.9 m出现了煤粉圈，调整后煤粉圈逐渐消失。

图2 三次风阀开度调整前后的窑内结圈情况对比

2.2 窑系统工艺参数及熟料指标

表1为调整前后窑系统各项工艺参数及熟料指标的变化。经过调整，分解炉内煤粉燃烧充分，提供更多的热量以碳酸盐进行分解反应，物料的入窑分解率提高，减少了窑内热负荷，二次风温度提高，窑系统工艺参数及熟料指标等得到了很好的改善。在此基础上提高了尾煤的用量及生料喂料量，从而达到提产的目的。调整后入窑物料分解率由之前的91.9667%提高到93.8533%（阶段内均值），同时熟料产量由5700t/d提高到6049t/d。这主要是因为调整后分解炉内三次风加大，为煤粉的燃烧提供更多的氧气，尾煤用量加大，分解炉内煤粉燃烧更加充分，在提高入窑分解率的同时还可以增加生料喂料量，从而提高熟料产量。

图3为调整前后分解炉用煤（简称尾煤）和窑头用煤（简称头煤）数量变化图，从图中可以看出调整前后头煤用量不变，维持在11.5 t/h左右，随着三次风阀开度的加大，尾煤用量逐步加大，从调整前的15.8 t/h左右调整为17.5 t/h左右，保证头尾煤比例在4∶6左右。

图4为调整前后二次风温度及三次风负压的变化图，三次风负压由之前的605 MPa降低为448MPa，降幅约为157 MPa，二次风温由调整前的1050.6℃提高到1120.5℃，增加近70℃。图5为熟料强度变化的单值图，调整后较调整前熟料强度增加约3MPa。

表1 调整前后窑系统工艺参数及熟料指标的变化表

图3 调整前后头尾煤用量的变化图

图4 调整前后二次风温度，三次风负压的箱线图

经过调整三次风阀的开度，增加了通风面积，相应的三次风负压减小。窑内风量有所减少，在高温风机拉风不变的前提下，窑内风量减小，喷煤管火焰形状发生变化，火焰长度缩短，在窑头形成集中的强火力，有利于熟料中硅酸盐矿物的形成和提高二次风温度[2]。

图6为调整前后熟料矿物的对比图，调整前熟料孔洞含量较多，阿利特矿物晶型不完整，棱角圆钝，大小不均齐；调整后熟料孔洞含量较少，阿利特矿物晶型完整，边棱光洁，大小均齐，尺寸适中，熟料强度增大。

图5 熟料强度变化的单值

图6 调整前后熟料矿物的对比图(1%NH4Cl溶液浸蚀)

3 结语

适当加大三次风阀开度，有利于窑系统的正常运转及提高熟料产质量，但是三次风阀开度需要符合生产实际，否则会造成窑内通风不足，窑头煤粉燃烧不完全，窑尾烟室出现煤粉爆燃正压的情况，窑尾密封漏料，使窑况变差，不利于产质量的提升。