熱工制度對熟料煅燒質量的影響

　　在水泥熟料生產(chǎn)過程中，可以從兩個方面說明影響質量的主要因素：一是生料的均齊性，二是煅燒溫度場。
　　一.生料的均齊性
　　包括生料的工藝方案，原燃材料品種，生料的制備，均勻性。
　　二.煅燒溫度場 （熱工制度）
　　包括回轉窯的結構，煤質，煅燒溫度，升溫速率和冷卻速率，操作等等。
　　這是人為的分為兩個方面，實際可以從中找出很多影響因素，特別是從熱工制度中。優(yōu)質水泥熟料的主要特征是C₃S+C₂S 礦物含量高，礦物晶粒粒徑較細小,均勻，發(fā)育良好，當生料工藝質量參數(shù)和粉磨細度、顆粒粒徑分布、化學成分、有害成分、率值等保持穩(wěn)定不變的情況下，回轉窯煅燒操作熱工制度和煅燒溫度、升溫速率、峰值溫度、保溫時間、窯速和冷卻速率等就決定了熟料硅酸鹽礦物C₃S 和C₂S 的含量和活性，熟料中阿利特晶體尺寸發(fā)育大小，主要決定于水泥生料的易燒性和窯的煅燒操作熱工制度的穩(wěn)定。因此，回轉窯的煅燒操作熱工制度對硅酸鹽水泥熟料煅燒質量產(chǎn)生重要影響，以下結合煤質，火焰形狀和溫度，熟料和煅燒溫度，燒成帶長度，窯型規(guī)格，窯速、升溫速率和冷卻速率等對熟料煅燒質量的影響作一初步探討。
　　1.）煤質的影響  

      一般回轉窯煅燒用煤質量要求灰分A≤25% 揮發(fā)分V在15% ～30%，發(fā)熱量Q ≥5000kJ/kg ，煤粉細度要求控制在6% ～15% ，實際上，我國當前由于優(yōu)質煤炭供應緊張且價格較高，許多廠家實際達不到這一要求，由于煤粉燃燒后灰分全部沉落在燒成帶的熟料顆粒表面上，造成熟料顆粒表面富硅化，從而改變熟料表層礦物成分,C₃S 含量下降,C₂S 含量上升,從而影響熟料質量，當前相應的對策措施，一是適度調整增加干法窯尾分解爐用煤量和降低窯頭噴煤量，其比例控制在6:4左右，以增加分解爐中煤灰分與灼燒生料的混合程度，降低窯頭煤灰對熟料質量的負面影響；二是采取窯尾分解爐與窯頭喂煤質量分別控制，分解爐喂低熱值煤，窯頭喂高熱值煤，可降低劣質煤對窯頭熟料質量的不利影響。
　　2.）火焰形狀和溫度的影響
　　火焰形狀的調節(jié)一方面取決于煤粉的熱值、灰分、細度和揮發(fā)分的大小，另一方面還取決于一次風的風速和風量大小，即窯頭燃燒器的規(guī)格和性能。調整好窯火焰長度也就是調整好燒成帶長度，也即調整控制了熟料在高溫燒成帶停留時間，火焰形狀和長度影響到熟料中C₃S礦物的晶粒發(fā)育大小和活性。因此，在燒高強優(yōu)質熟料時，必須調整火焰長度適中，既不拉長火焰，使燒成帶溫度降低；也不縮短火焰，使高溫部分過于集中，從而燒垮窯皮和耐火磚，而不利于窯的安全運轉?；剞D窯內火焰形狀粗細必須與窯斷面積相適應，要求比較充滿近料而不觸料，正常形狀保持其縱斷面為正柳葉形狀。
　　當燒灰分高、熱值低的劣質煤時，其一次風風速應適度加大，對于使用多通道噴煤管的窯應增加內、外凈風風速和風量，使其火焰形狀盡量控制不發(fā)散而形成正常火焰。
　　干法窯窯頭火焰溫度控制，視窯型大小而異。對于2000t/d以下的窯型一般控制在1650～1850℃之間，對于大型窯，如 5000t/d以上窯型，火焰溫度控制在1750～1950℃的較高范圍內比較有利。預分解窯內火焰溫度取決于兩部分因素：一是煤粉熱值、灰分和細度；二是取決于二次風溫大小，對于燒劣質煤的廠家提高二次風溫尤其重要。對于易燒性差的生料和含堿高的生料，適當提高火焰溫度，采用高溫燒成有利于熟料質量的提高和堿分的充分揮發(fā)，可獲得低堿熟料。
　　3.）熟料煅燒溫度的影響

      一般情況下控制熟料煅燒溫度在1300--1450--1300 ℃ 可確保熟料質量和燒結。當前我國相當部分廠家由于采用雙高配料（高KH 高SM）生產(chǎn)高強熟料，其生料易燒性變差，熱力強度高，所以相應熟料煅燒溫度應適度偏高控制，控制在1300-1500-1300℃左右比較有利。
　　4.）燒成帶長度的影響

      對于雙高（高KH高SM）熟料配料的廠家，要求控制燒成帶長度比正常情況偏長一些，煅燒溫度高一些，即“高溫長帶 ”煅燒，有利于熟料燒結和熟料質量的提高，一般控制燒成帶長度在4.5-5.5m左右為最好。
　　5.） 窯型規(guī)格的影響  

      窯的長徑比對熟料煅燒質量有較大影響，如日產(chǎn)2000 噸預分解窯的L/D當前趨向于較短一些設計控制，以設計控制在10-11m左右的廠家較多，這樣有利于熟料質量的提高，主要由于低長徑比短窯相應縮短了過渡帶的長度，有利于熟料升溫速率的提高，也縮短了預分解系統(tǒng)入窯灼熱生料的低溫陳化時間，有利于熟料C₂S和F-CAO及時溶入熟料液相以及C₃S 的形成和結晶，對優(yōu)質熟料的形成較為有利。
　　窯的直徑大小也對熟料煅燒質量有一定影響，一般認為大直徑窯比小直徑窯有利于熟料煅燒質量的提高，一方面是因為大窯在配料時采用高配料，控制在 控制在 而大直徑窯窯頭噴入燃煤量大，火焰溫度高，有的甚至高達以上，仍然可以將以上雙高配料的熟料煅燒充分，質量良好。
　　6.） 窯速的影響
　　對于短小型預分解窯，由于其長度比大型窯短，窯速應偏低控制較好，如：Φ3X48、Φ4X43 預分解，窯速控制在3.0-3.2轉/分。對熟料質量比較有利，主要是因為其窯長較短，為確保熟料在短窯內的高溫停留時間，窯速偏低控制較為有利。
　　7.）升溫速率和冷卻速率的影響
　　優(yōu)質熟料形成要求預熱器分解爐氣固換熱效率高，傳熱快，在窯內過渡帶升溫階段要求快速升溫，主要操作要求就是要適度提高窯速、加大灼燒生料翻滾頻次，縮短過渡帶長度，延長燒成帶長度，促進熟料的礦物形成和燒結，燒高強優(yōu)質熟料要求快燒急冷，窯頭篦冷機操作要求強化一室、二室高壓風風量迅速，強化冷風對高溫熟料的冷卻效果，急冷有利于熟料質量的提高。
　　8.）窯內氣氛的影響  

      回轉窯內燃煤燃燒過剩空氣系數(shù)一般要控制在1.10-1.15 左右，以窯尾廢氣中氧濃度控制在2%-3% 左右為較好，即保持微氧化氣氛操作，若過?？諝庀禂?shù)控制過低，二次風不足，易導致還原氣氛產(chǎn)生，窯內出現(xiàn)還原氣氛，會產(chǎn)生CO氣體，且熟料中 Fe₂O₃成分被 CO還原成FeO 影響熟料液相成分和粘度，影響熟料燒結，易產(chǎn)生大量黃心熟料，也浪費熱量和燃煤消耗量，從而影響到熟料質量。
　　9.)綜合分析
　　在水泥熟料生產(chǎn)過程中，需考慮到的方面很多，一旦生產(chǎn)的原燃材料已經(jīng)確定，就要在工藝配比方案上做大量的試驗性工作。根據(jù)工藝設備人員操作，生產(chǎn)的品種找出適合本企業(yè)的最佳方案，特別是利用工業(yè)廢渣生產(chǎn)水泥熟料，廢渣中的有害成分的影響和制約，對設備以及操作的影響特別大，不要片面追求高，更不能盲目套用別人的率值選擇。優(yōu)質熟料的率值必須與化學成分相匹配。充分利用廢渣拓寬工藝方案思路。