白水泥節(jié)能初探
白水泥熟料的化學(xué)成分和煅燒特點(diǎn)使其燒成能耗要較燒制普通水泥熟料高30%以上,因此,生產(chǎn)白水泥的經(jīng)濟(jì)效益在一定程度上還取決于其能耗指標(biāo)。對(duì)于小型干法中空窯來(lái)說(shuō),提高快轉(zhuǎn)率、增加臺(tái)時(shí)產(chǎn)量是降低白水泥燒成能耗的有效途徑?;剞D(zhuǎn)窯快轉(zhuǎn)率是指生產(chǎn)過(guò)程中窯速達(dá)到合理確定的快轉(zhuǎn)范圍的時(shí)間與總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間之比??燹D(zhuǎn)率高表明窯的熱工制度穩(wěn)定,臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高,燒成熱耗則降低。從我廠生產(chǎn)實(shí)踐看,快轉(zhuǎn)率從60~70%提高到80%以上便可收到明顯的節(jié)能效果(見(jiàn)表),一年可節(jié)約重油200余噸,價(jià)值4萬(wàn)元。我廠φ1.4/1.15×25米干法中空窯快轉(zhuǎn)率與熟料熱耗的關(guān)系見(jiàn)圖,線段表明快轉(zhuǎn)率達(dá)80%以上則熱耗下降幅度尤為顯著。
在此,談?wù)勎覀內(nèi)绾翁岣呖燹D(zhuǎn)率、降低白水泥能耗的體會(huì)。
1 制備易燒生料
易燒性好的生料在煅燒過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)快而完全,液相粘度適中,可以明顯加快物料分解速度,減輕燒成帶熱負(fù)荷,提高窯速。
制備易燒生料的主要措施是:
1.降低硅酸率,保持適中的鋁含量
生料易燒性和率值有著直接的關(guān)系。因?yàn)榘姿嗍炝系暮F量極少,液相量少,飽和比、硅酸率雙高的生料很耐火,窯速難以提高,造成熱耗偏高。我廠為了保證白水泥的白度與強(qiáng)度,熟料飽和比保持在0.92以上,由于原材料的原因,配料時(shí)硅高鋁低,硅酸率一度高達(dá)5.5以上,生料很耐火,煅燒時(shí)“黑影”快速涌進(jìn)燒成帶,fCaO含量猛增,增加燃料用量也無(wú)濟(jì)于事,只得放慢窯速,燒成油耗高達(dá)300千克/噸以上。針對(duì)這種情況,我廠選擇了一種SiO2含量稍低、Al2O3含量略高的原料,控制熟料硅酸率在4.5以下,鋁氧率提高到18~20,生料就顯得比較好燒,可提高和穩(wěn)定窯速,“黑影”位置易控制,燒成油耗隨即下降,當(dāng)月節(jié)油8%左右。我們體會(huì)到降低硅酸率、控制鋁含量適中的配料方案易燒性較好,很適應(yīng)白水泥的煅燒特點(diǎn)。
2.采用復(fù)合礦化劑
氟、硫復(fù)合礦化劑在高溫下對(duì)液相粘度變化的影響很大,可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,明顯降低礦物生成溫度,改善晶格的形成及晶體性質(zhì),對(duì)于減輕燒成帶熱負(fù)荷具有良好的作用。從1988年初開(kāi)始我廠在白水泥生料中摻入1~1.5%的氟、硫復(fù)合礦化劑進(jìn)行試生產(chǎn),結(jié)果表明,在煅燒油壓下降0.5~1.0兆帕的情況下,窯速可加快0.1~0.2轉(zhuǎn)/分,燒成油耗平均下降5%,而且熟料中C3S/C2S值增大到3.5以上,白度也有所提高,效果比單獨(dú)使用螢石為佳。
2 提高一次風(fēng)溫,加強(qiáng)風(fēng)油配合
白水泥熟料的燒成溫度高達(dá)1550℃以上,而且要求快燒急冷,故在煅燒時(shí)要力求保持完整的高溫短火焰,增強(qiáng)燒成帶熱力強(qiáng)度,使回轉(zhuǎn)窯保持較高的窯速。火焰拉長(zhǎng)不但影響熟料質(zhì)量,而且會(huì)使火焰溫度下降,影響燒成帶發(fā)熱能力。為了形成短而有力的高溫火焰,我廠在燒成帶筒體上方安裝了一次空氣預(yù)熱罩,利用窯體散熱把一次風(fēng)溫從40℃提高到120℃,并適當(dāng)增大了一次風(fēng)比例,強(qiáng)化了風(fēng)、油配合,加快燃燒速度,提高了火焰溫度,形成理想的火焰形狀,燃料熱能釋放集中,創(chuàng)造一個(gè)較短的高溫場(chǎng)。
從回轉(zhuǎn)窯整個(gè)熱平衡系統(tǒng)來(lái)看,一次風(fēng)溫的提高使帶入窯內(nèi)的顯熱增加,提高了熱總收入量。我們體會(huì)到利用窯體散熱提高一次風(fēng)溫為回轉(zhuǎn)窯快轉(zhuǎn)創(chuàng)造了有利條件,是一項(xiàng)簡(jiǎn)便有效的節(jié)能措施。
3 改善窯頭窯封
干法中空窯是個(gè)弱負(fù)壓系統(tǒng),對(duì)于白水泥熟料的燒成來(lái)說(shuō),改善窯頭密封的意義不僅在于隔絕外界冷空氣入窯,而且還隔絕漂白產(chǎn)生的水蒸汽入窯。窯頭漏風(fēng)和水蒸汽入窯會(huì)明顯降低火焰溫度,對(duì)窯的快轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利影響,增大了燃料消耗。為了改善窯頭密封,我廠重新設(shè)計(jì)了窯頭罩,使窯頭漏風(fēng)量減少了90%,并把敞開(kāi)式的下料舌頭改成封閉式的下料管,下料口與漂白機(jī)筒壁的間距不大于10厘米,下料過(guò)程中由于熟料的阻隔,有效地隔絕了漂白水蒸汽通過(guò)下料管入窯,保證了燒成制度的穩(wěn)定。
4 掌握基本操作要點(diǎn)
回轉(zhuǎn)窯快轉(zhuǎn)率與看火工的操作技術(shù)水平有密切關(guān)系。一般說(shuō)來(lái),看火工的主動(dòng)性、預(yù)見(jiàn)性較強(qiáng)、操作經(jīng)驗(yàn)豐富,窯的快轉(zhuǎn)率就較高。在操作過(guò)程中看火工要勤觀察、善判斷,既能根據(jù)窯情的變化及時(shí)調(diào)整操作參數(shù),也能根據(jù)生料、熱工等參數(shù)對(duì)未來(lái)一段時(shí)間的窯情作出判斷,確定下一步的操作措施。
具體地說(shuō),要保持較高的快轉(zhuǎn)率,看火工必須掌握三個(gè)基本操作要點(diǎn):
1.控制窯尾溫度
在操作過(guò)程中,看火工在保持1550℃燒成溫度的同時(shí)應(yīng)注意控制窯尾溫度的穩(wěn)定,尾溫發(fā)生較大波動(dòng)會(huì)對(duì)窯內(nèi)整個(gè)熱分布直接產(chǎn)生不利影響。尾溫過(guò)低表明窯的預(yù)燒能力不足,將使燒成帶出現(xiàn)一個(gè)熱負(fù)荷劇增的循環(huán);尾溫偏高則說(shuō)明風(fēng)、煤(油)配合不當(dāng),熱能分散,一部分燃料已越出燒成帶燃燒,即看火工所說(shuō)的“火燒到后面去了”,不但降低了燒成帶熱力強(qiáng)度,增大燃料消耗,而且也使煙氣帶走熱大為增加。對(duì)于干法中空窯來(lái)說(shuō),通常的問(wèn)題是尾溫偏高。以我廠為例,當(dāng)窯尾溫度高于650℃時(shí)燒成油耗開(kāi)始上升;700℃以上則燒成帶溫度下降,窯速減慢,油耗劇增;尾溫控制在550~600℃時(shí)燒成狀況較理想。造成尾溫偏高的主要原因是火焰拉長(zhǎng)、窯內(nèi)結(jié)圈,操作時(shí)可采取減少二次風(fēng)、提高一次風(fēng)溫和油溫、改變噴油嘴霧化角、變動(dòng)火點(diǎn)位置勤燒圈根等措施可以有效地控制窯尾溫度的穩(wěn)定。
2.控制“黑影”位置
在煅燒白水泥熟料時(shí)控制“黑影”處于較前位置是有利的。在生料成分穩(wěn)定的情況下,看火工應(yīng)大膽加快窯速,有意識(shí)地把“黑影”拉向窯頭,以短而有力的高溫火焰快燒,形成短燒成帶、短窯皮。實(shí)踐證明,這種操作方法可以提高燒成帶的熱力強(qiáng)度,提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,節(jié)能效果比較明顯。必須強(qiáng)調(diào),控制“黑影”位置前移應(yīng)具備兩個(gè)條件:一是制備成分穩(wěn)定的易燒生料,二是形成高溫短火焰,否則易造成生燒、欠燒,升重偏輕,影響熟料質(zhì)量。
3.控制料層厚度
控制窯內(nèi)合理的料層厚度是穩(wěn)定窯內(nèi)熱工制度、提高快轉(zhuǎn)率的一個(gè)重要方面。料層時(shí)薄時(shí)厚會(huì)使燒成帶負(fù)荷發(fā)生劇變,導(dǎo)致熱工制度的紊亂,甚至造成惡性循環(huán),影響窯的快轉(zhuǎn)率。窯內(nèi)合理的料層厚度應(yīng)根據(jù)該窯最高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、火焰的物理性質(zhì)(溫度、形狀、長(zhǎng)度)等因素來(lái)確定。穩(wěn)定料層厚度的主要措施是穩(wěn)定喂料量,喂料量與窯速同步調(diào)整。在控制兩端溫度時(shí)不要盲目變動(dòng)喂料量,應(yīng)著眼于風(fēng)、煤(油)配合及火焰的調(diào)整??椿鸸ひ朴谠谏a(chǎn)實(shí)踐中摸索窯速與喂料量的合理配合關(guān)系,保持適當(dāng)?shù)牧蠈雍穸?,以保證熱工制度的穩(wěn)定。
5 結(jié)論和體會(huì)
提高干法中空窯快轉(zhuǎn)率可以使白水泥能耗進(jìn)一步下降,實(shí)踐證明快轉(zhuǎn)率從60~70%提高到80%以上可節(jié)約燒成重油10~20%。若把快轉(zhuǎn)率穩(wěn)定在85~90%就可望將白水泥熟料的熱耗控制在10500千焦/千克左右。在目前條件下,這是白水泥節(jié)能的有效途徑之一。
提高快轉(zhuǎn)率的先決條件是增強(qiáng)窯的發(fā)熱能力、穩(wěn)定窯內(nèi)熱工制度。改善生料易燒性、提高一次風(fēng)溫、加強(qiáng)風(fēng)煤(油)配合、改善窯頭密封等技術(shù)措施可以減輕窯內(nèi)熱負(fù)荷、提高火焰溫度,有利于窯的快轉(zhuǎn)。對(duì)看火工來(lái)說(shuō),控制窯尾溫度和“黑影”位置、保持適當(dāng)?shù)牧蠈雍穸仁欠€(wěn)定窯內(nèi)熱工制度、提高快轉(zhuǎn)率的基本操作要點(diǎn)。
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