浅谈窑水泥煅烧中的新技术及应用

浅谈窑水泥煅烧中的新技术及应用
【摘要】窑水泥煅烧是生产水泥工艺中一个重要的环节，窑水泥煅烧所用的技术直接影响了水泥的产量和质量。

本文简单地分析了当前国内过所用的窑水泥煅烧技术，分析了新型窑水泥煅烧技术的优点，并以硫酸铝水泥煅烧技术为例，新型煅烧技术应注意的问题。

【关键词】水泥煅烧；新技术；应用
1 国内外窑水泥煅烧技术的发展
1.1 湿法及半干法煅烧技术
世界上用回转窑煅烧水泥是在1884年。

我国于1906年在河北省唐山市建成第一台回转窑，以后又相继在大连、上海、中国、广州等地建立了回转窑水泥厂。

因湿法窑生产其生料均匀性好，熟料质量高且均匀稳定，在20世纪60年代，湿法生产占主要地位。

随着湿法窑向大型化方向发展的过程中，出现了不少新问题，如大型湿法窑尾排出的粉尘激增，必须要加设收尘器；熟料的电耗也随着规格的增大而猛增；窑衬寿命缩短，设备的运输等等。

1928年出现的立波尔窑是回转窑干法生产的重大发展，热耗比原来降低50%以上。

但立波尔窑篦式加热机运转事故较多，料球在加热机上加热不均匀，要求原料成球性能好，故限制了这种窑型的发展。

1.2 新型干法水泥煅烧技术
1.2.1 悬浮预热器煅烧技术
20世纪50年代初期德国研制成功悬浮预热窑，使原来在窑内以堆积状态进行的物料预热和部分碳酸盐分解过程，移到悬浮预热器内以悬浮状态进行，呈悬浮状态的生料粉与热气流充分接触，气固相接触面积大，传热速度快，有利于提高窑的生产能力，降低熟料烧成热耗。

因此，20世纪60年代后期国际上大都兴建了悬浮预热器窑，悬浮预热器窑在当时占主导地位。

1.2.2 窑外分解窑煅烧技术
20世纪70年代初，国际上出现了窑外分解新技术，减轻窑内煅烧带的热负荷，缩小了窑的规格，减少了单位建设投资，窑衬寿命延长，减少了大气污染。

预分解窑是在悬浮预热器窑基础上发展起来的，是悬浮预热器窑的更高阶段，是继悬浮预热器窑发明后的又一次重大技术创新。

这一技术的优越性已得到世界的公认。

到20世纪70年代末，世界工业发达的国家都基本上将预热器窑转向预分解窑，一些发展中国家新建或扩建大、中型水泥厂也都采用预分解新技术。

50多年来，伴随预分解窑诞生与发展，新型干法水泥生产技术发展愈加成熟，同时新型干法水泥技术向水泥生产全过程发展。

随着预分解技术日趋成熟，各种类型的旋风预热器与各种不同的预分解方法相结合，发展成为许多类型的预分解窑，悬浮预热窑的发展优势逐渐被预分解窑所替代。

但是，悬浮预热窑是预分解窑的母体，预分解窑是悬浮预热窑发展的更高阶段，至今各种新型旋风预热器在预分解窑发展的同时，仍在继续发展完善，并发挥着重要作用。

随着悬浮预热和预分解技术日益成熟，同它们配套的耐热、耐磨、耐火、隔热材料，自动控制，环保技术等全面发展和提高，使新型干法水泥生产的各项技术经济指标得到进一步提高，生产工艺得到进一步优化，环境负荷进一步降低，并且成功研发降解利用各种替代原燃料及废弃物技术，以新型干法生产为切人点和支柱，水泥工业向生态环境材料型产业转型。

新型干法水泥生产，就是以悬浮预热和预分解技术为核心，把现代科学技术和工业生产最新成就，例如：原料矿山计算机控制网络化开采，原料预均化，生料均化，挤压粉磨，新型耐热、耐磨、耐火、隔热材料以及IT技术等广泛应用于水泥干法生产过程，使水泥生产具有高效、优质、节约资源、清洁生产等优点，并符合环境保护要求和大型化、自动化、科学管理特征的现代化水泥生产模式。

2 新型水泥煅烧技术的优点
2.1 设备生产趋于大型化
生料磨、水泥磨等主机设备向大型化发展水泥工业向大型化发展，配套的主机设备（如生料磨、水泥磨等）势必趋于大型化，并出现了一些新技术、新设备，如挤压磨和立磨（辊式磨）的使用，使水泥粉磨技术发展到了一个新的阶段。

另外，原、燃料预均化技术和生料、水泥的空气搅拌均化技术的采用，使水泥的质量可以与湿法回转窑的质量相媲美。

2.2 过程监控趋于精细化
原来的立窑煅烧变成了由预热器、分解窑、回转窑和冷却机组成的水泥熟料烧成系统，由原来的凭经验操作变为全部采用计算机控制，提高了水泥生产过程的自动化水平。

工艺过程更加精细化，监控点及工艺参数、设备运行参数等较立窑工艺大量增加，提高了过程的控制精度，稳定控制了最终产品的质量。

2.3 控制趋于自动化
随着自动化程度的提高，配料、粉磨、烧成、水泥制成、包装等主要过程全部实现了计算机控制系统和工业电视在中央控制室的监控、操作，取消了现场岗位工，车间或工序只设巡检工。

巡检工没有调整工艺参数的权利，只是发现问题向中控室报告，由中控室负责调整，减少了控制的随意性。

3 新型煅烧技术应注意的问题——以硫酸铝水泥煅烧技术为例
3.1 严格控制工艺参数
硫铝熟料的烧成温度比普硅熟料的烧成温度低100℃，同时，硫铝熟料的液相量仅为5%，而普硅熟料的液相量在20%～30%，普硅熟料入窑生料的CaCO3，分解量为生料的85%以上，而硫铝熟料的入窑生料的CaCO3分解量为生料的45%，这说明硫铝生料在分解炉中分解所需热量比普硅生料分解所需热量少一半，因此，分解炉用煤相应减少一半。

根据实际操作分解炉用煤量应在30%为宜，否则会使分解炉温度过高，过多过早产生液相，结堵管路，造成通风不畅；分解炉内物料受浮力小于重力，产生塌料，同时温度过高，窑内产生大球，造成窑内通风不良，形成还原气氛，石膏分解，跑硫，造成fCaO高，熟料强度低，最终导致水泥急凝。

但是在实际操作过程中，特别是烧普硅熟料改烧硫铝熟料时，看火工的操作方法难以改变，仍按普硅熟料的煅烧操作方法进行操作，会走入误区。

如见到fCaO高，认为窑尾生料分解不足，加大分解炉用煤，其实恰恰相反，用煤越多，温度越高，分解的不仅是碳酸盐，石膏也分解，同样增加fCaO的量，造成温度越高fCa0也越高的恶性循环。

3.2 控制生料下料量
生料下料量应控制在40～50t/h，不能小于40t/h，否则会产生塌料。

主要原因是硫铝生料在分解炉中产生的气体比普硅生料产生的气体少46%，低于40t/h，会产生塌料。

3.3 严格控制熟料的立升重
熟料立升重控制在800～900g/L。

立升重是判断烧结程度的重要依据之一。

在烧硫铝酸盐熟料时忌烧高立升重，否则会造成跑硫。

在烧普硅熟料时，立升重越高，温度越高，熟料烧结越致密，但是在烧硫铝酸盐熟料过程中，液相仅有5%，比普硅熟料少4/5，同时结粒细小，颜色发黄，呈粉状较多，但并不是欠烧料，因此应通过控制立升重来防止温度过高造成过烧而产生急凝矿物。

3.4 改变传统的看火方法
过去看火工在窑头看火，主要观察窑内火焰形状，火焰颜色要明亮，基本看不到黑火头，窑前发亮，结粒细小均齐，带料高度较高，这是普硅熟料的观察方法。

但生产硫铝酸盐水泥熟料，由于烧成温度较普硅熟料低100℃，在看火方法上要彻底改变，窑前不能发亮，而应有点发暗，火焰不是那么有力，黑火头较长；结粒细，有粉料生成，窑带起料子的高度要比煅烧普硅熟料低得多，有点象普硅料跑黄料的样子，但不能跑黄料；看火要勤；料子出窑温度要低，不能有大块粘结料出现，否则温度过高，造成过烧，影响熟料质量。

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【参考文献】
[1]周惠群.水泥煅烧技术及设备[M].武汉理工大学出版社，2006.
[2]叶旭初.喷旋管道式分解炉内燃烧、分解过程的CFD模拟[J].南京工业大学学报，2006（01）.。