预分解窑熟料热耗的影响因素和降低的途径

1、预分解窑熟料热耗的影响因素和降低的途径1系统熟料热耗高的原因分析国外水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热器系统、新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进技术装备，利川窑系统的低温废气余热发电，回收使用二次能 源等先进工艺，降低了水泥牛产的熟料热耗。表1、表2分别为国内外部分水泥厂家熟料热耗、预热器出口废气热损失及系统漏风量的对比。国内生产厂家的熟料热耗较国外高出较多，以rsp预分解帑 为例，g厂)c厂和f厂的热耗分别比日本rsp窑高出31%、30%和13%。众所周知,国内生产厂家热耗高的原因有三个方面。一是预热器出口废气热损失大。国 内厂家预热器出口废气热损失占系统熟料热耗的26%左右，有的近30%,

2、平均比国外厂家高出约4%,而国内这些厂家在我国还算是较好的水泥企业。造成如此高 的废气热损失主要原因在于预热器出口废气量大、废气温度较高、系统存在较严亜的漏风。国外较先进的带五级预热器的预分解窑的预热器出口废气温度一般 为290310°c,如果国内厂家预热器出口废气温度能降至这个水平，则其预热器出口废气热损失可降低许多。以g厂为例，若其预热器出口废气温度由h前的 370°c降至300°c,则废气带走的热损失将山目前的每千克熟料1119rj降至903rj,降幅为19. 3%；如果此时其出口废气量再降低，比如系统漏风量山目前的每 千克熟料0. 389kg降为0.195

3、kg,即降低一半,则废气量由每千克熟料2. 898kg降至2. 704kg,其它条件不变,此时预热器出口废气热损失又将降到842kj,降 幅为6. 7%,这种情况下系统的熟料热耗将山目前的4 031kj/kg降为3254kj/kg,降幅为19.3%。衣2中a厂、d厂和e厂烧成系统漏风量较少，多数厂家系统 漏风量占物料总收入的比例为h本dd窑的2.5倍，有的厂家其至高达6倍。如果用系统漏风量占预热器出口废气量的tf分比来看，多数厂家约为15%,有的竟 高达23%。由此可见系统漏风问题在部分厂家仍没有引起扁度重视，但系统漏风造成的损火却是显而易见的。一方面增大了系统废气量，增加了热损失和风机电 耗

4、,另一方面由于漏风降低了气体温度，进而降低了气固换热效率。特别是各级预热器下部翻板阀及下料管的内、外部漏风,将使旋风筒分离效率急剧降低， 从而造成高温物料向上级低温旋风筒返混，扰乱系统正常生产，其热耗必然增加。衣1国内外部分厂家熟料热耗、预热器出口废气热损失的比较厂家熟料热耗/ (kj/kg)预热器出口 废气热损失 /(kj/kg)预热器出口废气热损失占熟料热耗备注(数据来源时间、预热器的比例/%级数)a厂3 265. 4789. 324.21995、四级b厂3 64& 1862.823.71992、四级c厂3 996. 61136. 128.41995、四级d厂3 501. 7817

5、. 723.41995、五级e厂3 56& 2929.826. 11996、五级f厂3 484. 8804. 223. 11997、五级g厂4 031. 01119.027.81998、五级h厂3 827. 71086.92& 41995、五级rsp牽3 075. 2752. 824.5口本、五级umfc 牽2 992. 9553.01&5日本、五级dd窑3 136. 2703. 322.4口本、四级slc窑3 191. 2724. 022.7丹麦、四级表2国内外部分厂家预热器出口废气量及系统漏风量的比较厂家实际生产能力/(t/d)预热器 出口废气量/(kg/kg)预热

6、器出口废气温度厂c系统漏风量/(kg/kg)系统漏风量占物料总收入的百分比/%a厂4 3412. 1933490. 3310. 62b厂3 6362. 3153670.4316. 87c厂2 0642. 5474240. 4347. 65d厂2 0092. 2703490. 2093.79e厂2 0292.4073660. 1312. 13f厂1 1492. 3443290. 2457. 11g厂7252. 8983700. 3896. 29h厂7513. 0953350. 71617.35日本dd窑2 0001.8483250. 1442.82当然，国内厂家预热器出口废气量即使扌ii除系统漏

7、入的空气量，其数值也多在2. lkg/kg左右，而日木dd密扌ii除后仅为1.7kg/kge国内预热器出口废气量 大的主要原因除热耗高、燃烧产牛的烟气量大外，系统用风量方回仍值得深入的探讨。国内厂家熟料热耗高的第二个方面是烧成系统的散热损失较人。数据对比如表3所示。表3国内外部分厂家烧成系统的散热损失(kj/kg)厂家回转窑预热器分解炉三次风管冷却机合计系统散热量占 熟料热耗的百分比/%a厂197. 698.87. 53& 94. 8347. 610.7b厂21& 2133.811.325.46.2394.911.7c厂207.9213. 736.757.318.2533.81

8、3.4d厂246. 7164. 346.025.415. 1497. 514.2e厂256. 667.514.712.515.6366.910.3f厂317. 5177. 62&068. 1353.0944. 227. 1g厂404. 2192. 440. 1105.29. 7751.618.6h厂286. 7179.843.739.636.9586. 715.3日本dd窑167. 750.27. 219.230.9275.28. 77注：1.e厂测定的散热损失数据受到天气影响较大；2. f厂冷却机为单筒冷却机，其余各厂为篦式冷却机。山表3可见，就系统各部分散热损失大小而言，冋转窑最大

9、，以下依次为预热器、三次风管、分解炉、冷却机（篦式冷却机），其中冋转窑、预热器两者散 热损失z和耍占系统总散热量的80%90%。除去二者的外表血积较大的原因外，设备的表面温度钱高也不容忽视，特别是回转窑。造成国内水泥生产厂家烧成系统散热损失高不仅有内衬材料选择的原因，而口有生产操作上的原因。如耐火材料的选择不当，使用时间较长，隔热效果不 够理想以及窑头、分解炉两把火用煤量不尽合理，使烧成系统的整体温度普遍较高等。在耐火材料配套设计和施工、窑速变化及碱等挥发性组分的侵蚀对耐火 材料的影响等方而重视也不够。另外还有设备设计选型上的原因。国内在设计中小型预分解窑系统吋，可能木着设备留有适当富余能力、

10、缓冲操作上的困难 等种种原因，设备选型往往偏大，以冋转窑为例，国内外部分厂家的比较如表4所示。通过对比对以看出，就家的单位容积产量而言，国内冋转家明显要低于国外厂家，从某种程度上來说，也就意味着国内冋转家（超短窑除外）规格的设计仍 值得探讨。以4mx60m的冋转窑为例，印度visaka水泥公司的窑的设计生产能力为2500t/d,而国内只有2 000t/d,两者差值竟然高达25%。生产实践指出, 对于同一规格的回转窑，会因预热器与分解炉等的规格匹配、原燃料的品质种类、窑炉燃料的用量比、配料的率值、化学成分的稳定性及操作而影响其台时产 量，但当热负荷的主体碳酸盐分解，部分或人部分从窑内移到窜外吋，

11、决定系统能力的因索也理应由冋转窑移到预热器和分解炉系统。目前国外厂家在保 证预分解程度高且稳定，冋转窑具有一定潜力的基础上，纷纷在缩小窑的规格，比如超短窑。这样可适当降低窑的散热损失，减小耐火材料的用量，有利于节能。与国外相比，国内在这方面还存在提爲认识的问题。在设计新的水泥牛产线时，应具体考虑到工厂使用的原、燃料品质，操作管理水平等，充分做到设备 选型合理、优化，功能匹配得当，否则生产中产量的提高会使窑系统平衡变得极为敏感，有时遇到小小的波动亦难以调整。表4 国内外部分厂家回转窑的规格及产暈厂家窑规格/m预热 器级数回转窑 有效容 积/n?设计 产量 / (t/d)窑单位容 积产量 /(t/

12、(d m3)奮单位截 而积产量 /(t/(d -m2)a厂0)4. 7x7541 089.24 0003.672275. 4j厂 4. 7x7441 074. 64 0003. 722275.4l厂04. 55x6841 114. 63 2003. 479236. 6c厂0)4. 0x604610. 72 0003. 275196. 5e厂 3. 96x595587. 32 0003.405200. 9f厂03. 3x505330. 31 0003. 028151.4g厂0)3. 0x485254. 87002. 747131. 8h厂4)3.0x46.55246. 97002. 835131

13、. 8泰国西姆 水泥公司05.6x8251 741. 57 5004.307353.2德国be- rnburg 厂04. 8x7661 155. 65 0004, 327328.8丹麦最新 史密斯型04. 88x7351 150. 75 0004. 345317. 2德国lagerdorf 厂04.8x653988.345004. 553295.9印度 raj厂4. 4x606754. 037004. 907294. 4菲律宾共 和水泥公司0 4. 4x525653. 433005. 050262. 6马來两亚pahang 丿04. 4x605754.032004.244254.6印度 vis

14、aka 厂04. 0x605610. 725004, 093245.6注：表中国内厂家窑单位容积产量和窑单位截而积产量均是按照窑的有效尺寸來进行计算的。由表3对以发现，分解炉的散热损失占系统总散热损失的比例较小，适当增大分解炉的有效容积，对系统散热损失影响不大，但对延长粉料在炉内停留时 间，对煤粉燃烧与生料分解反应有利。目前新型分解炉的设计，除了注重改变燃料入口位置、燃料、生料、三次风分布方式外，还存在着增大炉体体积的趋势。通过表4还可以看出，规模大的厂家的窑的单位截血积产量大丁规模小的厂家。同时研究也表明，对于不同规模的预分解窑，规模大的预分解窑的单位容 积的耐火材料用量比规模小的预分解窜要

15、少，而口在国内各种规模的预分解窑系统中，没有达产达标的以中小型?居多。因此，木着工厂的技术经济指标考虑, 国内在新建预分解窑时，在资金允许的条件下以采川人屮型预分解窑为佳，口木、东南亚一些国家纷纷建造人型的水泥预分解生产线也足以证明这一点。冷却机余风带走热量较大也是导致系统热耗高的一个原因，如表5所示。表5 各厂冷却机的热冋收效率、出冷却机熟料温度及二次风温等的比较热回收出冷却机二次风温出冷却机出冷却机厂家效率熟料温度/°c余风风量余风风温/%/°c/(kg/kg)/°ca厂59.21581 0502. 192238b厂67.71439801.876221c厂55

16、.41489601.956332d厂60.61358732.003206e厂66.41359262.535198f厂56.6168720g厂73.91878201.983138h厂58.27251. 720250日本dd窑67.0981 0132. 009213注：表屮二次风温为各厂的测定值，因二次风温测量误差较人，故仅供参考。由表5可知，若从出冷却机余风风量、风温两项指标來看，国内厂家与国外水平还比较接近。但国内厂家冷却机热冋收效率、入家二次风温明显偏低，出 冷却机熟料温度偏大，这些都说明了国内的篦式冷却机与国外厂家相比，在冷却风利用率、捉高窑系统二次风温等方回尚存在较大差距。2降低系统熟料

17、热耗的途径从前面叙述中可以知道，国内厂家熟料热耗高的原因虽主要在于预热器出口废气热损失、系统散热损失及冷却机余风热损失三大热损失较高，但具体到各 项热损失仍有其根木原因。i前，降低系统热耗的途径有多方面，木文归结如下。2.1优化系统设计和生产操作2. 1. 1优化原料配方原料的性质及其配料方案对水泥牛料易烧性有着亜要的影响，它与烧成系统设备如分解炉等的设计、操作密切相关。牛产中理应对不同的原料，通过优化 配比，为实现节能降耗打下基础。2.1.2采用多级新型旋风预热器系统造成预热器出口废气热损失较高的原因有预热器系统换热效率不髙，厂家忽视了系统漏风对水泥生产的影响等。实践证明只有选用多级低阻髙效

18、旋风预热 器系统，彻底改述预热器本身的性能，才能提高预热器系统的换热效率，降低预热器出口废气温度，生产中还应严格注意设备的密封堵漏，从而降低系统的熟 料热耗。但対目前匕建成投产的预分解窑，还町以针対其较高的预热器出口废气温度和出冷却机余风温度，通过低温废气余热发电，从而为降低系统熟料热耗 做出贡献，这在鲁南、琉璃河、宁国等厂已取得了成功。2. 1. 3应用新型高效的篦式冷却机新型篦式冷却机应力求以最少的冷却风冷却尽对能多的热熟料，使冷却风与热熟料充分地进行热交换，提高入窑系统的二、三次风的温度，从而达到高效、 低耗的目的。1990年新型的控流式篦式冷却机投放市场以来，很快以其节省熟料热耗、提高窑系统的运转率和可靠性，以及延长篦板寿命与减少维修量等优点，在国外 得到了广泛的运用，获得了显著的效益忖前，我国水泥工业也正积极推广带阻力篦板空气梁垫的新型高效篦式冷却机。当然，除上述三点之外，正确合理地选择耐火材料和保温材料对水泥生产也至关重要，水泥生产中理应引起高度重视，以求实现窑系统及不同部位衬里的 长寿命和低散热。2.2开发新型水泥烧成工艺，发展高性能水泥英国、美国、法国及口木等国已率先利川工业可燃废料来生产水泥。他们通过水泥工业可以回收利川的可燃废料和含可燃质的原料作为二次燃料，结合循