影响回转窑煅烧效果的因素因素分析

1、影响回转窑嘏烧效果的因素分析齐俊华1 杨旭2 丁振宁3（1、3河南省建筑材料工业协会 450014 ; 2驻马店豫龙同力水泥有限公司）影响回转窑燧烧效果有多种因素，其中有些是不可控因素，有些是可 控因素。不可控因素是指工艺线设备的先天性因素，如窑系统各组成部分， 回转窑、预热器、分解炉等的设计参数，设备性能的不可变参数等，这些 参数设计是否合理，设备选型和配置是否合理，有待系统运转后加以肯定， 有缺陷的参数和设备设施只有通过技术改造加以完善和改进。本文仅就通过科学管理和精心操作可以人为加以控制、完善和改进的 影响因素叙述如下：一、时间与温度水泥熟料燧烧是一个渐进的化学反应过程，即需要一定的温度

2、条件， 又需要一定的时间过程，温度和时间是相辅相成的伴进条件，强调、缺少 和忽视其中哪一个因素都不可能烧出合格的优质熟料。熟料燧烧主要是在回转窑内进行并完成的，而分解炉和预热器的主要 任务是通过生料与高温气体在湍流、旋流和悬浮过程中完成热交换并实现 CaCO勺分解。回转窑则担负熟料的燧烧与生成，为满足熟料燧烧所需要的 温度与时间条件，回转窑内应设置具备不同长度的温度区域，或温度间隔。 物料在回转窑（5000t/d ）内的运行速度大致为每分钟2.5-3m,总的运行时 间在30分钟左右，其中窑尾分解带的长度为5-6m,运行时间约2分钟，该 段温度为1100-1150 C。分解带的燧烧作用，一是继续

3、完成 CaCO勺分解， 第二是逐渐产生液相，促进 CAF、C3A的生成，以这两种矿物为粒核，逐渐把CaO SiO2粘附在一起并在回转窑的不断转动中扩大到一定粒径。QARCA是融媒性矿物，它的生成数量和速度是熟料燧烧成果的前提条件，保护 液相促进GAR CA生成是熟料燧烧中的重要环节。窑尾温度过低，将延迟 这种结粒的过程；温度过高，将使结粒干烧，使其丧失所需液相特征，使 熟料结粒不好，因此液相量的生成效果除与生料率值有关系外，与温度条 件更有直接的关系。从生料产生液相到熟料结粒这是一个渐进的时间过程， 在生料从1100C到1250C的温度过程中，是从液相产生到结粒的过程，大 致需要6-7分钟的时

4、间。这一时间间隔过短将使液相生成量不足，不能达 到预期的结粒效果；时间过长，说明回转窑热力强度不足，熟料的后期燧烧效果变差，其直观效果是熟料结粒小、黄心、窑头罩内飞砂大等。结粒生料在进行到过渡带时，GS大量生成，这一过程同样也是一个渐 进过程，并非一蹉而就，这一过程进行的越充分， GS的生成越多，就越有 利于C2S向C3S的转化，这一过程也是控制游离 CaO的重要阶段。从粒状生料到C2S形成的过程时间长一些，GS的生成就越充分，反之 C2S的生成反应就越不充分，不参加熟料生成反应的CaO越多。过渡带与分解带的分区并不明显，从功能上看，分解带中有过渡带， 过度带中有分解带。过渡带的温度应在125

5、0-1400 C之间，其时间间隔在10分钟左右，窑长为25m过度带与分解带的总 窑长应在30m左右，这一 过程为贝利特反应阶段。这一阶段的物料可视作为初始熟料，当初始熟料前进到烧成带且白身 温度达到1400-1450 C时，GS将积极吸收吸附在粒径中剩余的 CaCffi行GS 的生成反应，所以GS是GS生成的前提，GS生成量不足则GS的转化量就 少，反之就多。这一过程是熟料燧烧的关键时刻， GS的生成反应时间大致 为13分钟，这一温度段的窑长应为 30-35m,这一过程为阿利特反应阶段。烧成带之后熟料进入冷却带，温度由1350C下降到1200C，窑长5-7m。该 区段的作用是以较高的冷却和结晶

6、速度，使亚稳定状态下的熟料矿物固定 下来，稳定和巩固此前的化学反应成果。回转窑的长度是在充分考虑熟料运动速度和熟料燧烧不同区段的温度 所需时间需要而设计的，因此在实际生产中必须考虑上述燧烧过程所需的 时间和温度要求，这是熟料燧烧过程的关键条件，操作的随意性，不合理 的改变不同区段的温度，就必然同时破坏熟料燧烧所需的时间要求，其中 最为关键就是要准确把握燃煤的火头位置，最常见的毛病就是火头位置在 窑前28-30m处，造成过渡带和烧成带过短，总长度不超过 55m虽然物料 在回转窑内通过的总时间不变，但其有效的燧烧时间几乎减少了三分之一， 其熟料的燧烧效果就要大为下降。这种燧烧时间不足和熟料急烧的结

7、果是 熟料结粒不好，熟料黄心、飞砂大、质密度下降等，窑尾一把火，本已温 度较高，操作人员的“燧烧时间”观念不强，仍使用大风大煤燧烧，火头 靠后，是破坏熟料燧烧效果的根本原因。对于本企业回转窑的燧烧情况，要充分利用 停窑检修的间隙和机会， 把回转窑内存留物料进行逐段取样，分析各段矿物的生成情况，在反复不 断分析的基础上，调整、制定出一套确实可行的窑操规程。二、原料与生料原料的选择和生料的制备对熟料燧烧效果有着直接而密切的关系和影 响，是企业管理和技术人员必须十分注意的问题。1、原料的选择石灰质原料从地质年代上分，大致有震旦纪、寒武纪、奥陶纪和石炭 纪石灰岩及新生纪的泥灰岩、白垩土等。但对燧烧熟料

8、质量影响较大的功 能因素主要应从纯度和硬度上加以区分。一般来说，纯度高、CaO含量高、硬度低的石灰石易磨好烧；而杂质多，纯度低、硬度大、CaO量较低的石灰石难磨难烧。其中硬度大，荷点高是其难磨难烧的主要因素，如同样的 伯力休斯立磨，一企业粉磨镁含量1啷低镁石灰石，产量可以达到450t/h , 最高达480t/h，使用8个月后，磨辐磨损50m 一企业粉磨镁含量3-4%左 右的高镁石灰石，产量可以达到 430t/h，使用8个月后，磨辐磨损100mm 粉磨低镁与高镁石灰石，磨辐的寿命相差一倍。纯度高、硬度低的石灰石 荷点低，分解率高，Cag以较大的数量参加熟料的生成反应；纯度低、杂 质多、硬度大的石

9、灰石，荷点高，分解率低，在相同的热力强度下，能以 较快速度参与熟料生成反应的 CaO数量相对较少，可通过对不同企业 CaCO 分解率的测定加以验证，从而降低了 C3A的生成数量，使熟料强度降低。因而大力寻找震旦纪大理岩、奥陶纪、石炭纪石灰岩和新生纪泥灰岩 等纯度高、低镁或硬度低的石灰质原料是十分重要的。同时尽量减少对寒 武纪高镁石灰石的依赖和使用数量，或与高质量的石灰石搭配使用，努力 降低、减少燧烧难度，提高熟料质量。对纯度较高、CaO平均含量在53恕上的石灰石，可弱化均化设施，以 降低基本建设投资。在辅助原料的选择上，应注意原态与亚态物料的区别。原态是指天然 状态下产出的物料，如铁矿石、黏土

10、、硬质砂岩等。亚态是指经过燧烧和 化学加工后产出的副产品，如硫酸渣和粉煤灰等。原态物料晶格完整、结 构致密，荷点高，要求燧烧温度高，辅助原料中的液相产出晚，参与熟料 生成反应速度慢，数量不足，将影响熟料质量的提高；经热加工和化学加 工产出的副产品，晶格受到破坏，结构疏松，硬度低，荷点低，液相产出 早，参与熟料生成反应的速度快，数量多。经过多家企业考察得出的结论 是：亚态辅料易磨易烧，熟料强度高，而原态辅料难磨难烧，电耗高，煤 耗高，熟料 质量不高。当然从节煤、节电、易磨、易烧的角度看，利用纯 度低的软质砂岩较纯度高、硬度大的硬质砂岩较好。在原料配伍上，采用高镁、硬度较大的石灰石，则在辅料选择上

11、应趋 利避害，尽量采用亚态辅料；如采用低镁、纯度高、硬度低的石灰石，在 缺乏亚态辅料时，也可采用原态辅料。在原料制备上，如采用纯度低、硬度大的石灰石与呈原态辅料配料时， 一定窑把握好生料细度，细度不能放的太宽，应控制在10兹右；如采用纯度高、硬度低的石灰石和亚态辅料制备生料时，细度可以适当放宽到15%或更宽一些；如两者搭配使用，细度应控制在 12-14/间，当然这三者的 电耗差别是十分显著的。在注意到石灰石的纯度和硬度、辅料的原态与亚态的情况下，企业化 验室对率值的计算都给予了十分重要的关注，甚至作为企业技术机密概不 外传。这种在率值计算上的封闭行为，在市场竞争十分激烈的情况下是情 有可原的，

12、但对技术水平不高、熟料质量也不高的企业，积极研究和探索 率值的正确计算是十分必要的。作者在“从窑操曲线看窑操工作效果”一文中（中国水泥06年4期）提出窑灰的损失对率值计算的影响并提出纠正 建议。指出“两高一中”的率值配料是十分必要的，望参考。对用原态辅 料进行配料时更应采用“两高一中”的配料方案，对于采用亚态辅料配料 的企业“两高一中”的配料方案中的两高可稍有降低。配料计算中一定要 克服不针对原料实际状况，刻板计算各原料成分而确定率值的做法。众所周知，使用低碱、低氯、低硫等有害成分的原料和燃料也至关重 要。三、风量的分配与稳定通风在回转窑熟料燧烧中主要有以下三种作用，第一是为燃煤供氧； 第二是

13、做为载热媒体与生料进行热交换；第三在分解炉和预热器中利用湍流、旋流和悬浮作用，延迟生料下降速度，以达到充分进行热交换的目的 等。窑风通过两个渠道进入窑系统，一是从回转窑进入；二是从三次风管 进入，在分解炉汇合。窑内风量进入分解炉时，窑气体中的氧已基本耗尽， 已不再发挥助燃作用，从三次风管进入分解炉中的气体主要发挥分解炉喷 煤的助燃作用，窑头、窑尾喷煤大体为 40幅日60%则在窑风风量的分配上 应为4: 6开，即进入回转窑系统的风量为 40%从窑头罩三次风管进入分 解炉的窑风应达到60%两种风的分配是通过窑尾斜坡的截面积和三次风管 的截面积之比，即4: 6开进行分风的。考虑窑尾的漏风，窑尾斜坡截

14、面积 应适当放大。回转窑风量的多少应从三个方面进行判断，第一是窑头始终 保持微负压状态，第二窑尾气体中的氧含量大致在 2帅下，第三喷煤咀的 火焰形态良好。三次风管的风量应以CaO的分解率、C4和C5温度的高低及 CC含量的多少为调整标识。CaO解率高，说明燃煤燃烧正常，不再调风；CO含量高，说明炉内缺风，或降煤或增风。业内人士在谈及回转窑的操作要领时，大多认为风、料、煤的稳定操 作是回转窑正常工作的首要任务，但风、料、煤的稳定操作必须要强调风、 料、煤的高质量，没有高质量的风、料、煤，再稳定的操作，回转窑的工 作都不会处于良好的状态。原料的高质量在第二节中已有叙述，风的高质 量要重视二、三次风

15、的温度质量。二、三次风的风温主要取决于回转窑的 火头位置，如火头位置靠近窑中，熟料在冷却30m以后再进入薨冷机，则窑头罩内的风温将有较大的下降， 三次风温一般在700-800 C。风温较低不 利于分解炉的工作，分解率下降，影响回转窑的正常工作。二次风温不高， 同样对回转窑的燧烧工作产生不利的影响。窑系统供风的关键是努力提高二、三次风的风温，三次风温应达到 900左右，三次风温提高了，二次风温白然也相应提高。当然二、三次风温与薨冷机的工作制度也有密切的关 系，所以同时也要认真研究提高薨冷机的工作效率。同时努力减少喷煤咀的一次风量，多用温度高的二次风进行助燃是积 极有利的。窑风的稳定与否是回转窑系

16、统正常工作的重要环节，在窑尾风机正常 工作下，窑风的稳定应当不成问题，但窑尾分解炉、预热器及管道出现堵 塞和不正常工作的情况，窑风的稳定操作就将成为重要问题。其中闪动阀 失灵、斜槽积料、管道结皮、堵塞等是影响窑风稳定操作的主要问题。斜 坡积料将使二次风量下降，三次风量增加，窑内分风失衡，回转窑火焰发 暗、燃煤燃烧不充分，影响燧烧效果；管道结皮堵塞影响整个窑系统的稳定供风；闪动阀失灵，系统供风短路，破坏预热器的正常工作，C1筒气体 出口温度升高，造成能源浪费；系统漏风特别是窑尾密封不好，使分解炉 的温度下降，同时也使入窑生料温度下降，影响液相的形成，都将影响回 转窑系统的正常工作状态和效果。一企

17、业为双系列窑尾预热器，工作极不正常，已不能进行正常生产， 要求进行技术诊断。调研查看的结果是：（1）系统闪动阀“多数不动，少 数动”，即预热器通风短路，工作失效；（2）三次风管拐弯处磨穿漏风，分 解炉工作效率下降；（3）薨冷机与回转窑联结处严重漏风，二、三次风质 量下降；（4）煤质下降等共四个问题。在对上述问题改正后，生产迅速转 好。在上述问题中，闪动阀问题具有历史性，闪动阀问题的发现和解决， 使企业从此走上了正常的生产道路。影响稳定供风的另一个问题是三次风管的通畅供风。一企业由于火头 靠近窑中，生料中铝氧率偏低等，导致熟料结粒不好，只有黄豆粒大，飞 砂严重，大量飞砂通过窑头罩、三次风管又回到

18、分解炉，先是粗颗粒在三 次风管中沉降，后由于三次风速变低，粗细颗粒飞砂等逐渐在三次风管中 进一步堆积，飞砂沉积达到三次风管的半径厚，造成窑风过大，负压增高， 煤粉拉到窑中燃烧，分解炉供氧不足，严重影响了窑系统的正常工作。造 成三次风管积灰的另一种可能原因是窑尾斜坡截面积过大，分风不均，三 次风速偏低造成的。窑头和分解炉科学合理的分配风量，努力提高二、三次风的供风质量， 防止系统漏风和短路是窑系统通风操作的关键要领。风量应随着喷煤量的改变而进行调整，如头煤与尾煤的比例是4: 6开, 当头煤、尾煤喷煤量都有增加或减少时，应适时调整高温风机的风量，但 不要随意调整三次风阀门，以保持窑风、尾风风量的正

19、常比例。尾煤喷煤 量应视CaC龄解率的高低适当加以增减，如分解率已达到92-93%,尾煤喷 煤量就要进行适度控制。控制分解炉的温度，就是要控制生料不要过早产 生液相。C& C4 C5级筒闪动阀失灵，斜坡积料、管道结皮堵塞等，生料 过早产生液相是重要原因之一。当尾煤正常，但回转窑火头靠后，也可导 致窑尾生料温度过高，过早产生液相，使斜坡积料，影响回转窑正常工作。 因此，避免大煤大火，保持窑系统正常稳定运行，应当是新型干法操作的 要领之一。四、燃煤与喷煤管多通道喷煤管的出现和窑尾分解炉技术的改进，使使用低挥发分燃煤 成为可能，应该说这是新型干法技术的一次革命性进步。从理论上讲新型 干法使用

20、热值在4500千卡以上的低挥发分燃煤燧烧熟料应当说都是可行 的，在实践上国内也不乏成功的实例，但有两个需要注意的问题：第一使 用热值较低、灰分较高的燃煤在窑头喷煤中的窑灰有相当一部分不参加熟 料生成反应，因此在率值计算时应采用高硅、高铝方案，以补偿窑灰中硅、 铝成分的损失。为验证该意见的正确性，省内一企业将熟料料球锯开，按 照颜色分层将外皮剥下来进行分析化验，结论是熟料球外皮主要是硅铝成 分，也即燃煤沉灰粘附，而料球内部是正常的熟料矿物组分。第二在热值等价的情况下，可购到灰分低一些的好煤，应优先考虑使 用优质煤或中质以上的煤。其原因是多数劣质煤含有大量的砰石、易磨性 差，立磨工作条件变坏，细度又不好控制，粉磨煤粉的数量大大增加，耗 电、耗材，质量不好，同时不能做到等热值等消耗，实际燃煤热量消耗要大于等热值优质燃煤的热量消耗数量。有一定数量的企业，在使用低热值、低挥发分燃煤时，窑灰按100%冗入计算率值，怎么也烧