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熟料烧成精准平衡的操作
2014-09-17 11:02:14   来源:中国建材报   评论:0 点击:

  外分解技术在我国已经拥有几十年的历史,因此它的技术已经很成熟了,但现在如果有人说窑外分解技术还可以再进行优化与操作时很少人会相信,这几十年来,我们已经摸索出一套先进的理论和操作,形成了一套规范的模式。如果去打破常规,突出常规,会有人质疑。但任何技术都是发展的理念,尤其是水泥行业,在能源和环境监测力度加大的情况下,固有的操作已很难适应今天的发展。
  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。因此,掌握先进、精准、高水平的操作技术是水泥厂中控工作的最重要任务。
  新型干法水泥生产技术的核心是悬浮预热和窑外分解技术。因此,采用窑外分解技术的烧成系统,首先要保证窑尾预热器系统特别是分解炉的正常、稳定、高效的工作。并使其最大限度地发挥预热预分解作用。而目前各企业正在运行的新型干法熟料烧成生产线,一直都是延续一种基本相同的原则和方法来操作,此方法在运行中的表现特点为:三次风管的阀门开度控制在30%~50%,以加强窑内通风;喷煤管的火焰调整为活泼有力,把喷煤管定位在第四象限,加强火焰对熟料的直接热交换作用;调节头排风机的风量,把窑头罩压力控制在-50~0Pa。
  随着新型干法水泥生产技术的进步和社会环境对节能减排及减少氮氧化物等有害气体排放要求的不断提高。这种旧有的操作方法已难以适应这些要求。例如:控制窑内的煤粉在低过剩空气系数的工况下燃烧(α≦1.05),可以减少氮氧化物的生成量,减少系统脱硝的成本,这是一个突出的例子;很多窑如果这样操作,就会出现熟料呈现还原气氛的现象,严重影响熟料质量。还有,将喷煤管定位在中心以上位置,使火焰的中心落点移动到窑尾,可以使生料入窑后快速通过过渡带,进入烧成带,这样生料升温速度越快,CaO的吸收速度也越快,越有利于C3S的形成。同时减少煤灰落入熟料的机率,提高熟料的质量。是将来降低热耗和运行成本的一种操作方法,而目前的操作方法都较难做到这一点。
  “精准平衡操作技术”的核心是: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);以保证分解炉用风(三次风)和烧成带恒温煅烧为重点;以窑头罩的温度、压力两个数据为主要控制参数;通过合理调整窑头喷煤管的四个风速和风量的匹配、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。这项操作技术在系统运行参数中的表现特点为:
  1.三次风管的阀门开度在85%~100%。
  三次风大多数都是由窑头罩的上方抽取,也有从篦冷机的壳体上抽取的。当高温的二次风经过窑头罩下部的烟室去往窑内和分解炉的时候,回转窑的通道阻力要小于三次风管。因此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作用,首先要保证分解炉的用风,这样,三次风管的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60%~70%,都会出现窑内通风不足的现象。所以,在操作中就需要有另外的操作来进行相应的配合,以实现优先保证分解炉性能的操作方法。
  实验证明,分解炉的用风量和温度增加后,可以加快煤粉的燃烧。当减少了窑内的用风量后,可以不用采用拉大窑内通风来拉长喷煤管火焰的做法,火焰的形状受外界(窑内通风)的影响小了,就可以很容易调整火焰的形状,形成“正常火焰煅烧”的锻烧操作制度。研究水泥煅烧工艺的专家们已经发现,水泥熟料在煅烧过程中,烧成带形成恒定温度煅烧时,熟料的各项指标是最好的。“正常火焰”的烧成制度,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,质量稳定,不容易出现游离钙忽高忽低的大波动。同时由于烧成带温度稳定,熟料结粒要好于其他几种烧成制度下生成的熟料。
  2.窑头罩压力仪表显示值为“正压”或“零压”(根据窑头罩的容积)。
  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,就会产生窑内结圈、结蛋等工艺故障。而对于窑头罩的压力和温度(二次风温)的控制,则被大多数水泥厂放在了次要的位置。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。但不管从理论上还是实际生产中,在窑头罩上显示出来的这两个数据都具有非同一般的重要意义,并应该在系统运行时适时控制。
  首先,这个点是整个烧成运行时煤粉燃烧所用空气的平衡点。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(要真实数据。并与窑头罩大小有关),就说明通过的空气量是稳定的。这样煤粉燃烧的条件(过剩空气系数)就能够保证。其次,当这个位置的温度数据高(最好是大窑头罩的时候≧1150℃)并稳定时,系统的用煤量就可以减少。最重要的一点是这个温度数据是篦冷机性能和熟料急冷效果的一个观测点。当二次风温≧1150℃(大窑头罩)说明熟料的急冷效果是好的(合理检测位置)。反之则不够好。
  所以,只有这两个数据稳定,煤粉的燃烧条件和燃烧状况才能够稳定(其他条件不变时),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。中空操作人员稳定这两个参数的能力和水平,也是评判篦冷机操作的一个重要依据。而篦冷机的篦速、篦床压力,都应该依此参数的稳定、提高来进行调整。稳定这个参数的操作,也将篦冷机供风风机的开度和头排风机的操作关联起来。将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。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增加供风量。在评价一个中空操作人员的水平时,能否稳定这两个数据,并提高二次风温也是一个重要依据。
  3.煤管坐标定位在窑口中心线以上(0,10~50);
  喷煤管定位在窑口中心线以上,是根据回转窑内传热有三种热交换方式——传导、对流、辐射的原理以及回转窑的长度直径比在10~12(短窑)比较合理的原理来确定的。
  将喷煤管定位在窑口中心线以上,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,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,这样使物料向前移动的速度提高了。对于碳酸钙已经分解了85%~95%的生料来说,在主要矿物质C3S稳定形成之前,从窑尾到烧成带的速度快了,升温速度也就快。CaO的吸收速度越快,越有利于C3S的形成。CaO等新生态氧化物的活化能和反应活性得到充分而及时的利用,在这种情况下所形成的熟料矿物结粒好,多呈微晶和微孔结构。不仅可以稳定提高熟料质量和28d强度,而且易磨性获得改善。
 

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