新型干法水泥窑操之认识误区

新型干法水泥窑操之认识误区

引言

我国新型干法水泥技术，从引进国外技术到自主研发、设计、制造、安装，

经过20多年的摸索、总结和不断创新，已经走出国门。无论是工艺设计、装配

水平还是安装能力均达到国际先进水平。但就新型干法水泥生产管理而言，为国

内新型干法水泥发展太快，企业整合步法相对较慢，人力资源相对缺乏，很多企

业对新型干法水泥生产的理解深度还不够，对新型干法水泥的生产管理、设备管

理和质量控制没有科学合理的规范，特别是对中央控制室回转窑操作的认识还存

在很多误区，对工艺故障束手无策。

笔者从事新型干法水泥生产二十年，在为水泥企业进行技术服务的过程中，

深感国内对新型干法水泥窑的控制与操作还需要进行大量的理论研究和总结提

高.笔者企图结合国内不同窑型，根据不同原燃材料成分对回转窑操作、预热器

分解炉的控制、篦冷机操作和喷煤管的调节进行系统地分期分批论述。本文仅就

新型干法水泥窑操作的认识误区进行讨论。

1窑操水平的决定因素

新型干法水泥生产线窑的控制与操作是最终实现设计意图、挖掘设备能力、

提高企业效益最为重要的环节。窑操水平的高低在于其对新型干法水泥工艺为认

知程度；在于其是否熟悉现场，能否准确判断稳定窑况的状态；在于其根据不同

的原燃材料，采取相应有效并是否能熟练进行喷煤管的调节，窑尾温度的控制，

篦冷机的控制，风、煤、料及窑速的均衡匹配，系统各操作参数的优化。

2新型干法水泥窑操的认识误区

新型干法水泥窑操的认识误区主要有：饱和比越高，熟料强度越高；窑前温

度低，游离钙高，加头煤降窑速；窑头火焰强，易伤窑皮；增加喷煤管内风，减

小外风，火焰缩短；增加喷煤管外风，减小内风，火焰延长；喷煤管位置在第三

象限为好。

2.1关于饱和比与熟料强度

有许多厂的窑操，特别是工艺技术人员认为饱和比越高，熟料强度越高。笔

者认为熟料饱和比超过0.93,熟料强度并不能提高。因为新型干法窑不同于华

新窑、立波尔窑和中空窑等其他窑型，长径比较小，一般为14〜16,甚至有长

径比为12左右的两支撑短窑，物料的预热、分解在预热预分解系统内完成，回

转窑仅是熟料煨烧过程。如果熟料饱和比高，必然要提高窑内热力强度，增加窑

的热负荷，加大窑头喷煤量并适当降低窑速。这样就会造成预热器、分解炉、篦

冷机和回转窑能力不匹配，系统紊乱，容易产生塌料、结皮现象，窑内热工制度

难于稳定，从而无法保证稳定和较高的熟料强度c根据笔者从1000t/d到50

00t/d不同窑型的调试经验，控制KH=0.90±0.02较为合理，系统稳定，易于

控制，能保证回转窑长期安全稳定运行，同时能保持较高的工艺技术指标和环保

指标，真正做到优质高产低消耗和安全环保运行。

2.2关于窑前温度低

窑前温度低，严重时伴有游离钙高。很多操作员习惯做法是顶头煤和降窑速。

如果窑内填充率不大，适当加点头煤或稍降点窑速还是可以的，也能提高前温。

但新型干法窑前温低往往是窑内通风不良造成的.如二次风总阀开度过大，缩口、

烟室结皮，预热器系统负压整体上升，可以肯定窑内通风不良。严重时，加头煤

会导致尾温下降、分解炉入口温度升高。此时头煤加得越多，窑速降得越快，游

离钙将越高；同时，降窑速还会导致窑尾密封圈倒料。正确的操作方法应该是适

当减少喂料量，降低窑内填充率。之后检查三次风总阀是否断裂，如果窑尾负压

升高或降低，预热系统负压整体上升应立即组织清堵，消除窑内通风不良的，生

因素，使窑况恢复正常。当然，还有二次风温低、分解率低、物料预烧不好等也

会导致窑前温度低。不管何种原因，只要能准确判断产生窑前温度低的原因，操

作调整就相对比较简单了。

2.3关于窑皮

过去有专门的挂窑皮操作，比如专门配液相量偏高的低料，慢窑速，并规定

窑头喷煤管一个班前后移动3到4次等等。现在虽不采用该操作方法，但很多操

作员担心窑头火焰强，易伤窑皮。习惯调长窑头火焰，用软火焰拄窑皮。尤其是

当窑皮不太好，筒体温度较高的时候，操作员很自然地降低一次风压力，调长窑

头火焰。笔者认为：新型干法水泥的窑操既不需专门进行挂窑皮操作，也不用担

心窑头火焰会损伤窑皮。只要保证窑内稳定的热工制度，保持良好的窑况，窑皮

会自然生长完好。但当耐火砖较薄，筒体温度高时，可以根据筒体温度高的部位

适当调长火焰并移动喷煤管，暂时避开高温点进行虚挂窑皮，当筒体温度下降后，

应重新调节火焰，使火焰活泼有力，高温点集中，喷煤管慢慢地逐步恢复原先位

置，换挂高温窑皮。这期间必须保证窑内稳定的热工制度和良好窑况。窑头火焰

强不但不会损伤窑皮，还有利于窑皮的生长。只要火焰不发散、活泼有力就不会

损伤窑皮。也只有火焰形状好，高温点集中，火焰强度高的状态下挂的窑皮才结

实、长久，不容易脱落。

2.4关于窑头火焰

对喷煤管的调节，笔者发现很多操作员只简单地增减喷煤管内风或增减外

风，以期使火焰缩短或延长。很多喷煤管的产品说明和一些教科书也基本是这个

观点。但笔者认为：喷煤管的调节，必须保证火焰活泼有力，短而不散，长而不

细。如果单纯调节内风或外风，火焰形状无法达到理想状态。无论是二通道还是

三通道、四通道喷煤管，其火焰的长短决定于煤粉的燃烧速率。燃烧速率越大，

火焰越短：燃烧速率越小，火焰越长"而煤粉的燃烧速率V是氧含量02和温度

T的函数：V=f(02,T)o旋流风(也称内风)越强，煤粉与空气混合越好，火

焰内的氧含量越大，燃烧速率越大，火焰缩短；同时，正因为旋流风强，旋转速

率大，火焰易于发散。射流风(也称外风)越强，喷射速率越大，喷煤管出口负

压区负压越大，吸收的高温二次风越多，煤粉燃烧空气的温度越高，燃烧速率越

大，火焰也会缩短；也正因为喷流速率大，包裹火焰的力量强，火焰细长。所以

调节喷煤管的火焰应同时调节内外风，既能保证燃粉与燃烧空气的有效混合又能

充分吸收高温二次风，使火焰活泼有力，短而不散，长而不细。

2.5关于喷煤管的位置

很多企业新窑点火前都会确定喷煤管的位置，一般为第三象限，坐标是(-

30,-50),这种做法个人认为不可取。喷煤管的位置应根据不同窑型，不同原

燃材料成分，以稳定窑内热工制度为目地进行定位。小窑因窑径小，产量低，燃

煤量也小，火焰相对细小，因而喷煤管冷态定位以中心或第一象限为宜；大窑因

窑径大，产量高，燃煤量也大，火焰相对粗大，因而喷煤管冷态定位以中心或第

三象限为宜。喷煤管热态位置应综合考虑原燃材料成分、窑内温度梯度、熟料结

粒和窑皮长短、厚度进行热态调节。如原燃材料中钾、钠、氯、硫、镁等有害成

分偏高，熟料结粒粗大，容易产生包心料、喷煤管适当偏料较好；反之，喷煤管

以中心位置较好。喷煤管热态定位最终以窑皮长度L为回转窑直径D的4.5〜5.

2倍，即L二(4.5-5.2)XD,窑皮厚薄均匀，熟料结粒均齐为最佳。

3结束语

对事物的正确认识源于实践者的认识一提高一再认识的过程，新型干法窑的

操作也是如此。本文仅就窑操的认识误区做了简要论述，笔者将另外撰文介绍不

正常窑况的判断及处理，分别论述篦冷机、回转窑、分解炉的控制和操作。个中

不足，还望批评指正。

浅谈不同煤质的喷煤管调节方法

作者：聂文喜来源：新世纪水泥导报日期：2011-04-13

喷煤管的调节本人在《新世纪水泥导报》2008年4期《新型干法水泥窑操

之认识误区》作过概述，本篇根据不同煤质进一步论述喷煤管的调节方法。要掌

握喷煤管的调节方法首先要了解喷煤管的性能、一次风的作用和燃料的特性.

1几个基本概念

1.1火焰

窑内熟料煨烧需要的热能大部分是通过火焰光辐射进行传播的，火焰的温度

和形状十分重要。火焰温度的均匀分布对熟料锻烧非常有利；活泼有力的火焰最

有利于熟料的烧成、煤粉的燃烧、窑皮和耐火砖寿命的延长，而且这种火焰的热

流分布也比较理想。影响火焰的主要是一次风量、出口速度，旋流况度，煤粉种

类、颗粒大小等。

火焰动量理论是国外长期研究得出的关于火焰成形的理论。这个理论认为影

响火焰形状的关键参数是一次风的比率乘以一次风的速度，而良好的形状所需要

的数值大概在1200~1500(%,m/s)0高动量意味着更快的混合和更短更热

的火焰。

同时也可以用单位热耗的火焰推力来描述火焰的工作状况，其定义是单位时

间出口风量(kg/s)乘以出口速度再除以单位热耗，国外研究表明在3〜7N/MW

之间是比较合理的火焰推力范围。

窑内好的火焰形状可以使用尽量少的空气而几乎没有CO的产生。

1.2一次风

一次风是熟料烧成系统影响最大的人工风，它不仅起到输送煤粉的作用，而

且对火焰成形、燃料燃烧、吸卷二次风的数量都有很大的影响，因此精确的控制

有助于熟料产、质量的提高和煤电资源的节省。

1.2.1一次风量

一次风的温度很低，过多的参与燃烧过程则明显地降低了着火条件，不利于

煤粉的燃烧，而且低温一次风会吸收大量热量导致热耗增加。但由于一次风起着

输送燃料和火焰成形的作用因而不可取消，因此只有尽量降低一次冷风在净风量

（包括一次风、二次风和煤粉输送用风）中的占有率以保证燃烧器的燃烧效果。

一次风用量一般为净风量的7%〜10%。

1.2.2一次风输出方式

早期的单通道燃烧器全部的一次风和煤粉从同一个通道喷出，事实证明不仅

一次风量大而且火焰形状也比较差，燃烧情况十分不好.利用多个通道输出一次

风，不仅可以降低一次风量而且高速的轴流风可以大量地吸卷高温的二次风，旋

流输出风可以增大火焰内部回流区，改善燃料着火条件，中心风调节黑火头以避

免燃烧器由于高温被烧坏。同时，各个风道的出口形状也影响着燃烧，相比与环

隙式出口，如果轴流净风采用数个环绕的圆型孔出风，这不仅减小出口面积，而

且在保证了出口动量的基础上，增加了火焰刚度，减少了一次风量，更多的吸卷

了二次风。

1.2.3一次风速度和旋流强度

一次风各出口速度和旋流风的旋流强度对燃烧和熟料煨烧有比较大的影响。

燃烧器出口速度要适当，过大会导至火焰短而散；过小则不利于火焰成形和吸卷

二次风，火焰长而细会导致火焰过于疲软而缺乏穿透力。旋流风的旋流强度是一

次风中一个重要的指标；合适的旋流强度加速燃料和燃烧空气的混合，改善燃料

燃烧环境，使燃烧完全，并且在火焰中下游区形成外回流气膜，保护窑皮；但是

过大则会使火焰中心向燃烧器出口移动，损坏烧嘴，同时会导致外风无法包裹火

焰使火焰发散损伤窑皮。

L3喷煤管的性能

回转窑喷煤管不仅为燃烧提供燃料和氧化剂，同时也是火焰成型最主要的动

力装置。喷煤管火焰的形成主要是通过一次风风量及内外风的不同动量比实现

的。喷煤管的性能虽然是很重要，但在实际的使月中，性能和操作其实是同样重

要的。性能好的燃烧器在使用情况不好的时候，一样不能发挥其特点。而性能一

般的燃烧器，如果有非常良好的操作，那么效果一样会非常好。例如某水泥厂两

条同规模生产线使用的相同的燃烧器，在使用者相同、燃料相同的情况下燃烧情

况并不一样，实际的生产中，燃烧器的操作有时候甚至占了更主要的因素。在水

泥生产中，设备的性能和实际的操作总是相辅相成的，在生产运行中，缺一不可。

1.4燃料的特性

燃料有气态、液态和固态燃料。国内新型干法水泥选用的燃料主要为固态燃

料一煤。煤的燃烧由受热干燥、挥发分析出和着火燃烧、焦炭着火和燃烧等阶段

组成，焦炭燃烧时间往往占煤燃尽时间的90与以上，因此焦炭燃烧的快慢对燃烧

设备的热力特性起着决定性作用。

煤在火焰中受热首先升温，水分蒸发逸出：当温度继续上升到一定程度时，

即释放出碳氢化合物、112、CO等气体，称为挥发分析出；剩余的可燃质称为焦

炭。

挥发分的析出量和成分与温度和温升速率有关，对煤的着火和燃烧影响很

大。挥发分较高的烟煤比较容易着火，燃尽时间短；含挥发分低的无烟煤着火比

较困难，燃尽时间较长。

挥发分燃烧所放出的热量对焦炭着火有影响。挥发分释放的快慢还会影响焦

炭的多孔性，从而影响焦炭燃烧的完全程度。

2烟煤的喷煤管调节方法

现在国内新型干法水泥生产线常用的燃料为烟煤，烟煤指标大厂一般选用为

ArW25%,Vr^25%,Qdw223027kj/kg,小厂选用的烟煤指标会低一些，灰分

偏高，挥发分和发热量偏低一些。

烟煤的挥发分较高，燃烧过程中挥发出的气体CH4、CO、C2H2在较低温度下

着火燃烧，煤粒由于挥发物析出而形成许多孔隙，表面的空气向内扩散与固定碳

接触，在挥发分燃烧形成的高温环境下固定碳被快速点燃。因此烟煤的着火温度

低，煤粉燃烧速度快，燃烬时间也短。在喷煤管的调节上要满足良好的火焰形状,

短而不散，长而不细，火焰活泼有力。提高火焰的整体温度，同时抑制火焰高温

区温度峰值。调整的手段主要是内、外风道间隙、内外风的动量比和一次风总量,

达到旋流强度大，外风喷射速度快，包裹能力强。避免调出粗短胀散的火焰或细

长飘软的火焰。前者属旋流强度大，外流风射流速度不足，包裹能力差，火焰高

温区温度峰值高易伤窑皮。应增大外风间隙同时增大外流风量及一次风总量以提

高外风风压，适当降低旋流风量。后者属旋流强度低，外流风射流强度不足，卷

吸二次风能力差火焰整体温度低。应增加旋流强度，减小外风间隙并增加一次风

量风压。

操作上喷煤管的调节简单讲就是内外风风压和一次风风量的调节

2.1内外风风压的调节

内外风压力调节要求内外风风压能相匹配，调节手段也就是内外风阀门和内

外风出口间隙，有的喷煤管内风调节风翅角度。一般压风压力与外风压力比值为

0.75-0.9比较合适。

2.2一次风量的调节

调好了内外风压力之后再调一次风量。一次风量的调节更简单就是使一次风

机电机运行电流在额定电流的90%〜98%范围之内。

3无烟煤的喷煤管调节

有的水泥厂由于烟煤资源短缺或为了降低成本，回转窑的煨烧采用无烟煤。

一般选用为ArW25%,Vr25%〜10%,Qdw223027kj/kg,无烟煤的挥发分含量

较低固定碳含量较高，而固定碳要在800℃以上才能着火燃烧。少量的挥发分即

使着火燃烧所散发的热量也不足以将结构致密的煤粉颗粒加热到固定碳着火的

温度。因此无烟煤的燃烧特性主要取决于固定碳的燃烧。从而决定了无烟煤比烟

煤着火温度高，燃烬时间长。

一次风的负面效应是低温空气，过多则热效应下降。由于无烟煤的燃烧需要

较高的窑内焰面温度，所以要尽量降低一次风量，利用喷煤管的外净风高速形成

的负压卷吸高温二次风补氧和升温。次风量要降低，推力的大小决定于单位时

间内喷煤管的风速。风速越高火焰推力越大，火焰就越短。大推力高风速形成的

喷射效应，吸卷二次热风对碳粒进行快速补氧，有利于碳粒的快速燃烬，提高对

流换热效率。同时短火焰形成煤粉相对集中，将无烟煤仅有的一点挥发分相对集

中，促进无烟煤的着火。综合因素组成高温焰区、高补氧区、高煤粉浓度区，用

三高手段解决无烟煤着火和快速燃烬两大难题。与使用烟煤的喷煤管调整相比

较，要更高的旋流强度和外风喷流速度，才能达到低一次风量和高的二次高温空

气的卷吸能力。在同一条线上烟煤改用无烟煤时，煤管的调整区别在于更高的旋

流强度、更高的外风风速和较少的一次风量，因此内外风道间隙都要调得更小。

值得注意的是必须保证火焰的形状，避免火焰了发散。

在目前各厂的调整情况来看主要表现强有力的火焰与窑皮损伤的认识误区

导致的低风压低风速调整。必须克服这种认识误区才能得到好的火焰。

4褐煤的喷煤管调节

我国有些地区褐煤资源比较丰富，褐煤指标一般为ArW15%〜20乐Vr^3

5%〜40%,Qdw^20000kj/kgo褐煤挥发分较高，火力不易集中，加上发热量较

低，窑操很难提高窑前温度，伴随黄心料，游离钙偏高，水泥需水量偏大。

褐煤因为挥发较高，挥发分析出很快，挥发分析出后焦碳多孔，燃烬时间短,

火力不集中，高温区温度低.要解决这个问题应降低燃烧净空气的温度，延缓挥

发分的析出并提高火焰的包裹力度。因此操作上内外风道间隙都要调得更大，最

大限度的使用一次风。我们在某厂5000t/d生产线上调试使用的就是褐煤，原

煤指标为Ar：15%,Vr：38%,Qdw：20000kj/kgo喷煤调试结果：内风压力是

16MPa,外风压力是18MPa,一次风机液偶开度100%o达产达标考核结果：产

量为6250t/d,熟料强度为R28=58MPa,标煤耗为100.28kg/t,熟料综合电

耗为55.18度。

5结束语

喷煤管的调节不但要根据不同煤质，还应结合不同窑型、喷煤管的性能、窑

内通风情况、二次风温度、耐火病使用寿命和熟料率值等因素综合考虑，不能顾

此失彼，存细观察火焰形状，使火焰活泼有力，短而不散，长而不细。最终目的

是窑皮长度适中，L=(4.5〜5.2)XD,窑皮厚薄均匀平整，厚度为150〜200m

in,熟料结粒均齐。

低温余热发电系统与烧成系统的协调操作

作者：陈久丰来源：新世纪水泥导报杂志社日期：2011-03-29

由于低温余热发电的介入，新型干法熟料生产线变得更加复杂。从某种意义

上讲，我们实际上面对一个不同以往的新系统。为了在“四不原则”的前提下多

发电，可以有以下的一些设想。

1AQC锅炉部分

以煤磨用来自冷却机的热风作热源的情况为例。

热收入方面：出窑熟料温度有高低之分，若高控该温度，将增加熟料出窑热

量；提高熟料台时产量，增加了单位时间的出窑熟料热量。

热支出方面内容较多。

（1）减少离开冷却机熟料的热量。例如：加强篦床上的间隙及篦下压力的

控制，公平合理地进行冷风量的分配，避免冷风短路，提高风冷效果；对某些熟

料结粒偏粗、大块较多的生产线，在冷却机中部设置幅式破碎机。

（2）降低二次、三次风温，让热给余热发电。我们未上余热发电的生产线,

有三次风温800℃左右的，也有950℃以上的。前者就把热“让”到大气了。

（3）合理处理余风。这里的余风指窑系统的二次、三次风、入AQC锅炉与

煤磨热风之外的风.例如：将冷却机和下游的熟料输送设备相接部位（包括破碎

机）吸尘冷风旁路，不混入进AQC锅炉的热风中；对AQC锅炉旁路阀采用单户式,

提高加工精度，加强耐磨蚀性能，减少锅炉运行时旁路阀的漏风量。

（4）寻找入AQC锅炉热风量与风温变化对发电量影响的关系式。因为从理

论上讲如果这里提高热风量，将降低风温；风温高了，风量会下降。两者不同兼

得。

（5）在AQC锅炉旁路阀下方（紧挨着阀）开孔给煤磨提供毋须掺冷风的烘

干用热风，让出高品位热风供锅炉用，避免“大材小用”。

（6）煤磨低风温大风量方式维持运行，尽量多抽取低品位热风。

（7）在冷却机热端抽取高品位热风专供AQC锅炉过热器使用。抽取点在窑

头罩，则和熟料生产争热；在一段中后部抽取则属于“梯级使用”不同品位的热

能，未和熟料生产争热。

（8）减少散热。

（9）加强壳体密封。

（10）出锅炉烟气重新冷却熟料，循环使用。

（11）从生产线全系统保证热工制度的高度稳定。稳定的烟气量和烟气品位,

是提高发电量不可或缺的。

2SP锅炉部分

以出SP锅炉烟气单供原料中卸磨使用为例。

（1）采用四级预热器，提高到锅炉烟气的品位。

（2）加强系统保温。尤其是G壳体温度及其下游，直至粉磨全系统。此将

从熟料生产的子系统争得较多的高品位热量。余热发电从无变有，原料磨的烘干

热源由供远大于求变成求大于供而不得不提高出锅炉烟温。因此，，减少散热以

维持烟气品位显得十分紧要。

（3）减少全系统的漏风。冷风的掺漏消耗了部分风机的抽力，使抽热风的

能力被消弱，而进入冷风又使烟气品位下降。由于是高负压作业区，堵漏要求更

为严格。

（4）在物料入磨管路和磨机壳体的连接处等部位采用低负压作业，减少冷

风漏入量。

（5）磨机在低风温大风量状态运行，尽可能减少对锅炉的争热"

（6）拆除中卸磨系统的循环风管以提高循环风机抽取热风的能力。

（7）加强循环风机、选粉机对低风温大风量操作的适应能力，提高供磨热

风在锅炉出口风量中的比例。

（8）提高原料磨的烘干能力，减少对高烟气品位的依赖。例如：确保烘干

仓物料高效作业；提高回