兰州红古祁连山水泥股份有限公司两条1000t/d新型干法水泥熟料生产线自从2002年5月投产以来，熟料质量差，台时产量低的问题一直是制约达产达标的难点之一，经过几年的实践和探索，终于使窑的熟料质量和台时产量得以稳定和提高。目前熟料产量已达到42.5t/h，熟料平均强度53Mpa以上，煤、电消耗也明显降低。现就该系统工艺优化改造的经验和体会作一介绍，共同行们参考。
1、主要设备
烧成系统主要设备见表1。
表1 主机设备一览表
2、存在问题
2.1、原燃材料质量波动大，生料易烧性差
我厂矿山石灰石品位差，质量波动大，且SiO2和MgO的含量较高，经分析SiO2的主要成分是无定性和结晶SiO2，MgO主要以白云石或菱镁矿形式存在，易生成粗大的方镁石晶体，原煤挥发分下降、灰分和水分增加、发热量降低等。由此造成生料易磨性和易烧性较差，煅烧困难，经常出现飞砂料、黄心料，f-CaO高，立升重低，熟料强度低。原料化学成分见表2，原煤工业分析见表3，熟料化学成分见表4。
表2原材料化学成分
表3 原煤工业分析
表4 熟料化学全分析
2.2、预热器结皮堵塞
预分解系统的堵塞大部分在投料后不久、窑操作不正常、热工制度不稳定、系统事故较多、开停窑较频繁时。堵塞部位主要发生在C4、C5筒锥体、下料管及翻板阀内，若发现不及时，有时能从下料管堵到预热器锥体，甚至整个旋风筒。分解炉及其斜坡、连接管道、变形管等也容易因料流不畅造成堵塞。
2.3、窑内结圈结球
每次开窑生产时间不长，在窑筒体的后部有可能听到明显球砸窑皮声音，停窑观察，总能看到高度不等的后结圈，圈体后面总有一个或数个大小不等的球。还发现窑皮变薄，有时大球落到篦冷机上不得不停窑处理。为了应付这种局面，不得已将投料量降低，生产损失较大。
2.4、篦冷机堆“雪人”
当窑况较差的情况下，窑头看火混浊不清，并伴有飞砂料，熟料结粒差，且易于粉化，窑头罩两侧内壁和窑头下料斜坡及易堆结“雪人”，“雪人”在高温下具有很强的粘结力，且堆积速度很快，人工捅堵效果不大，严重时，停窑处理。“雪人” 除了造成篦板烧坏外，还反应在出篦冷机熟料没有得到充分的冷却，影响熟料输送、储存、粉磨及水泥性能。此外，篦板受热变形后，部分高温细料落入冷风室，易使大梁和风室隔板烧坏变形造成篦下各室之间相互串风，熟料冷却效果变差，当漏料量较大时，造成小拉链压死，被迫停窑处理。
2.5、主机设备零停频次高
煤粉计量称经常发生跑煤和断煤现象，熟料冷却机和链斗机故障频繁，停窑频次较高，运转率下降，影响产质量的提高。
3、原因分析
石灰石品位差和煤价上涨，煤质下降，是引起系列问题的根源。如石灰石中有害成分结晶SiO2和方镁石晶体含量较高，且波动较大，影响生料的易磨性和易烧性；熟料KH偏低，硅率偏高，熟料结粒差，且易于粉化；劣质煤的挥发分低、灰分高、发热量低，其着火点温度较高、燃烧速度慢、火焰分散、热力强度低、窑烧成带温度低，造成熟料欠烧、结粒细小而形成飞砂料增多；劣质煤中SO3、R2O的质量分数高，煅烧中SO3和R2O循环富集在窑后部结硫碱圈，在分解炉缩口及C4、C5筒锥部位及下料管中形成结皮，严重时发生堵塞，导致窑内通风不良，还原气氛煅烧，多为黄心料，这种表面呈液相的熟料颗粒，在篦冷机易结料，结前墙，影响篦冷机的安全运行；煤粉计量称跑煤，经常造成窑尾烟室及预热器结皮，严重时会堵塞下料管，烧坏五级内筒。熟料链斗机故障较多，主要是锁片脱落、链斗变形、掉螺栓、链斗小轮脱落、轨道不平整等小故障，需要的检修时间较短，往往不停窑，只是适当减少喂料量、降低窑速、减小风量，待链斗机故障排除后，再恢复正常操作，这种方法，稍一不慎，就会造成篦冷机堆“雪人”，烧坏篦板等现象。
4 技术措施
4.1、优化工艺配方
为了满足新型干法窑的操作特点，合理的配料是关键环节。既要防止生料过于易烧而使结粒粗大，降低二、三次风温，也要防止物料难烧而发生逼火、跑煤及跑生，使系统参数难以稳定在合理范围。根据目前石灰石和燃料的特性，适当提高饱和比和铝氧率，降低硅酸率，以改善物料易烧性，熟料各率值控制指标调整为：KH=0.90±0.02，n=2.5±0.1，p=1.7±0.1。为了达到这一配料方案的要求，我们从离厂20公里的民乐矿山外购优质石灰石，按30%的比例进行搭配。同时要求石灰石预均化堆场尽量增加布料层数，严禁点堆或分段堆料，以提高石灰石质量和均化效果。调整后熟料的化学成分见表5。
4.2、加强原燃材料管理
加强石灰石、原煤、煤矸石供应矿点的监控，采取先化验后进厂的措施，严把远燃材料质量关。同时加强内部堆场的管理，采用分层堆放，平铺竖取的方式进行均化。同时质量管理部门专门配置均化员，负责原燃材料的均化和搭配，及时同化验室沟通联系，提高配料的预见性，稳定生料化学成分，入窑生料CaO合格率由45提高到60%，Fe2O3合格率由50%提高到75%。另外，由于粘土、原煤、煤矸石和硫酸渣都是露天堆放，分较大，在配料库内容易粘库、抽心，经常发生断料现象，一旦断料，质量就会失控，为此，分别在上述四个库内铺设了高分子聚乙烯衬板，解决了断料问题，稳定了配料质量。
4.3、提高生料和煤粉质量
为了改善生料易烧性，适当降低生料细度，细度指标0.2mm筛筛余由≤2.0%调整为≤1.0%，80um筛筛余由≤15%调整为≤12%。煤粉细度由原来的80um筛筛余≤10%提高到≤8%，水分由原来的≤2.5%降低到≤1.5%，以提高煤的燃烧速度，缩短煤粉的燃尽时间，降低不完全燃烧现象发生的程度。
4.4、优化工艺操作
4.4.1、强化预热器系统管理
随着时间的推移及预热器系统经过若干次的检修或多次清堵，系统反复热胀冷缩，内部尺寸严重变形，有时出现烧通现象，尤其是内筒、翻板阀、撒料板经常烧坏，影响内部流场，造成结皮堵塞。为此，我们在检修时对分解炉发生变形最严重的部位进行了换，定期检查更换内筒、翻板阀、撒料板等易损部件，在每次定检时，安排专人清理各级烟道及三次风管内的积料及结皮，检修完毕，及时对预热器系统人孔门、捅料孔、观察孔及热电偶插孔等漏风点进行密封，以减少漏风和系统阻力，确保系统通风顺畅，提高热交换效率。
4.4.2、稳定喂煤量
煤粉计量称跑煤对窑况影响很大，经分析主要原因是煤转子称喂料机搅拌叶片角度太小，并且磨损严重，间隙过大，收尘器管道堵塞所致，尤其是冬季，煤粉流动性差，在管道壁上揭露，也会发生跑煤现象。于是进行了修复改进，增大喂料机搅拌叶片角度，并在叶片磨损部位镀焊耐磨层，疏通收尘器管道，采取煤管保温措施，系统恢复了正常。
4.4.3、调整燃烧器
将喷煤管的中心线由传统的偏移料面位置调整到窑的中轴线上；调整燃烧器内外风比例，内风由原来的100%调整到80%，外风由原来的50%调整到70%；降低煤粉风的用风量，更换煤粉风机，风量比原来降低了10%左右。充分利于二次风，形成完整的再循环火焰，改善煤粉的燃烧条件，提高烧成温度，加速熟料的烧结反应，缓解还原气氛的形成，减少硫、碱在窑内的循环富集，防止预热器结皮或堵塞的发生。
4.4.4、加速熟料冷却
篦冷机采取厚料层操作，料层厚度控制在500mm左右；适当加大篦冷机一、二室冷风机风门开度，合理控制窑头排风机风量；加强风室和锁风阀的维护，减少冷风从该部位漏出风室，同时加强风室之间隔板的密封，以防各风室之间的串风，减小冷风机短路的可能性，以保持各风室有足够的冷风透过料层，提高冷却速度。出篦冷机熟料温度由原来的300℃以上，下降到150-200℃，但温度仍然偏高，仍然威胁着下道工序设备的使用和影响水泥磨的产量。因此，我们又采取措施，在出篦冷机熟料上加入湿排粉煤灰，湿排粉煤灰水分15-20%，通过湿排灰与高温熟料的混合，依靠湿排灰中水分的蒸发来降低熟料的温度，同时对湿排灰进行烘干，节约了湿排灰烘干用煤。如果采用湿矿渣效果将更为理想。
4.4.5、优化窑的操作
通过实践摸索，不断总结适合本系统的操作方法，在开始投料时，要保证系统蓄有足够的热量，待窑况稳定后再加料，而且稳定加料速度，证入窑生料能够充分分解和煅烧。按照先调风煤，后调窑速的原则，严格控制窑速、拉风、投料量和喂煤量的匹配，严格执行“薄料快烧”的煅烧制度，使燃料得以充分燃烧，减少化学和机械不完全燃烧程度，提高熟料煅烧温度。正常时系统操作控制参数见表6。
4.5、改进部分工艺设备
4.5.1、改进预热器下料口结构
将C4筒入分解炉的下料口提高1.5m，并安装撒料盒，提高物料的悬浮效率和料气热交换率，消除煤粉不完全燃烧和冲料形成欠烧还原性物料，遏制窑内结球结圈现象。
4.5.2、改进篦冷机风室隔板及小拉链跑道
篦冷机一、二室风室隔板采用耐高温材料喷涂，风室横梁浇灌浇注料保护层，防止变形烧坏；小拉链底部铺设钢轨做跑道，减小运行阻力，提高运行效率。
表5 熟料化学全分析
表6 中控操作控制参数表
4.5.3、改造熟料链斗机
熟料链斗机原设计长度为141米，由于设备负荷大，磨损严重，故障频繁，我们将此链斗机改为两段，并重点加强一段链斗机的维护好保养，确保运转率达到95%以上，减少了故障停车对窑的影响。
4.6、强化设备管理，减少开停窑次数
回转窑频繁的开停车，不但影响熟料产质量，而且对保护窑皮和耐火材料极为不利，会造成不必要的能耗浪费。通过加强设备管理，加强三级巡检制度的落实，建立技术负责制和包机负责制，做到计划停车维修，确保检修质量，减少机电设备和工艺故障的发生率。
5、效果
通过以上措施，窑况明显改善，主机运转率明显提高，预热器结皮堵塞及篦冷机堆“雪人”现象也明显减少，窑内不再结圈滚球，耐火材料安全运行得到了保障，出窑熟料外观呈深黑色，散料少，结粒细小、密实、均齐，并且很少有黄心料和飞砂料，立升重平均为1250g/L。熟料产质量有较大提高，台时由40t/h提高到42.5t/h，增幅6.3%，熟料强度由50MPa提高到53Mpa，增幅6.0%。
6、体会
实现新型干法窑系统的安全稳定运行、优质高产低耗，关键要处理好原燃材料、配料、操作这些因素的影响，从“人、机、料、法、环”入手，综合考虑，全面处理，理清系统的每一个环节，不断优化工艺参数，统一操作方法，强化系统稳定和平衡，避免窑况大幅度波动，稳定窑的热工制度，提高窑的快转率。同时在强化管理的基础上善于总结、敢于改进和尝试，消除工艺故障，保持较高的运转率，定能取得良好的经济效益。
目前烧成系统还尚存一些问题，一是生料再循环系统的电动三通阀一直不灵活就弃之没用，很难掌握投料和拉风的同步操作，影响系统的稳定；二是篦冷机虽然采取了一些措施，但冷却效果不太明显，出篦冷机熟料温度仍然偏高，不利于提高熟料易磨性及充分发挥其强度优势。正在积极寻找改进途径。
作者：何耀海，刘萧霏，王来喜
来源：兰州红古祁连山水泥股份有限公司
