白水泥节能初探

水泥 2009-04-02

　　白水泥熟料的化学成分和煅烧特点使其烧成能耗要较烧制普通水泥熟料高30%以上，因此，生产白水泥的经济效益在一定程度上还取决于其能耗指标。对于小型干法中空窑来说，提高快转率、增加台时产量是降低白水泥烧成能耗的有效途径。回转窑快转率是指生产过程中窑速达到合理确定的快转范围的时间与总运转时间之比。快转率高表明窑的热工制度稳定，台时产量提高，烧成热耗则降低。从我厂生产实践看，快转率从60～70%提高到80%以上便可收到明显的节能效果(见表)，一年可节约重油200余吨，价值4万元。我厂φ1.4/1.15×25米干法中空窑快转率与熟料热耗的关系见图，线段表明快转率达80%以上则热耗下降幅度尤为显著。

　　在此，谈谈我们如何提高快转率、降低白水泥能耗的体会。

　　1 制备易烧生料　　

　　易烧性好的生料在煅烧过程中化学反应快而完全，液相粘度适中，可以明显加快物料分解速度，减轻烧成带热负荷，提高窑速。

　　制备易烧生料的主要措施是：

　　1.降低硅酸率，保持适中的铝含量

　　生料易烧性和率值有着直接的关系。因为白水泥熟料的含铁量极少，液相量少，饱和比、硅酸率双高的生料很耐火，窑速难以提高，造成热耗偏高。我厂为了保证白水泥的白度与强度，熟料饱和比保持在0.92以上，由于原材料的原因，配料时硅高铝低，硅酸率一度高达5.5以上，生料很耐火，煅烧时“黑影”快速涌进烧成带，fCaO含量猛增，增加燃料用量也无济于事，只得放慢窑速，烧成油耗高达300千克/吨以上。针对这种情况，我厂选择了一种SiO₂含量稍低、Al₂O₃含量略高的原料，控制熟料硅酸率在4.5以下，铝氧率提高到18～20，生料就显得比较好烧，可提高和稳定窑速，“黑影”位置易控制，烧成油耗随即下降，当月节油8%左右。我们体会到降低硅酸率、控制铝含量适中的配料方案易烧性较好，很适应白水泥的煅烧特点。

　　2.采用复合矿化剂

　　氟、硫复合矿化剂在高温下对液相粘度变化的影响很大，可以促进化学反应的进行，明显降低矿物生成温度，改善晶格的形成及晶体性质，对于减轻烧成带热负荷具有良好的作用。从1988年初开始我厂在白水泥生料中掺入1～1.5%的氟、硫复合矿化剂进行试生产，结果表明，在煅烧油压下降0.5～1.0兆帕的情况下，窑速可加快0.1～0.2转/分，烧成油耗平均下降5%，而且熟料中C₃S/C₂S值增大到3.5以上，白度也有所提高，效果比单独使用萤石为佳。

　　2 提高一次风温，加强风油配合

　　白水泥熟料的烧成温度高达1550℃以上，而且要求快烧急冷，故在煅烧时要力求保持完整的高温短火焰，增强烧成带热力强度，使回转窑保持较高的窑速。火焰拉长不但影响熟料质量，而且会使火焰温度下降，影响烧成带发热能力。为了形成短而有力的高温火焰，我厂在烧成带筒体上方安装了一次空气预热罩，利用窑体散热把一次风温从40℃提高到120℃，并适当增大了一次风比例，强化了风、油配合，加快燃烧速度，提高了火焰温度，形成理想的火焰形状，燃料热能释放集中，创造一个较短的高温场。

　　从回转窑整个热平衡系统来看，一次风温的提高使带入窑内的显热增加，提高了热总收入量。我们体会到利用窑体散热提高一次风温为回转窑快转创造了有利条件，是一项简便有效的节能措施。

　　3 改善窑头窑封

　　干法中空窑是个弱负压系统，对于白水泥熟料的烧成来说，改善窑头密封的意义不仅在于隔绝外界冷空气入窑，而且还隔绝漂白产生的水蒸汽入窑。窑头漏风和水蒸汽入窑会明显降低火焰温度，对窑的快转产生不利影响，增大了燃料消耗。为了改善窑头密封，我厂重新设计了窑头罩，使窑头漏风量减少了90%，并把敞开式的下料舌头改成封闭式的下料管，下料口与漂白机筒壁的间距不大于10厘米，下料过程中由于熟料的阻隔，有效地隔绝了漂白水蒸汽通过下料管入窑，保证了烧成制度的稳定。

　　4 掌握基本操作要点

　　回转窑快转率与看火工的操作技术水平有密切关系。一般说来，看火工的主动性、预见性较强、操作经验丰富，窑的快转率就较高。在操作过程中看火工要勤观察、善判断，既能根据窑情的变化及时调整操作参数，也能根据生料、热工等参数对未来一段时间的窑情作出判断，确定下一步的操作措施。

　　具体地说，要保持较高的快转率，看火工必须掌握三个基本操作要点：

　　1.控制窑尾温度

　　在操作过程中，看火工在保持1550℃烧成温度的同时应注意控制窑尾温度的稳定，尾温发生较大波动会对窑内整个热分布直接产生不利影响。尾温过低表明窑的预烧能力不足，将使烧成带出现一个热负荷剧增的循环；尾温偏高则说明风、煤(油)配合不当，热能分散，一部分燃料已越出烧成带燃烧，即看火工所说的“火烧到后面去了”，不但降低了烧成带热力强度，增大燃料消耗，而且也使烟气带走热大为增加。对于干法中空窑来说，通常的问题是尾温偏高。以我厂为例，当窑尾温度高于650℃时烧成油耗开始上升；700℃以上则烧成带温度下降，窑速减慢，油耗剧增；尾温控制在550～600℃时烧成状况较理想。造成尾温偏高的主要原因是火焰拉长、窑内结圈，操作时可采取减少二次风、提高一次风温和油温、改变喷油嘴雾化角、变动火点位置勤烧圈根等措施可以有效地控制窑尾温度的稳定。

　　2.控制“黑影”位置

　　在煅烧白水泥熟料时控制“黑影”处于较前位置是有利的。在生料成分稳定的情况下，看火工应大胆加快窑速，有意识地把“黑影”拉向窑头，以短而有力的高温火焰快烧，形成短烧成带、短窑皮。实践证明，这种操作方法可以提高烧成带的热力强度，提高台时产量，节能效果比较明显。必须强调，控制“黑影”位置前移应具备两个条件：一是制备成分稳定的易烧生料，二是形成高温短火焰，否则易造成生烧、欠烧，升重偏轻，影响熟料质量。

　　3.控制料层厚度

　　控制窑内合理的料层厚度是稳定窑内热工制度、提高快转率的一个重要方面。料层时薄时厚会使烧成带负荷发生剧变，导致热工制度的紊乱，甚至造成恶性循环，影响窑的快转率。窑内合理的料层厚度应根据该窑最高台时产量、火焰的物理性质(温度、形状、长度)等因素来确定。稳定料层厚度的主要措施是稳定喂料量，喂料量与窑速同步调整。在控制两端温度时不要盲目变动喂料量，应着眼于风、煤(油)配合及火焰的调整。看火工要善于在生产实践中摸索窑速与喂料量的合理配合关系，保持适当的料层厚度，以保证热工制度的稳定。

　　5 结论和体会

　　提高干法中空窑快转率可以使白水泥能耗进一步下降，实践证明快转率从60～70%提高到80%以上可节约烧成重油10～20%。若把快转率稳定在85～90%就可望将白水泥熟料的热耗控制在10500千焦/千克左右。在目前条件下，这是白水泥节能的有效途径之一。

提高快转率的先决条件是增强窑的发热能力、稳定窑内热工制度。改善生料易烧性、提高一次风温、加强风煤(油)配合、改善窑头密封等技术措施可以减轻窑内热负荷、提高火焰温度，有利于窑的快转。对看火工来说，控制窑尾温度和“黑影”位置、保持适当的料层厚度是稳定窑内热工制度、提高快转率的基本操作要点。

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