再论新型干法回转窑的设计与增产节能
——NSP窑设计、结构参数优化和推广节能新窑型
南京邦齐建材设备工程有限公司梁镒华
摘要：目前国内新型干法水泥生产工艺、技术装备和系统控制已日趋成熟，窑系统产量大幅提高。NSP窑斜度、转速、窑内物料停留时间、平均负荷率和装机功率等设计参数逐步得到优化。笔者采集一些最新实际生产数据结合国内Φ4.0×60m窑产量2000t/d时的生产实践和研究成果为切入点捏合建立一个表征性数学模型，经过进一步对国内外厂商的大量设计方案进行详实计算和分析比较，探索设计参数间变化规律和对能耗的影响，进而在设计方案的优化中找到了全新的节能新窑型——二支承新型超短窑的设计方案型谱。
关键词：新型干法回转窑、新型超短窑、斜度、转速、停留时间、窑内物料负荷率、装机功率、节能、单位有效容积产量
目前国内新型干法水泥工艺技术装备和系统控制技术已趋成熟，窑系统产量大幅提高，回转窑的设计、操作参数在生产实践中逐步得到了优化。笔者采集了一些最新实际生产数据，以国内前期对日产量2000t的Φ4.0×60m窑的生产实践和研究成果为切入点，捏合建立其一个表征性的数学模型，使窑的设计技术参数的计算和进行详尽的技术经济及节能方案分析比较成为可能。通过详实的计算和方案分析研究来探索NSP窑设计结构参数间的影响规律，从而指导我们的设计方案优化工作。“前文”的工作提高了我们对NSP窑设计中设计、结构参数的合理选择的重要性认识并提出“大斜度、小长径比”的节能优化设计方向。下面我们再对近年来国内外厂商的窑型技术方案作进一步详细计算和分析研究，并对方案做简单分析评述和补充论证，进而探索设计参数优化方向和增产节能效果更佳的新窑型。
1、NSP窑技术方案分析简评
1.1日产2000～2500吨国内外厂商新型干法回转窑设计参数及节能分析比较（见表一）
（1）方案1：Φ4.0×60m斜度3.5％三支承窑是国内使用最多的传统窑型，二十多年来随着NSP 窑生产工艺，装备技术进步，产量由2000t/d向3000t/d冲击，但是随着产量不断提高，窑设计、结构参数不尽合理的矛盾日益显现。该窑结构参数：长径比15、斜度3.5％和最高转速3.9r/min物料停留时间为22.4分钟，3000t/d时运行负荷率偏高为7.5％左右，窑内物料量约为49.7t，单位容积物料重量81kg，相对而言，呈现为中料层的中速烧成状态。单位熟料物料运动功耗偏高为1.69kwh/ t·cl。窑内物料运动功耗为211.5 kwh/h，计算所需装机功率约为339kw，原配315kw已显不足；如果进一步提高产量至3200t/d时，建议：1、提高转速至4.6min，2、传动功率加大为360kw。
（2）方案2：Φ4.0×60m斜度4％是南京院提出的窑型。由于加大了斜度，产量为3000t/d，转速为3.9r/min时，与方案1相比较，负荷率降1％，物料量减少6.7t，单位容积物料量减少11kg，物料停留时间为19.5分钟，比方案1缩短约3分钟，呈现为薄料层快速烧成状态。物料运动功耗仅为183.4kwh/h，计算所需装机功率为294kw，原配280kw略显不足。单位熟料物料运动功耗为1.47kwh/ t·cl，比方案1节能13％左右，装机功率减少35kw。若提产3200t/d时建议装机功率315kw，单位有效容积产量可进一步提高到5.2t的先进水平。
（3）方案3：Φ4.0×43 m小斜度3.5％二支承超短窑系KHD供货。由于长径比为10.75，窑体大大缩短，设备重量大为减轻。2000d/t时，正常窑速为2.5r/min时，负荷率偏高为7.7％，窑内物料量最少仅为36.6t但单位容积物料量高（84kg），物料停留时间为25分钟左右，相对呈中厚料层慢速烧成状态。但由于窑内物料量少、转速低，使物料运动功耗降低，单位熟料运动功耗仅为1.20kwh/t·cl，比方案1节能28％左右，计算2200t/d时装机功率为184kw，单位有效容积产量达到5.0t/m3·d的先进水平。
（4）方案4：Φ3.9×58m斜度4.0％三支承窑系MIH（日）报价资料。该窑设计结构参数配置：长径比14.9、斜度4.0％、高转速3.4r/min，2200t/d时运转负荷率低（≤6％），单位容积物料量仅为65.1kg，窑内物料量少（～36t），停留时间为22.2min,属薄料层中速烧成状态。单位熟料运动功耗为1.46kwh/t·cl，与方案1比节能14％左右，装机功率210KW配置偏小，限制了窑产能的提高，有效容积产量3.9t/m3·d太低。
（5）方案5：Φ3.95×56m斜度4.0％为FLS·顺昌资料。该窑设计结构参数配置：小长径比14.2、斜度4.0％、2000t/d时转速偏低（2.9r/min），运行负荷率较低（6.7％左右）窑内物料量少（～40.3t），单位容积物料量较少72.7kg，停留时间约为24.8min，属中薄料层慢速烧成状态。单位熟料运动功耗为1.39kwh/t·cl，与方案1比节能18％左右，装机功率225KW，能满足窑产量在2400t/d的需要，有效容积产量4.3t/m3·d偏低。
（6）方案6：Φ3.7×58m斜度3.5％为宇部（日）报价资料。该窑长径比大（15.7）斜度小（3.5％）2200t/d时最高转速低（2.9r/min）物料停留时间长（31.7min）运行负荷率高（9.6％）窑内物料量多（～51.7t），单位容积物料量多（104kg）,属厚料层慢速烧成状态。单位熟料物料运动功耗高（1.78kwh/t·cl），与方案1比多耗能5％左右，装机功率250KW偏小，只能满足窑产量在2400t/d左右的需要。单位容积产量4.4t/m3·d偏低。
（7）方案：Φ4.0×42m斜度3.5％为KHD鲁南报价资料。该窑体短，重量轻，高转速3.20r/min物料停留时间短（19.1min），2600t/d时运行负荷率高（7.9％），窑内物料量少（36.6t）但单位容积物料量较高（85.5kg）, 属中厚料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗低（1.18kwh/t·cl），与方案1
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表一 日产2000～2500吨国内外厂商新型干法回转窑设计参数及节能分析比较
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比节能30％左右，装机功率230KW可满足2600t/d以上的需要。单位有效容积产量可达到6.1t/m3·d 的国际先进水平。
（8）方案8：Φ3.8×40m斜度3.5％为KHD新疆报价资料。该窑体最短，容积最小，重量最轻，高转速3.5r/min，物料最短停留时间17.6min，2600t/d时运行负荷率较高（8.5％），窑内物料量最少（33.5t）但单位物料量最高为92.3kg，属厚料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗约1.20kwh/t·cl，比方案1节能29％左右，配置装机功率250KW可满足2600t/d以上的需要。单位容积产量最高达7.2t/m3·d以上是否带有探索性？值得研究。
1.2日产4000～5000吨国内外厂商新型干法回转窑设计参数及节能分析比较（见表二）
（1）方案1：Φ4.8×74m、斜度3.5％系天津院（TC）窑型。该窑大长径比（15.4）、小斜度（3.5％）。6000t/d时窑速4.0r/min、物料停留时间为22.3min、负荷率适中（8.3％）、窑内物料量较多（99t）、单位有效容积物料量适中（90kg），呈中料层中速烧成状态。单位熟料物料运动功耗偏高（1.72KW/t·cl），所配装机功率710KW，能满足6200t/d以上时的需要，单位有效容积产量可由目前的5.5t/m3·d进一步提高到5.7t/m3·d以上的国际先进水平。
（2）方案2：Φ4.8×74m、斜度4.0％系南京院（NC）窑型。该窑大长径比（15.4）、中斜度（4.0％）。6000t/d时窑速4.0r/min。与方案1比物料停留时间缩短约3min、负荷率减小1.1％、窑内物料量减少13t、单位有效容积物料量减少11kg，呈薄料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗1.5KW/t·cl，比方案1节能13％左右，装机功率减少80KW，所配装机功率630kw能满足6300t/d时的需要，单位有效容积产量可由目前的5.5t/m3·d进一步提高到5.8t/m3·d的国际先进水平。
（3）方案3：Φ5.2×60m斜度3.5％为南京院新开发的二支承超短窑。该窑高转速3.5r/min，物料停留时间为19.3min，6000t/d时负荷率低（7.3％），窑内物料量较少（85t），单位容积物料量少（79kg），呈薄料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗低（1.31kwh/t·cl），比方案1节能24％左右，考核产量5300t/d，系统整合后应能达到6000t/d以上，所配装机功率800kw太高，建议改为600KW即可，单位有效容积产量可达5.6t/m3·d以上的国际先进水平。
（4）方案4：Φ5.0×55m斜度3.5％二支承超短窑台湾花莲系KHD供货。该窑正常操作转速2.5r/min，物料停留时间约为25min左右，2000t/d时负荷率大（9.7％），窑内物料量较多（94t），单位容积物料量高（105kg），呈厚料层慢速烧成状态。但由于窑有效容积小（890m3）单位物料运动功耗仅为1.23kwh/t·cl，比方案1节能28％左右，考核产量5250t/d时单位有效容积产量达5.8t/m3·d为国际先进水平。
（5）方案5：Φ5.2×61斜度3.5％二支承超短窑京阳系KHD供货。该窑最高操作转速3.5r/min，物料停留时间约为19.3min，负荷率7.8％，窑内物料量相对较少（91t），单位容积物料量较少（85kg），
南京邦齐建材设备工程有限公司表二日产4000～5000吨国内外厂商新型干法回转窑设计参数及节能分析比较
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呈中薄料层快速烧成状态。1992年12月后产量能达到6400t/d，计算装机功率为586kw，原配装机功率800KW过大。单位物料运动功耗为1.31 kwh/t·cl，节能24％左右，单位有效容积产量达5.9t/m3·d 为国际先进水平。
（6）方案6：Φ4.7×74斜度4.0％系冀东引进日本IHI技术装备。窑产量4000t/d时，高转速2.8r/min，物料停留时间约为28.4min，负荷率7.4％，窑内物料量适中（84t）呈薄料层慢速烧成状态。物料运动功耗适中，但配置装机功率395kw太小，计算装机功率为412kw，将直接影响窑产能提高，其单位有效容积产量3.8～4.2t/m3·d太低。建议改装机功率为530kw，满足5000t/d产量的需求。
（7）方案7：Φ4.7×75斜度4.0％系宁国引进日本MHI技术装备。设计产量4000t/d，窑最高转速4.0r/min，物料最短停留时间约为20min，5000t/d时负荷率6.5％，窑内物料量少呈薄料快烧状态。物料运动功耗适中，装机功率530kw足以满足5000t/d产量的需要，其单位有效容积产量4.7t/m3·d。
1.3本公司（BQ）推荐的的节能优选方案
经过技术方案计算、分析、研究和优化探索，推荐二支承节能新窑型方案型谱如下：
（1）新型超短窑大斜度、中窑速、薄料层快速烧成的技术方案（表一方案10和表二方案10）表一方案10：日产2500t的Φ4.2×48m二支承新型超短窑。该窑大斜度（4.0％）、中窑速（3.0r/min），停留时间19.2min，3000t/d时负荷率7.2％、物料量适中（42.5t）、单位有效容积物料量较少（78.1kg），呈中料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗仅1.11kw，单位有效容积产量高达5.5t/m3·d的国际先进水平。和方案一相比容积小、产量高，节能34％左右，装机功率减小65kw。建议配置装机功率250kw，留有再增产余地。
表二方案10：日产5000t的Φ5.2×60二支承新型超短窑。该窑大斜度（4.0％）、中窑速（3.0r/min），停留时间19.2min，6000t/d时负荷率7.4％，物料量较少（85t），单位有效容积物料量较少（80kg），呈薄料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗仅1.11kw，单位有效容积产量高达5.7t/m3·d国际先进水平。与方案1比：容积小、产量高，节能35％左右，装机功率减少210kw。建议装机功率500kw，留有再增产余地。
（2）新型超短窑，大斜度、小长径比、中低窑速、中薄料层、快速烧成的技术方案（表一方案11和表二方案11）
表一方案11：日产2500t的Φ4.2×45m二支承新型超短窑。该窑大斜度（4.0％），小长径比（10.7）、中低窑速（2.8r/min）、停留时间19.3min，2800t/d时负荷率7.2％、物料量较少（～40t）、呈中料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗最低（1.04KWh），单位有效容积产量高达5.5t/m3·d的国际先进水平。与方案1：容积小、产量高、节能38％左右，装机功率减少85KW。建议装机功率230kw，留有再增产余地。
表二方案11：日产5000t的Φ5.2×56m二支承新型超短窑，该窑大斜度（4.0％）、中低窑速（2.8r/min），停留时间19.2min，5800t/d时负荷率7.7％，物料量较少（82.6t），单位有效容积物料量较少（84kg），呈中薄料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗最低（1.04kw），单位有效容积产量高达5.9t/m3·d国际先进水平。与方案1比：容积小、产量高，节能40％左右，装机功率减少260kw。建议配置装机功率450kw，留有再增产余地。
（3）三支承窑推荐大斜度、小长径比、中窑速、薄料层、快速烧成的技术方案（表一方案9和表二方案9）
表一方案9：日产2500t的Φ4.0×56m窑。该窑大斜度（4.5％）、中窑速（3.3r/min）、停留时间19.1min、3000t/d时负荷率6.8％、单位有效容积物料量少（73.9kg）、呈薄料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗为1.21kwh，单位有效容积产量高达5.3t/m3·d的国际先进水平，装机功率270kw。比方案1减少45kw，节能28％左右，也达到目前KHD新型超短窑的节能先进水平。
表二方案9：日产5000t的Φ4.8×68m窑，该窑大斜度（4.5％）、小长径比（14.2）、中窑速（3.3r/min），停留时间19.3min，5800t/d时负荷率7.6％，单位有效容积物料量少（81kg），呈薄料层快速烧成状态。单位熟料物料运动功耗为1.21kw，单位有效容积产量高达5.8t/m3·d国际先进水平。建议装机功率510kw，比方案1减少200kw，节能30％左右，比目前KHD超短窑节能指标（24~28%）还先进。
2、对NSP窑设计技术参数补充说明的几个问题
2.1关于停留时间、最高窑速和料层厚度烧成状态的不同选择
生料从入窑到烧成熟料排出窑口为物料在窑内的停留时间，我们以高产量高转速时物料停留时间的长短来判别窑的烧成速度的快慢状态。过去统计资料NSP窑物料停留时间为25～30分钟，而根据前期技术引进国外公司报价和国内生产实践情况已经有所变化如：日本宇部2000t/d报价技术参数计算停留时间＞30分钟；FLS报价资料计算为25分钟左右；MHI报价资料计算为22～23分钟，KHD报价资料计算均＜20分钟。从国内实践：Φ4.0×60m、斜度3.5％、产量2000t/d时，物料停留时间在30分钟左右，产量提高到2900t/d时，停留时间为22.4分钟左右；而Φ4.0×60m、斜度4.0％、产量3000t/d时，停留时间已缩短为19.5min。从技术发展来看，由于生产工艺技术装备和系统控制管理水平的提高，停留时间有缩短的趋势，目前物料停留时间最短在18～20分钟左右。就目前通过长径比、斜度、窑速控制物料停留时间和料层厚度的烧成状态可归纳为如下几种情况：（1）厚料层－慢速烧成（T＝25～32分钟）（表一方案6和表二方案4）
表一方案6 ：Φ3.7×58m系宇部（日）报价资料。该窑斜度3.5％，窑速2.9r/min，停留时间31.7min，产量2200t/d时负荷率9.6％，窑内物料量最多（51.7t），单位容积物料量也最多（104kg）属大长径比、小斜度、中低窑速、厚料层－慢速烧成状态，能耗高。
表二方案4：Φ5.0×55m（二支承）KHD台湾花莲。该窑斜度3.5％，正常5000t/d时，窑速2.5r/min，停留时间约25min，负荷率9.7％，物料量较多（94t），单位容积物料量也最多（105kg/m3）属超短窑小斜度、低窑速、厚料层－慢速烧成状态，节能28％左右。
（2）中料层－慢速烧成（T～25min）（表一方案5）
表一方案5：Φ3.95×56m顺昌FLS供货，该窑长径比14.2，斜度4.0。产量2200t/d，窑速2.9r/min，停留时间约25min，负荷率6.7％，物料量适中（～40t），单位有效容积物料量较少（73kg/m3）属小长径比、中斜度、中低窑速、中料层－慢速烧成状态，节能18%。
（3）中料层－中速烧成（T＝22～23min）（表一方案1和表二方案1）
表一方案1：Φ4.0×60m斜度3.5％TC供货，该窑长径比15.0。2900t/d时，窑速3.9r/min，停留时间22.4min，负荷率7.2％，物料量较多（～47.7t），单位有效容积物料量适中（78kg），属大长径比，小斜度，高窑速，中料层－中速烧成状态，能耗偏高。
表二方案1：Φ4.8×74m斜度3.5％TC，供货，该窑长径比15.4。6000t/d时，窑速4r/min，停留时间22.3min，负荷率8.3％，物料量较多（～99t），单位有效容积物料量适中（90kg），属大长径比，小斜度，高窑速，中料层－中速烧成状态，能耗偏高。
（4）薄料层－快速烧成（T＜20min）（表一方案2和表二方案2、5）
表一方案2：Φ4.0×60m斜度4.0％NC供货，该窑长径比15.0。3000t/d时，窑速3.9r/min，停留时间19.5min，负荷率6.5％，物料量适中（～43t），单位有效容积物料量较少（70kg/m3），属大长径比，中斜度，高窑速，薄料层快速烧成状态，节能12％左右。
表二方案5：Φ5.2×61m斜度3.5％二支承超短窑系京阳KHD供货，该窑长径比11.7。6400t/d 时，窑速3.5r/min，停留时间19.3min时，负荷率7.8％左右，物料量少（91t左右），单位有效容积物料量适中（85kg左右），属超短窑，小斜度，中窑速，中薄料层快速烧成状态，节能24％左右。
（5）新型超短窑、大斜度、中窑速的薄、中料层快速烧成（T＜20min）（表一方案10、11）（表二方案10、11）
1）从节能和技术发展来看以二支承超短窑，用大斜度4.0％、窑速2.8～3.0r/min中等窑速来实现相对薄料层快速烧成的窑型节能效果更佳（节能34～40％）如我公司推荐的节能新窑型，详见表一中方案10、11和表二中方案10、11。
2）三支承NSP窑，小长径比（14左右），用大斜度（4.5％）、中窑速（3.3r/min左右），薄料层快速烧成配置，亦能达到节能28～30％左右，详见表一方案9和表二方案9。
2.2关于NSP窑的斜度、长径比对节能的影响
目前国内外厂商NSP窑采用的斜度分两种：3.5％和4.0％。国内以天津院（TC）为代表，国外
日本宇部、德国KHD（包括二支承短窑）等公司斜度均为3.5％。国内以南京院（NC）为代表，国外有日本石川岛（IHI）、三菱（MHI）、丹麦FLS，澳大利亚FCB和美国Fuller－FLS等公司三支承窑斜度均为4.0％。
窑斜度大能借助重力作用加快物料在窑内运动速度减少窑的功耗，斜度大还能减少窑内负荷率和物料量并能降低操作转速从而达到节能的目的。
本文从增产节能考虑建议将三支承窑的长径比降到14左右，斜度由4.0％提高到4.5％；对二支承新型超短窑建议将斜度从3.5％提高到4.0％以进一步提高增产节能效果。其对节能影响如下：斜度4.0％比3.5％的同规格窑（包括三支承和二支承短窑）在产量和转速相同时，对窑内物料平均负荷率、物料量、以及物料运动功耗的影响率大约为0.87左右，也就是说前者比后者在负荷率、物料量和物料运动功耗上均能减少0.87倍左右，即节能13％左右。
长径比13.5～16三支承窑斜度从4.0％提高到4.5％影响率约为0.89，即节能11％左右。因此窑的斜度选择在所有设计、结构参数中对能耗的影响是最大的，业内人士对此应有充分的认识和重视。认为由于窑体短或者斜度大会使窑内物料运动过快从而影响物料烧成的顾虑已为超短窑的实践证明是不必要的。
长径比减小能直接减少窑内物料量和设备重量，从而因减少物料运动及轮带、托轮和挡轮摩擦功耗而节能。其节能影响：长径比每减小1节能6～7%。
窑的长径比和斜度决定单位熟料物料运动功耗，也就是说，两窑直径不同，长径比和斜度相同，单位熟料物料运动功耗基本相同。
2.3关于NSP窑装机功率的验算及评价
国内研究表明，NSP新窑未砌砖前空载运转功率为额定功率的10%左右，砌砖后未投料时，空载运转功率为额定功率的20%左右，物料运动状态不良、厚窑皮塌落或机械设备管理不当可达30%以上。而正常窑内物料运动功耗约占窑传动功率的70～75％，物料量和转速对窑运行功率消耗起决定作用。
根据数学模型以窑内物料量和操作转速对国内外各种技术方案装机功率进行了经验计算。结果如下：
（1）大部分方案窑的装机功率配置合理，对窑产量的提高留有一定的发展余地（见表一方案5和表二方案7、8）。
（2）装机功率偏小影响窑生产能力的发挥（表一方案4、6和表二方案6）
如表一方案4：Φ3.9×58mMHI报价。该窑斜度4.0％装机功率210kw，产量2200t/d时计算装机功率为216kw，配置装机功率210kw偏小，将限制窑产量的提高，单位有效容积产量3.9t/m3·d太低。
表二方案6：Φ4.7×74mIHI（日）冀东。该窑装机功率395kw太小，产量4000t/d时，计算装机功率为412kw显然将会限制窑产量提高，单位有效容积产量仅3.8t/m3·d太低，传动需作提速增容改造。
（3）装机功率过大增大投资造成资源浪费（表一方案8和表二方案3、5）
表一中方案8：Φ3.8×40mKHD新疆报价。配置装机功率250kw，产量2600t/d时计算装机功率仅需216kw，因窑规格小其有效容积产量已达7.2t/m3·d的超高水平，预留发展余地过大增大投资造成资源浪费，同时电机低负荷运转会降低传动效率。
表二方案3和5：Φ5.2×61m装机功率800kw，同样存在装机功率过大的问题。
影响装机功率配置的主要因素：一是与窑型设计结构参数选择有关，即长径比和斜度决定单位熟料物料运动功耗；二是与窑的预留最高产量和最高转速来合理确定。
2.4关于NSP窑的产量问题
过去对窑外分解新型干法水泥回转窑的的产量问题，国外各大公司和国内高等院校及研究机构都曾用数学回归分析、热工理论和统计学等方法推出过不少经验公式。由于这些经验公式大都以当时生产技术水平为基础，计算结果能够反映当时的技术发展状况，随着我国水泥工业高速发展，2008年新型干法水泥产量已占水泥总产量的60％以上，新型干法水泥生产工艺、技术装备水平及自动化技术日趋成熟，烧成系统产量得到大幅度提高，再用过去的经验公式计算，计算误差必然增大，从而失去现实指导意义。
这里建议用窑的单位有效容积产量指标来估算和评价窑的生产水平高低。
下面列表介绍部分国外NSP窑规格产量资料
表三日本NSP窑的规格和产量
表四日本RSP窑系列（斜度3.5％）
表五德国KHD超短窑（斜度3.5％）
表六德国KHD2000t/d报价资料（斜度3.5％）
从上表三～六可见日本公司单位有效容积产量水平3.02～4.25t/m3·d，考虑增产因素能达到3.6～4.8 t/m3·d的水平,而德国KHD公司超短窑单位有效容积产量3.9～4.9t/m3·d，考虑增产因素可达5.0～7.0t/m3·d的先进水平是有可能的。
从表一、表二中可见，目前国内Φ4.0×60m窑单位有效容积产量已从3.3t/m3·d提高到5.0t/m3·d。Φ4.8×74m窑有效容积产量已从4.6t/m3·d提高到5.5t/m3·d以上的先进水平，江苏京阳KHDΦ5.2×61m 超短窑2000年12月后已达到6400t/d计算有效容积产量达5.9t/m3·d的国际先进水平。从技术进步来看，目前国内相关窑型产量仍有提高的余地，通过对原料系统和窑系统的技术“瓶颈”进行改进，完全有能力向更高水平迈进。
3、推广新型超短窑——增产、节能、降耗、低成本和低投资的最佳方案
国外1980年以来已投产19条以上二支承新型超短窑，其中：国内1995年以后相继引进和投产也有9条以上。生产实践证明：新型超短窑对原燃材料的适应性更强，能烧劣质烟煤和无烟煤。二支承短窑简化了窑体结构、减轻了窑的荷载。轮带、托轮和传动部件接触受力均匀合理，磨损小，故障率低，运行寿命长，提高了设备运转率，特别是由于能有效降低窑内物料量和操作转速而具有高产、节能优势，能有效降低运行电耗、热耗，降低耐火砖耗，生产成本和建设投资等显著优点。近年来国内已有不少专家和学者发表过论文推荐，在此不再赘述。
回顾这些年来反复论证推荐，但收效甚微，笔者认为原因是多方面的。当时有一种观点认为短窑对来料波动适应性不好和设备运行可靠性差。德国Polysius公司早在实践中改变看法而大力推广新型超短窑，国内生产实践也得到证明。目前新型干法生产工艺、计量技术成熟，原、燃料和生料均化技术进步，过去传统长窑内来料大幅波动情况已不会发生。新型超短窑生产实践完全证明这种顾虑是不必要的。
然而影响新型超短窑推广的最大原因还是前期国内新型干法生产工艺、技术装备和控制水平与国外相比尚有一定差距。采用超短窑必须具备如下技术条件：
（1）原燃材料和生料成分质量均衡稳定，有完整的先进技术系统工程体系保证；
（2）窑尾有运行稳定和足够强大预烧能力的预分解系统，保证入窑生料表观分解率≥95％。
（3）新型超短窑有窑尾温度偏高的特点，因此窑尾烟室和预热预分解系统要有耐高温和防结皮堵塞的有效技术措施。
（4）先进成熟的多通道煤粉燃烧器保证低质煤粉快速完全燃烧，火焰调节灵活，充分满足窑内热工制度的要求。
（5）窑头有运行稳定可靠和热效率高的篦冷机，提供高温二、三次风等。
目前我国新型干法水泥生产工艺、技术装备日趋成熟，烧成系统产量大幅度提高，日产2500t
和5000t烧成系统的窑单位有效容积产量达到5.0～5.5t·m3/d国外同类窑型的先进水平。
从以上方案分析比较中看出：增产、节能效果最突出的窑型都是新型超短窑，它与传统三支承窑相比节能都在24～40％，有效容积产量可达6t/m3·d左右的高水平。因此通过方案优化给我们指明了方向——应该积极推广二支承新型超短窑。
另一个有利条件就是近年南京院在江苏联合已首次成功推出Φ5.2×61m二支承新型超短窑，考核产量5300t/d，经过系统整合，产量可达6000t/d以上。我们应该借鉴南京院的成功经验总结提高，为新型超短窑的推广多做工作。笔者认为当前推广国产新型超短窑的技术条件已完全具备，水泥行业专家及从业人员应当积极推广新型超短窑，为我国水泥工业向世界先进水平迈进做出新贡献。
4、结语
（1）表征性数学模型的建立使新型干法回转窑的设计方案技术参数详细计算分析比较和研究成为可能，为全新的节能新窑型设计、研发提供了新的理论基础。
（2）NSP窑设计参数（斜度和长径比）对节能的影响：斜度从3.5%加大为4.0%时，节能13%左右；从4.0加大为4.5%时，节能11%左右。长径比每减少1.0时节能约6～7%。
（3）经过对国内外大量新型干法回转窑范例、资料的详实计算和分析研究，一个新的增产、节能、降耗、低成本和低投资的斜度3.5％或4.0％二支承新型超短窑系列方案型谱脱颖而出，它们都将为我国水泥工业赶超世界先进水平做出新贡献。
参考文献：
（1）王君伟、李祖尚，水泥生产工艺设计手册【M】中国建材工业出版社2001
（2）熊会思，新型干法烧成水泥熟料技术装备设计、制造、安装与使用【M】中国建材工业出版社2004
（3）江旭昌，再论新型超短窑的应用及在我国的发展，新世纪水泥导报2006，第3期
（4）梁镒华，新型干法回转窑的设计与增产节能，水泥工程2009第3期
作者简介：梁镒华，南京水泥工业设计研究院原工程总设计师、副所长、高级工程师退休，现任南京邦齐建材设备工程有限公司总工程师。
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2009年10月