水泥資料之窯系統(tǒng)正常生產(chǎn)工藝操作管理

一、窯系統(tǒng)主要工藝參數(shù)的設定和控制從預分解窯生產(chǎn)的客觀規(guī)律可以看出，均衡穩(wěn)定運轉(zhuǎn)是預分解窯生產(chǎn)狀態(tài)良好的主要標志。生產(chǎn)實踐表明，日常生產(chǎn)中使窯系統(tǒng)處于良好的生產(chǎn)狀態(tài)，主要通過以下窯系統(tǒng)中工藝參數(shù)的設定和控制來實現(xiàn)的。（1）燒成帶溫度的判斷和控制（2）預熱器系統(tǒng)工藝參數(shù)設定和控制（3）窯速和生料喂料量設定和控制（4）冷卻機的工藝操作它們調(diào)節(jié)控制的目的是從窯系統(tǒng)的熱力平衡規(guī)律出發(fā)，完成對全窯系統(tǒng)“前后兼顧、綜合平衡”，使窯系統(tǒng)保持最佳的熱工制度，提高熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低系統(tǒng)能耗，實現(xiàn)持續(xù)地均衡運轉(zhuǎn)。1、燒成帶溫度的判斷和控制窯內(nèi)的燒成帶溫度，直接影響到熟料的產(chǎn)質(zhì)量、熟料的熱耗和耐火材料的長期安全運轉(zhuǎn)，掌握好燒成溫度，穩(wěn)定熱工制度是窯系統(tǒng)工藝操作的主要任務之一，根據(jù)生產(chǎn)實踐表明和理論分析，燒成帶溫度的判斷和控制主要通過窯頭火焰、窯尾氧化氮（NOx）濃度、窯電流三個參數(shù)變化來判斷，通過調(diào)整喂煤，喂料，窯速度等實現(xiàn)控制的。1.1窯電流（對燒成溫度反映權值為50%）由于煅燒溫度較高的熟料，被窯壁帶起得較高，因而其傳動電流較煅燒差的熟料為高。故此結(jié)合窯頭火焰溫度的測量和廢氣中NOx濃度等參數(shù)，可對燒成帶物料煅燒情況進行綜合判斷。但是由于窯內(nèi)掉窯皮以及喂料量變化、入窯生料成份波動等原因亦會影響窯轉(zhuǎn)動電流的測量值，結(jié)合生產(chǎn)實踐對窯轉(zhuǎn)動電流變化的原因總結(jié)為：在某一操作狀態(tài)下窯電流逐漸上升，可能原因有：（1）窯內(nèi)煅燒溫度平緩升高，窯況良好，有利于提高熟料煅燒質(zhì)量。但操作中應防止物料“過燒”，把f-CaO控制在合理范圍之內(nèi)，不僅保護耐火材料又降低系統(tǒng)熱耗。操作中調(diào)節(jié)控制如：略降低分解爐出口溫度的控制或減少窯頭用煤量等。（2）生料喂料量與窯速未同步操作或調(diào)整。窯速設定控制過慢，或調(diào)整生料喂料量時窯速控制未作相應調(diào)整，使窯中物料填充率過大，導致負荷過大。（3）熟料煅燒過程中，燒成帶溫度及NOx濃度變化不大，而窯電流上升，可判斷為大量窯皮垮落，使窯轉(zhuǎn)動產(chǎn)生偏心力矩，其電流上升。（4）熟料煅燒過程中，燒成帶溫度及NOx濃度大幅度下降，可判斷為窯中后圈垮落，生料前移，電流上升。（5）生料成份發(fā)生波動，石灰飽和系數(shù)上升，物料易燒性下降，被迫提高窯內(nèi)煅燒溫度，導致液相增加，物料被窯壁帶起的高度增加，窯電流上升。當在某一工藝操作狀態(tài)下窯電流下降原因有：（1）窯內(nèi)燃燒溫度較低，熟料被窯壁帶起得較低，致使窯況較差，不利于提高熟料的質(zhì)量。操作應做相應參數(shù)調(diào)整。如略提高分解爐出口氣體溫度，增加窯頭煤粉量，或略減窯喂料，加強煅燒改善窯況。（2）熟料煅燒過程中，燒成帶溫度、NOx濃度變化不大，篦冷機一段壓力上升，可判斷為前圈垮落，造成窯電流下降。（3）生料成份發(fā)生波動，石灰飽和系數(shù)下降，生料易燒性好，所需煅燒溫度低，熟料易燒結(jié)，產(chǎn)生液相量相對較少，物料被窯壁帶起的高度較低，窯電流下降，此情況要注意燒流。1.2窯頭火焰溫度（對燒成溫度反映權值為30%）窯頭火焰溫度通常以比色高溫計測量，作為監(jiān)控熟料煅燒溫度的標志之一。正常熟料煅燒狀況下，窯頭火焰溫度控制在1650℃-1750℃之間。根據(jù)生產(chǎn)實踐表明窯燒成帶火焰溫度，僅可作為燒成帶溫度高低綜合判斷的參考，且要注意窯頭飛砂對其準確性的影響。有些工廠沒有安裝比色高溫計，可通過攝像頭或現(xiàn)場直接看火來判斷?；鹧媪燎壹校f明燒成帶溫度較高；火焰發(fā)暗且較散，說明溫度不夠。1.3氧化氮（NOx）濃度（對燒成溫度反映權值為20%）NOx的形成與O2、N2濃度及燒成溫度有關。由于窯內(nèi)N2幾乎不存在消耗，故僅與O2濃度及燒成帶溫度有關。O2濃度高及燒成溫度高，NOx生成量則多；反之減少。故以NOx濃度作為窯內(nèi)燒成帶溫度變化的一種間接控制參數(shù)，且時間滯后較小，很有參考價值。在生產(chǎn)實踐中NOx濃度除與O2含量及燒成帶溫度有關外還與以下因素有關：（1）石灰飽和系數(shù)；（2）分解爐出口溫度；（3）燃料的喂入量；（4）不完全燃燒等。因此在工藝操作中結(jié)合以上控制參數(shù)，對燒成帶溫度作出正確判斷，有利于熟料的產(chǎn)質(zhì)量和系統(tǒng)耐火材料的保護。窯尾廢氣中NOx濃度控制范圍一般在400ppm~800ppm。2、預熱器系統(tǒng)的工藝參數(shù)的設定和控制2.1窯尾、分解爐出口或預熱器出口氣體成份窯尾分解爐出口或預熱器出口氣體成份的測量是通過裝置在各相應部位的氣體成份自動分析裝置檢測的，揭示著窯內(nèi)、分解爐等整個系統(tǒng)的燃料燃燒及通風狀況。在工藝操作中結(jié)合三處氣體成份分析，對窯系統(tǒng)燃料燃燒的要求是既不能使燃料在空氣不足的情況下燃燒而產(chǎn)生一氧化碳，又不能有過多過?？諝庠龃笙到y(tǒng)熱耗。一般窯尾煙氣中O2含量控制在0.6%~1.5%,預熱器出口氣體中O2含量控制在2.5%~3.5%。在工藝操作中預熱器出口氧含量通過調(diào)節(jié)窯尾排風量來控制,使窯中保持通風良好狀況。窯尾煙氣中O2含量通過調(diào)節(jié)三次風管風門的開度或窯爐獨立通風機轉(zhuǎn)速來控制，使窯中通風和分解爐燃料燃燒用風兩者平衡,保證窯內(nèi)的煅燒溫度和防止煙室結(jié)皮。2.2窯尾煙室及最上級旋風筒出口負壓由于各級旋風筒之間互相關聯(lián)，自然平衡。重點檢測最上級旋風筒出口負壓和窯尾煙室負壓，即可了解預熱器系統(tǒng)工況。在工藝操作中當最上級旋風筒出口負壓和窯尾煙室負壓上升時，其判斷可能原因有：（1）系統(tǒng)通風增加，風速提高，系統(tǒng)壓損增加。（2）結(jié)合氣體分析結(jié)果和窯頭罩負壓，如果氣體分析O2含量下降，NOx下降，窯頭罩負壓下降或正壓時，判斷煙室結(jié)皮過多或窯內(nèi)通風不良。在工藝操作中當最上一級旋風筒出口負壓及煙室負壓下降時，需首先檢查系統(tǒng)通風是否減少，檢查喂料是否正常，各級旋風筒及分解爐漏風狀況，如均屬正常，則需結(jié)合氣體分析成份確定窯尾排風量是否足夠，適當加大窯尾排風保持窯內(nèi)通風工況良好。2.3各級旋風筒錐部負壓各級旋風筒錐部負壓表征了各級旋風筒的工況。在工藝操作中當某級旋風筒錐部負壓下降或出現(xiàn)正壓時，應結(jié)合該級旋風筒出口氣體溫度和下料管物料溫度及下一級旋風出口溫度變化，判斷該級旋風筒錐部是否因物料粘結(jié)或其它原因引起物料堵塞。2.4最上一級旋風筒出口氣體溫度最上一級旋風筒出口氣體溫度一般控制在320℃~360℃，它與窯系統(tǒng)預熱器形式有直接聯(lián)系，反映生料預熱系統(tǒng)的熱交換效率和氣固分離效率，同時又反映系統(tǒng)通風量的大小，風料比是否合適。在某一操作狀態(tài)下，其出口氣體溫度升高可能有以下幾種原因：（1）生料喂入量中斷或減少（2）某級旋風筒或下料管道堵塞（3）窯尾排風量過大，熱量損失（4）現(xiàn)場下料管翻板閥動作不靈敏竄風。當其出口氣體溫度降低時，應結(jié)合系統(tǒng)有無漏風，其它級旋風筒溫度酌情處理。2.5分解爐出口氣體溫度在預分解窯中，分解爐出口氣體溫度表征物料在分解爐內(nèi)預分解狀況。隨著預分解窯的發(fā)展，分解爐的形式多種多樣，但爐內(nèi)所進行的過程都是一樣的，主要有氣固分散、燃燒、分解、輸送等。概括為：分散是前提，燃燒是關鍵，分解是目的。因此根據(jù)相關對分解爐工藝特性研究表明，當分解爐出口氣體溫度控制在860～890℃，能夠滿足入窯生料的表觀分解率在85%~95%之間時，對降低窯系統(tǒng)熱耗有重大意義。在生產(chǎn)中，窯系統(tǒng)采用不同爐型完成生料的分解，分解爐出口氣體溫度隨爐型不同而略有不同控制范圍為860℃~890℃。在工藝操作中，分解爐出口氣體溫度的控制，應嚴格遵守“風、煤、料平衡操作控制思想。依據(jù)于熟料煅燒質(zhì)量和入窯生料成份波動情況對分解爐出口氣體溫度進行調(diào)節(jié)，控制在適當范圍之內(nèi)。防止分解爐出口氣體溫度過高使預熱器最下級旋風筒及下料管物料粘結(jié)堵塞、煙室結(jié)皮增厚；分解爐出口氣體溫度過低會增加窯內(nèi)熱負荷，使熟料質(zhì)量煅燒不好。2.6窯尾氣體溫度窯尾氣體溫度與燒成帶煅燒溫度一起表征窯內(nèi)各帶熱力分布狀況，又同最上級旋風筒出口氣體溫度、分解爐出口氣體溫度一起表征預熱器系統(tǒng)的熱力分布狀況。適當?shù)母G尾溫度有利于窯系統(tǒng)物料的均勻受熱，并防止窯尾煙室、最下級旋風筒下料管道因超溫引起物料粘結(jié)堵塞。生產(chǎn)實踐表明，窯尾氣體溫度可控制在1050℃~1150℃，有利于窯系統(tǒng)的正常運行和熱工制度的穩(wěn)定。3、窯速和生料喂料量的設定和控制在預分解窯系統(tǒng)操作中強調(diào)風煤料三者的平衡及窯速和生料喂料量之間的平衡。它們對窯系統(tǒng)熱工制度穩(wěn)定、正常運行、熟料的產(chǎn)質(zhì)量有重要意義。在工藝操作中窯速和生料喂料量同步調(diào)節(jié)，保證窯內(nèi)物料填充率及荷載分布穩(wěn)定，有利于熟料煅燒和降低系統(tǒng)熱耗的觀點是一致的。如在某一操作狀態(tài)下，生料喂料量一定，窯速低于合適范圍時，由于物料的移動速率變慢，窯內(nèi)物料的填充率增加，通風面積減少易使燃料不完全燃燒產(chǎn)生還原氣氛，且易形成未經(jīng)充分煅燒的大料球，熟料易產(chǎn)生黃心料，嚴重影響熟料質(zhì)量。4、冷卻機的工藝操作冷卻機的工藝操作過程是熟料煅燒生產(chǎn)控制的一個重要組成部份。冷卻機的工況直接影響窯系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定，從而影響熟料的質(zhì)量。其工況的好壞主要從以下幾個工藝參數(shù)反映。因此，對冷卻機工藝操作主要通過對這些工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)來達到穩(wěn)定冷卻機工藝操作的目的。4.1窯頭罩負壓窯頭罩負壓表征著窯內(nèi)通風大小及冷卻機余風及三次風之間的平衡，工藝操作中通過調(diào)節(jié)冷卻機余風排風量，控制窯頭負壓。一般保持在-50Pa~-100Pa。工藝操作中不允許窯頭形成正壓，否則窯內(nèi)飛砂料飛出會使窯頭密封圈損壞，也影響人身安全及環(huán)境衛(wèi)生，對窯頭的比色高溫計及電視攝影頭等儀表正常工作不利。4.2冷卻機一室篦下壓力冷卻機一室篦下壓力不僅反映冷卻機一段篦床料層厚度，亦反映了窯內(nèi)燒成帶物料煅燒的狀況。生產(chǎn)中對窯系統(tǒng)的正常操作很有指導意義。正常生產(chǎn)時篦下壓力與篦床驅(qū)動速率構成自動控制回路。結(jié)合生產(chǎn)實踐對冷卻機一室篦下壓力變化的原因總結(jié)為：（1）當燒成帶煅燒溫度下降，導致熟料結(jié)粒細小或生料成份波動影響熟料正常結(jié)粒，使冷卻機一段料層阻力增大，篦下壓力升高。（2）由于窯工況不穩(wěn)定，出現(xiàn)跑生料、跨前圈及窯皮掛結(jié)不平衡頻繁跨落，也會導致一室篦下壓力大幅度升高，同時窯頭罩負壓也上升。跑生料時，篦下壓力是先短暫升高后急劇降低。（3）當燒成帶煅燒溫度較高，熟料結(jié)料粗大時，料層阻力下降，一室篦下壓力下降。4.3冷卻機一段熟料料層厚度冷卻機一段熟料料層厚度的控制對入窯二次風溫、三次風溫及冷卻機的熱回收效率有直接影響。在工藝操作通過對各段篦床的驅(qū)動速率調(diào)節(jié)來控制冷卻機的熟料料層厚度在合理范圍。合理的料層厚度能夠提高二、三次風溫及冷卻機的熱回收效率，降低熟料熱耗，穩(wěn)定系統(tǒng)的熱工制度。參考國內(nèi)預分解窯系統(tǒng)冷卻機工藝技術參數(shù)表明，一段熟料料層厚度穩(wěn)定4000tpd以上控制在550mm~700mm，4000tpd以下控制在300mm~400mm。入窯二次風能夠穩(wěn)定在1000℃~1150℃，三次風溫穩(wěn)定在850℃~900℃，冷卻機熱回收效率能夠達到71%~75%。4.4冷卻機余風溫度冷卻機余風溫度一般控制在250℃以下，其是衡量冷卻機熱回收效率及冷卻機操作是否合理的一個標準。根據(jù)生產(chǎn)實踐表明造成冷卻機余風溫度過高的主要原因及預防措施有：（1）冷卻機驅(qū)動速率過快，熟料料層厚度控制太薄，使熟料在冷卻機內(nèi)冷卻時間過短，熟料得不到充分冷卻。其措施為：嚴格控制熟料料層厚度穩(wěn)定4000tpd以上控制在550mm~700mm，4000tpd以下控制在300mm~400mm，延長熟料的冷卻時間，使其充分冷卻。（2）冷卻機用風量不合理，主要表現(xiàn)為熟料在熱回收區(qū)使用風量過少，使熟料得不到急冷，而在熟料中溫區(qū)及低溫區(qū)為加快冷卻，又不得不加大冷卻風量，致使冷卻機余風溫度上升。其措施為：合理控制冷卻機在熱回收區(qū)、中溫區(qū)、低溫區(qū)的風，其大體趨勢如下圖：圖片二、熟料煅燒過程中的質(zhì)量控制水泥的質(zhì)量主要決定于熟料的質(zhì)量，要獲得優(yōu)質(zhì)的熟料，根據(jù)預分解窯生產(chǎn)的工藝特點，除要控制原材料和燃料外，還要有合格的生料，同時也要控制合理的熟料化學成分、礦物組成及率值。但熟料煅燒過程中質(zhì)量控制直接決定于熟料質(zhì)量的優(yōu)劣，從以下兩個方面簡述：1、熟料煅燒過程中的質(zhì)量控制的目的游離氧化鈣（f-CaO）的含量和熟料立升重是預分解窯熟料煅燒過程中檢查熟料的重要指標。游離氧化鈣含量過高影響到水泥的安定性和強度，嚴重時引起安定性不良，使水泥制品變形和開裂。熟料立升重的測量是檢驗熟料燒結(jié)過程中結(jié)粒的致密程度，確保熟料的強度，反映熟料的礦物組成，指導窯系統(tǒng)操作和配料。因此，熟料煅燒過程中的質(zhì)量控制的目的是結(jié)合工藝生產(chǎn)條件及各項生產(chǎn)經(jīng)濟指標，通過對窯系統(tǒng)的正常操作控制游離氧化鈣和熟料立升重在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。一般預分解窯游離氧化鈣可以控制在1.5%以下，熟料立升重大于等于1250kg/L。但根據(jù)不同窯型的生產(chǎn)狀況，不同水泥企業(yè)對f-CaO含量、熟料立升重控制范圍不盡相同。2、熟料煅燒過程中質(zhì)量控制影響因素在窯系統(tǒng)工藝操作中，由于配料率值、生料細度和均化效果、燃料成分、煅燒、冷卻制度、窯內(nèi)氣氛及不正常操作的影響，會使燒結(jié)熟料的f-CaO含量、立升重的檢測結(jié)果不在熟料質(zhì)量控制的指標內(nèi)，造成生產(chǎn)工序質(zhì)量事故。因此，在窯系統(tǒng)工藝操作中，通過分析各相關工藝參數(shù)，判斷造成生產(chǎn)工序下質(zhì)量事故的影響因素，作出響應的工藝調(diào)整是非常必要的。2.1配料率值的影響率值表示熟料各氧化物之間相對含量的系數(shù)，用來控制礦物組成，滿足熟料的強度的控制。在窯系統(tǒng)操作中，常因生料的率值的波動而導致窯熱工制度的破壞，一般生料的飽和比高，會導致生料很難燒，f-CaO偏高，操作員被迫增加喂煤，從而很容易燒壞窯皮；AM過低，會導燒結(jié)范圍變窄，窯內(nèi)容易結(jié)大蛋，嚴重破壞熱工制度。2.2生料細度和均化的影響生料細度和均化對熟料的燒成和熟料的質(zhì)量均有重要意義，生料的細度控制在12-14%（0.08mm方孔篩篩余），如采用立磨細度可放寬到16%。生產(chǎn)實踐表明主要有以下幾種情況影響熟料煅燒過程質(zhì)量的控制：（1）入窯生料細度過粗，使生料分解率下降，增加了窯熱負荷。在煅燒過程中反應不完全。CaO不能完全被吸收，易出現(xiàn)f-CaO含量過高。工藝操作上可以通過提高分解率，減輕窯負荷，穩(wěn)定窯的正常煅燒溫度。（2)生料成分波動，主要由于生料均化庫料位低或配料不穩(wěn)定造成，煅燒過程中由于生料成分的波動，會給煅燒帶來困難，嚴重時會造成窯熱工制度的混亂，不利于窯系統(tǒng)的正常操作。工藝操作通過對主要工藝參數(shù)小幅度的調(diào)整。如適當減喂料，增加喂煤，穩(wěn)定窯系統(tǒng)熱工制度，加強煅燒。2.3煤粉的影響煤粉對熟料煅燒過程的質(zhì)量控制影響主要指煤粉的灰份揮發(fā)份、熱值、細度、水份。國內(nèi)水泥企業(yè)預分解窯大多使用煙煤做為燃料，煤粉制備采用風掃煤磨或立磨。煤粉細度控制范圍為12%（0.08mm方孔篩篩余），水分控制范圍1.0%以內(nèi)。根據(jù)實踐生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，由于煤灰的摻入，將使熟料石灰飽和比降低0.04-0.16，硅率降低0.05-0.2，鋁率提高0.05-0.3。因此，在正常生產(chǎn)中，應使粉煤灰份、揮發(fā)份與配料率值相適應。如石灰飽和系數(shù)KH偏高，煤粉灰份偏低，熟料f-CaO含量難控制。在配料上應降低飽和比或提高煅燒溫度。因此在工藝操作中，結(jié)合煤粉的性質(zhì)與入窯生料率值，操作上做相應調(diào)整，確定熟料煅燒溫度，同時又要穩(wěn)定系統(tǒng)的熱工制度。2.4煅燒溫度的影響正常熟料的燒成都有一個溫度范圍（燒結(jié)范圍），由于生料成分的波動，生料所需煅燒溫度一般在1350-1450℃。窯溫度控制過低，易出現(xiàn)欠燒熟料。CaO沒有被充分吸收生成C3S，而以游離狀態(tài)存，使熟料強度下降，煅燒溫度控制過高，游離氧化鈣很低，熟料結(jié)粒尺寸增大，致密難磨，易損壞窯皮，對耐火材料的保護很