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生产技术
从窑操曲线谈窑操工作效果
齐俊华’,熊梦华’
河南省建筑材料工业协会,郑州河南省建设投资总公司
“十五”期间,河南省新型干法水泥有了快速的
发展,截止到年底全省已建成生产线
条,一以生产线条,生产线条,
余热发电窑条,水泥生产能力达到万,新型
干法水泥的比重超过。年底和年初开工
建设的生产线条,生产线条,预计
这些生产线年底多数可以建成投产,全省新型
干法水泥产能将达到万,结构调整工作取得显
著效果。
河南省石灰石、能源、电力资源十分丰富,市场
广阔而稳定,水泥工业发展前景良好。然而从已投产
的多条新型干法生产线中暴露出的能耗高、电耗高、
质量不稳定、多项技术经济指标距离设计要求还存
在相当大的差距等问题。存在上述问题的原因有设
计问题,存在设计缺陷有设备质量问题,个别企业
由于设备制造质量低下,致使生产线在试生产阶段
大小事故不断也包括安装质量有管理问题,如管
理不到位,预见性判断能力不强等。但主要原因是缺
少高水平的技术管理人员,不能对生产中产生的问
题做出准确的判断并随时给予正确的指导,高端技
术人员匾乏。窑操工由于多数是从其他岗位转业而
来的新手,虽然经过一段时间的培训和实习,但对新
型干法生产的特点基本上还处于朦胧之中,在操作
工作上还处于摸索之中当然巡检工的工作更缺乏
预见性,不能从微小的变化中判断设备的事故苗头,
因而只有当设备出了故障之后才能明白事故原因,
并在事故处理中吸取经验和教训,当然这种教训和
经验的取得尚不是全部,这种学费交的有点冤枉。问
题的产生是新型干法水泥快速发展中必然要产生的
现象和过程,但要尽量缩短这一过程的时间,尽快使
企业走上正常的生产轨道。从目前看,努力提高窑操
工的技术水平和业务素质是企业各项工作中的重中
之重。优秀的窑操工是企业生产线正常生产的灵魂,
生产线的产量、质量、能耗、效益都在窑操工日常
作中得到体现,而判断和评价窑操工工作好坏、优劣
的标志就是窑操曲线。
窑操曲线也称红外线胭体温度扫描曲线。一般理
解红外线胭体温度扫描曲线就是对胭体温度的显示
曲线,通过该曲线了解窑内结构、耐火砖的使用状况
及掉砖红窑位置等。除此之外对窑操工作似乎没有什
么指导性的警示作用。这种理解不但是对窑操曲线的
错误理解,也更是多数新型干法生产线不能正常生
产、千方百计寻求原因而不得其果的症结所在。窑操
曲线不但是胭体温度的显示曲线,更是回转窑当前运
转状态的明显标识,是集窑操工一段时期以来全部操
作成绩的准确答卷。
从窑操曲线大致可以判断出回转窑的运转状态、
产量是否达标或超标、熟料强度高低、游离氧化钙的
多少、煤耗的大小等均可以从窑操曲线上得到反映和
结论,所以认识、理解、学会依据窑操曲线来判断、改
进、提高窑操工的窑操水平至关重要。
作者通过对省内外主要新型干法水泥生产线回
转窑运行情况的调查和了解,企业的窑操曲线大致可
以分为种
,弓形平滑曲线
这种曲线如倒置的弓箭手柄,窑头窑尾温度
稍低,中间温度稍高,有较长的一段平滑直线,直
线厚度适中,这是窑操工集体正确操作绘就的优
美图形。
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具有这种窑操曲线的回转窑,窑皮平滑整齐,火
头位置正确,柱状火焰形态良好,烧成带较长,二次
风、三次风温度高,煤粉燃烬度高,热力强度高,熟料
结粒好,强度高,游离钙在以下,可以实现薄料快
烧,产量达标、超标,热耗低,系统运转良好,各项技术
经济指标都达到和超过设计指标。
抛物线曲线或正弦曲线
这种曲线如同向高空倾斜抛物形成的轨迹。他的
特点是窑头结皮成喇叭状,窑后结皮成倒喇叭状,中
间有一段不太长的平直曲线。具有这种曲线的回转窑
火头位置靠近窑中,高温熟料离开火头后还要运行
一方能进人冷却机,在这一运行过程中回转窑
的前端不再承负锻烧任务,而是如同园筒冷却机一样
发挥着冷却作用。高温熟料经过冷却后进人冷却机,
首先导致三次风温下降大致在℃左右,分解炉
煤粉燃烧不全,煤粉在、中继续燃烧,造成预热
器结皮堵塞,且筒出口温度居高不下其次熟料的
淬冷效果大为降低,质量下降,易磨性变差,本应有固
化方镁石的作用得不到发挥,特别是在使用氧化镁较
高的生料时,安定性不能得到改善。
火头靠近窑中,使烧成带变短,部分烧成带与过
渡带重合,熟料缎烧时间短,多向多的转化时间短、
转化率不高,造成熟料质量下降,颜色不正,黄料增
加,游离钙可高达一火头靠近窑中,使得窑尾
温度增高,生料液相量提前增多,致使窑尾结后圈液
相量的增加、窑中局部温度的增高、不但使熟料结粒
不好,而且容易结块、结圈、结大蛋,熟料烧不透,中间
有黄心由于窑皮呈倒喇叭状,使生料在窑尾的运动
加快,而熟料在窑前端的运行速度下降,产生积料,也
进一步破坏了窑内的工作状态。一些工艺技术人员探
索了很多原因,百思不得其解配料饱和比不低,生产
的熟料多只有、铝不高,却结圈、结大蛋煤
的热值很高,熟料却烧不透,有黄心等。
上述现象产生的原因就在于窑操工使用一个参
数烧到底,不能灵活地调整喷煤管的内外风量,改变
火头位置使火头尽量移向窑头所致。
大窑前后结厚窑皮,回转窑断面减小,影响二
次风量的通过,二次风、三次风分风失衡,也将进一
步影响回转窑热工制度的稳定同时厚窑皮增加了
回转窑的运转负荷,窑皮与积料可达吨以上,且
又集中在窑中,危及大窑的安全运转,电流增大,电
耗增加。喷煤管的一次风量是可以灵活调整的,一
些新建成的生产线窑操工把喷煤管的内、外风、直
风都开到,以为这样就可以获得最好的熟料
锻烧效果。大型新型干法生产线烧成带需要直径适
当而又尽量长的柱状体火焰,火焰的直径和长度取
决于内、外风、直风、煤风等风压、风量及喷煤咀内
外筒位置等的合理调整。一般说在外风一定的情况
下,内风主导火焰直径在内风一定的情况下,外风
主导火焰长度。扩大火焰直径应加大内风,减少外
风延长火焰长度则应减少内风,加大外风,反之亦
然。通过内、外风的灵活调整,通过不断的摸索和反
复试验,把火头位置准确定位在烧成带的起始点。
一次风是冷风,应在保持火焰亮度的前提下,适
当降低各一次风的开度,减少一次风量,以避免热耗
损失,提高缎烧效果。
一次风速很高,而二次风速较低,当喷煤管一次
风全部打开时,强大的一次风把煤粉向窑中快
速推进,但速度较慢的二次风对一次风的运动产生屏
障效应,阻挡一次风的快速运行,而在回转窑中部形
成煤粉堆积燃烧,火焰短,热力强度集中,这是形成抛
物线窑操曲线的根本原因。这种煤粉堆积燃烧,热力
强度集中的现象对大窑运转十分不利,也是该部位窑
皮烧失、耐火砖寿命缩短的主要原因。直风的开度以
不产生中间回火为准,不要打开。
不规则窑操曲线
不规则窑操曲线表现的突出特点是窑皮没有规
律性,有的呈疤痕状,凹凸不平,杂乱无章有的回转
窑上一侧结厚皮,下一侧结薄皮或窑后曲线形态较
好,窑前曲线杂乱,具有不连续的窑皮突起,结皮坎坷
不平,窑内结皮断面有长方形、菱形、鸭蛋形或曲线呈
锯齿状。由于窑皮的不规则,回转窑电流曲线也呈锯
齿状窑操曲线厚度的增加,反映了窑内结皮的厚薄
不均是十分明显和清晰的。这种曲线的产生原因大
中国水泥万
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致一是火焰形状不规则,火头漂浮不定二是各班操
作方法不一致,随意变更操作参数,操作无规律三是
喷煤管局部堵塞,破损所致。
产生不规则窑操曲线的回转窑,同样具有抛物
线曲线所呈现的熟料强度低,产量低,热耗高、电耗
高的特点,较抛物线窑操曲线更难于纠正和治理,
需要停窑检修,清理窑皮,检查喷煤管和一次风机
的运行状况。
窑皮的产生原因及治理办法
窑皮的产生原因
第一如前所述,火头位置不正确造成回转窑前后
结皮
第二火头位置漂浮不定,该热的地方不热,该冷
的地方不冷,操作无规律
第三窑尾密封不好,冷风进人大窑造成窑后结皮
第四原料存在问题,有害成分增加,硫碱比失
衡等
窑内结皮首先造成大窑荷载的增加,运转不平
稳,电流增高
结圈后部窑尾方向挡料,物料不能顺利前进出
窑,物料堆积厚度增加,影响烧成效果结圈挡住物料
的去向,反复滚动容易形成大块或结大蛋,影响熟料
质量,不能实现薄料快烧的操作原则,产量下降等。
防止和治理窑皮的方法主要是正确定位火头
位置,操作要稳定、有规律第二,喷煤管不要一个
操作参数烧到底,要视窑内窑皮成长的状况,适当
调整操作参数,适当前后移动火头位置,加大火力,
敞开外风及时烧掉成长中的窑皮,一旦窑皮长厚再
处理,困难就要增加第三,要科学配料,从矿山开
始,有目的地进行搭配开采和配料,减少有害成分
对烧成的影响。
煤粉堆积燃烧是窑操工作的大忌,一定要快速改
进和避免。
为此,一次风的内、外风、直风要做到风速的梯
次配置,这样不但可以避免煤粉的堆积燃烧,同时达
到把火头前移、拉长烧成带,增加熟料在窑内锻烧时
间的功效。需要提醒的是煤质性质不同,但操作特
点大致是相同的。烟煤易燃,火焰较长,应当把火头
移向窑头,以大力发挥烟煤的特点,如火头位居窑
中,烟煤的长火焰将延伸到窑尾,将助长窑尾结皮,
增加煤耗半无烟煤或无烟煤细度不易控制,燃点
高,燃烧慢,如火头位居窑中,势必有一些粗颗粒的
煤粉被带到窑尾或分解炉中燃烧,同样降低了煤粉
的燃烧效果,增加煤耗。无论是烟煤还是半无烟煤
烟煤都要求火头前移,以提高热力强度和增大热
力空间。如火头靠近窑中,看似按的比例分配窑
头和窑尾供煤,但实际上燃煤在回转窑内并没
有释放出燃煤的热值,而是在窑尾做了无用功,
或跑到分解炉内燃烧,画蛇添足,回转窑则表现出供
热不足,热力强度不高。
窑操工是企业生产操作的灵魂,要努力学习、钻
研窑操技术,业务知识,不断根据回转窑运转情况,总
结出一套切实可行的科学操作方法,推而广之,带动
一班人全面提高操作水平。良好的窑操曲线的形成是
窑操工集体智慧的结晶,一、两个好的操作工不可能
操作出好的窑操曲线,只有一个团结合作、具有较高
业务水平的群体,才能绘制出优良的窑操曲线图。企
业领导人要爱护、关心、支持操作工的成长和提高,并
旗帜鲜明的提出向窑操工要产量、要质量、要成本、要
效益的口号,实现年管理提高年、窑操进步年、生
产达产年、效益提高年。
窑灰对锻烧效果的影响
需要特别指出的是,与机立窑不同,新型十法生
产在率值设计计算中普遍存在一个误区,是影响回转
窑媛烧效果的重要原因。
企业技术人员和化验室负责人,以设计院提
供的率值为基础,参考本厂原料实际,制定本企业
的熟料率值,但投产后,一直不能生产出合格的、
高质量的熟料,熟料结粒小且松散,窑皮不好,窑
头罩内飞砂严重,火头昏暗,三次风管沉灰堵塞
等熟料天强度在之间,天强度为
,就是一大关,熟料质量之低让人揪心
而费神。企业反复调整率值,查找各种原因,查找操
作方法、原料的变化、有害成分的影响、煤质的变
撼一
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仔生产技术二弓
化、设备问题、风量、风压问题等,就是不能改善熟
料生产质量和进一步提高产量,以至持续几个月、
几年找不到明确的答案和妥善的技术方案,企业生
产一直处于不正常状态。
上述现象在喷烧热值在孤以下的燃煤
时会更为严重,但改用热值在城以上燃煤
时会有一定的改善。热值在城以上的燃煤
较热值在的燃煤差价在元以上,吨熟
料燃煤成本将增加元,这是企业极不情愿接受
的,但又是不得不选择和承认的现实。一旦因运输、采
购、供货等原因使煤质发生变化时,生产的糟糕现象
又将周而复始。
原料没有变化,配料计算也十分准确,为什么煤
质发生变化,熟料中率值也随着变化,让人觉得十分
疑惑。问题就是不同煤质的灰分含量存在较大差异,
但煤质灰分的变化已在率值设计中给予了充分的考
虑和计算,为什么生产中还要产生较大的波动呢,这
就是前面谈到在率值计算中存在误区所产生的问题。
通常有关教科书和设计部门都认定燃煤灰分在
燃烧过程中均作为窑灰沉降在窑内,并作为原
料成分之一,参与熟料的生成反应。
与机立窑不同,在新型干法生产中分解炉的燃煤
在燃烬后,煤灰作为硅、铝质原料在分解炉内经过沸
腾、旋流与生料均匀混合后进人筒收尘效率
,其余随上升气流逐级进入上一级预热器
后,又多数返回筒,保持动态的补充,可看作近乎
参与熟料的生成反应但窑前燃煤的窑灰
虽然也可以看作沉人回转窑,但并非参与
熟料生成反应。
燃煤煤灰在火头以后呈三种状态在锻烧带中,
部分液相煤灰在相互碰撞中,颗粒增大沉降豁附在呈
硅酸盐矿物状态的多和多表面,没有参与矿化反
应部分向窑尾行进中的煤灰在旋转风的推动下,与
窑皮接触,被随后而至的触媒性矿物和已生成多的
硅酸盐矿物勃附第三部分煤灰被二次风带人分解炉
与生料混合后进入筒,再进入窑尾参与熟料生成
反应。因此,虽然窑前煤灰最终沉人窑内,但并
非参与熟料的生成反应。
这种不参加熟料生成反应的煤灰随着煤质的变
差,灰分的增高,不参加熟料生成反应的煤灰损失量
就越多,率值的偏差就会越大,这也是不少企业反映
用热值偏低的煤不易烧出高强度熟料的原因之一。
煤灰的主要成分是和刃,煤灰的丢失则
造成配料率值的失真。刃是生成触媒性矿物的主
要介质,煤灰损失则触媒性矿物生成的少,生成的
晚,液相量不足,影响多和多的生成,在烧成过程
中,表现出熟料结粒小、松散,强度不高及窑皮不
好、飞砂大等。
不参加熟料生成反应的煤灰粘附在多和多矿
物表面生成的是一种夹带混合材的熟料,结构不致
密,疏松,故立升重很低灰分的丢失导致硅成分的减
少,因此硅酸盐矿物生成量不足,饱和比偏高,熟料中
的游离氧化钙增加。
一段时期以来,企业一直都在摸索、研究适合新
型干法、特别是大型新型干法熟料生产的生、熟料率
值,大多数的认识是新型干法熟料锻烧应采用“三高”
率值,即高钙、高硅、高铝。在这种认识中,高硅、高铝
是正确的,可弥补煤灰中和的损失,但高饱
和比是错误的,因为在配料计算时煤灰中认和
的损失,本来就可以导致饱和比的增高,因此熟料中
的游离氧化钙会增多,造成熟料的不安定。合适的率
值应为两高高硅、高铝一中饱和比配料。为降低
熟料中的游离氧化钙,可再适当降低石灰石饱和比系
数,以提高熟料质量。
在企业生产中,煤灰的损失量可以通过实际配料
率值高出设计率值的部分反推煤灰的损失量,也可以
在停窑后对窑内物料分段取样化验来验证煤灰的损
失数量。
火头位置不准确靠近窑中,配料中没有考虑煤
灰损失,煤灰参与配料计算,是导致目前多家新
型干法水泥企业不能正常生产的原因,如果一个企业
同时存在上述两种毛病,则烧不出良好的窑操曲线和
高质量的熟料。
上述意见望与水泥界的同仁共同探讨,以便尽快
提高我国新型干法水泥的生产技术水平和回转窑操
作水平。口
中国水泥
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