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2012-01-04 15:14:31 來源:水泥人網

提高早期預分解窯產量的措施

我國在上世紀80年代引進和自行設計開發的一些預分解窯生產線,限于當時的技術水平,存在一些缺點與不足。其中有的已在生產實踐中解決,如原來的預分解窯設計為燒油或優質煤,因此分解爐偏小,許多廠已將分解爐加高加大,以改善煤粉特別是劣質煤的燃燒條件;對分解爐內氣流的流速、流場分布、燃料的懸浮和燃燒,生料的懸浮和分解的研究和認識也已深化,生料入窯的分解率也逐漸提高。但有些生產線至今仍沿用老的噴煤管,回轉窯仍維持著原來較低的轉速。據報道[1],廣東地區上世紀80年代及90年代初建設的4家預分解窯的轉速分別為2.87r/min、2.5r/min、3.0r/min及2.5r/min,明顯低于當今預分解窯3.0~3.5r/min的水平。當時的噴煤管雖也是三風道的,但其一次風大多數在15%左右,而目前的三風道噴煤管的一次風量多在10%以下,一般為5%~6%。由于一次風量減少可提高火焰溫度,即提高熟料煅燒溫度,而窯的轉速提高可提高回轉窯的產量。因此,筆者認為通過改用一次風量小的大推力高風速噴煤管和提高回轉窯轉速可提高早期建設的預分解窯的產量。

1提高預分解窯轉速的技術可行性

早期建設的預分解窯窯速可以提高,其關鍵是目前的許多技術使預分解窯的火焰溫度提高,另一個因素是分解爐技術成熟,生料入窯分解率提高。

1.1更換新的噴煤管,火焰溫度可以提高

早期建設的預分解窯所用的噴煤管一次風量占總風量的15%左右。當今的噴煤管多為大推力、小風量、高風速的三風道或四風道噴煤管,其一次風用量最少的只占總風量的5%~6%,煤風的風速約為20m/s,而內、外風的風速達170m/s,國外有些噴煤管的外風風速更高,甚至高達350m/s,加上結構合理,黑火頭短、火焰短粗、火焰溫度高。由于一次風溫只有50℃左右,而二次風溫一般都在1000℃以上甚至更高,一次風的減少將提高火焰溫度。加上火焰短粗,熱力集中,物料煅燒溫度提高,熟料形成反應速度加快。據文獻[2],熟料燒成階段,C3S的形成主要是CaO在高溫液相中溶解以Ca2+形式在液相中向C2S擴散來完成。C3S形成過程中,Ca2+的擴散系數為(2.62~5.31)×10-5cm2/s,C3S的結晶速度為5×10-5cm/s,CaO的溶解速度只有(6.95~22.5)×10-6cm/s,因此C3S的形成被CaO的溶解過程所控制。CaO的溶解和Ca2+的擴散均與溫度有關。溫度提高CaO的溶解速度加快,Ca2+的擴散速度也加快。當煅燒溫度從1400℃分別提高到1450℃和1500℃時,0.1mm粒徑的CaO的溶解完畢的時間從15min分別降至5min和1.8min;0.05mm粒徑的則從5.5min分別下降至2.3min和1.7min;而0.025mm粒徑的則從1400℃的3min下降至1450℃的1min。從上述數據估計,溫度每提高50℃,CaO溶解時間約減少66%,即溶解時間減少至原來的1/3。由于CaO溶解時間縮短,C3S形成速度將大為加速。煅燒溫度提高,也使Ca2+的擴散速度加快。如當煅燒溫度從1400℃提高至1450℃時,Ca2+在飽和溶液中擴散系數從3.77×10-5cm2/s增大至5.31×10-5cm2/s,增大了40%,這意味著Ca2+在液相中擴散時間縮短了40%,也就意味著C3S形成速度加快。C3S形成時間縮短。因此,物料在窯內停留的時間可以縮短,回轉窯的轉速可以加快。目前,新設計的預分解窯正常運行轉速多在3.2r/min,甚至高達3.5r/min。

1.2篦冷機用厚料層,提高一室風壓使二次風溫提高,從而提高火焰溫度

篦冷機用厚料層操作,并將一室或二室的風壓提高,可提高二次風溫。例如,廣西魚峰水泥有限公司[3]將篦冷機二室的風壓從原來的5.6~5.9kPa提高至7.8kPa,二次風溫達1000℃,三次風溫達850℃。江西萬年青水泥有限公司[4]4號窯曾出現黃心料,采用厚料層并將一室風壓從4.2kPa提高至4.6kPa,提高了二次風溫,解決了產生黃心料的問題。二次風溫提高,使火焰溫度提高,從而為加快窯速提供條件。

1.3生料入窯分解率提高

早期建設的預分解窯,由于對分解爐內燃料的懸浮、燃燒以及生料的懸浮分解技術認識不夠,致使當時的生料入窯分解率要求只大于85%即可。隨著對分解爐技術認識的深入,分解爐的操作技術日趨成熟,現在生料入窯分解率都在90%以上,不少已達95%以上。生料入窯分解率的提高,將有利于窯的轉速提高。

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