浅谈新型预分解窑熟料强度的影响因素
【中国水泥网】作者:郑建国单位:山西焦煤集团公司西山水泥厂【2010-07-30】水泥生产的核心部分是熟料煅烧，提高水泥熟料质量，可相应的提高水泥和混凝土标号及混凝土工程的耐久性，更多的节约熟料，有效降低能源消耗和企业生产成本、减少环境污染。我厂于2006年投产1500t/d新型预分解窑生产线，笔者经过长期的生产实践，统计分析，总结了一些影响熟料强度的因素，现简述如下：
一、原料的影响。原燃料品质主要指原燃材料的主要控制指标，石灰质中的CaO、砂岩中的SiO2、铁粉中的Fe2O3；原煤中的灰分、挥发分、热值等。原燃材料的质量波动会引起出磨生料的质量波动，进而导致熟料煅烧操作困难，热工制度不稳定，使窑操作参数频繁调整，引起熟料质量波动，强度偏低。石灰石、砂岩、铁粉等原材料进厂后应预均化，要有最低的储存储量。
二、煤质的影响。煤质的好坏直接影响着水泥企业熟料产、质量及综合效益。企业需根据地理环境合理定位，并严格按定位基准进行采购，保证窑产量、质量，降低消耗，最大限度的提高企业整体效益。
煤灰分的变化，使掺入到熟料中的煤灰发生改变，会引起熟料的化学成分和率值变化，从而影响熟料强度。通过数据对比发现，煤灰每变化1%，熟料KH变化约0.008，可见煤质变化对熟料质量的影响。
煤的挥发分低，着火温度低；煤的挥发分高，着火温度高，燃烧速度快。煤的灰分高，热值低，容易造成不完全燃烧，预分解系统结皮赌塞；煤灰参量过多，使窑内的煅烧温度降低，易造成烧成带长厚窑皮。实践证明，煤的不完全燃烧是导致窑内结圈、结蛋的主要原因之一。
三、配料方案中三率值的匹配配料的内涵就是合理匹配KH、SM、IM三率值，根据本厂原燃材料和烧成系统的特点，配制出的生料应易于煅烧，使回窑熟料优质高产。我厂预分解窑投产初期，率值控制范围KH：0.90±0.02，SM：2.0±0.1，IM：1.6±0.1。后来改进配料方案，提高KH，降低生料中Fe2O3控制指标，相应提高IM，三率值控制范围KH：0.93±0.02，SM：2.2±0.1，IM:1.8±0.1。调整配料方案后，加强煅烧操作，控制f—CaO不大于1.5%，而f—CaO也不要求过低。效果明显，熟料28天抗压强度有配料方案前的56.8MPa提高为58.2MPa。
四、熟料煅烧煅烧对熟料质量的影响举足轻重，熟料煅烧的重点在于窑系统操作参数的稳定，具体到操作就是风、煤、料、窑速四者的平衡。
1. 预分解窑不仅存在总风量的调节问题。而且存在风的分配问题窑内通风和三次风的匹配。当三次风门开度过小，降低入窑生料分解率，增加窑的负荷，而C5筒出口温度与分解炉出口温度可能出现倒挂，以及分解炉煤粉燃烧不完全，造成结皮堵塞现象；三次风门开度过大，易对窑内供氧不足，煅烧气氛变差，影响熟料烧成。而随着三次风门的增大，生料分解率提高后，对窑的负荷减轻，窑速提高，有利于熟料的烧结，进而促使了三次风温、二次风温的上升。提高了窑系统的热利用率，优化了热工制度。正常生产中，根据实际情况，通过调节入分解炉三次风阀的开度来调节窑内和三次风量。
2. 窑、炉用煤比例熟料煅烧系统，其总耗煤量一般取决于入预热器生料的成分和量。而预分解窑系统的窑、炉喂煤量的调节及比例分配非常关键。通常情况，分解炉的用煤量主要是根据入窑生料分解率、分解炉出口温度、C5和C1出口气体温度综合进行调节的。如果风量分配合理，但入窑生料分解率低，C5和C1出口气体温度低，说明分解炉用煤量过少。如果分解炉用煤量过多，则预分解系统温度偏高，热耗增加，甚至出现分解炉内煤粉燃尽率低，煤粉到C5内继续燃烧，致使在预分解系统产生结皮或堵塞。
3. 窑速回转窑的窑速随喂料量的增加而逐渐加快。窑速快，窑内料层薄，生料与热气体之间的热交换好，物料受热均匀，进入烧成带的物料预烧好。如果遇到垮圈、掉窑皮或小股塌料，窑内热工制度稍有变化，增加一点喂煤量，系统很快就能恢复正常；假如窑速太慢，窑内物料层厚，物料与热气体热交换差，预烧不好，生料黑影就会逼近窑头，窑内热工制度稍有变化，极易跑生料。这时即使增加喂煤量，由于窑内料层厚，烧成带温度回升也很缓慢，容易出现短火焰逼烧，产生黄心料，熟料f—CaO也高。同时大量未燃尽的煤粉落人料层造成不完全燃烧，还容易出现大蛋或结圈。
4. 喂料量喂料量的波动将导致窑系统参数和热工制度的不稳定，当喂料量波动频繁，超过5%时，就会对窑系统产生难于用操作来弥补的影响，造成熟料强度降低。在窑皮较完整的情况下，窑开始喂料的起点值应该比较高，一般不低于设计产量的60%。以后逐步增加喂料量，但应尽量避免拖延低喂料量的运行时间。
5. 提高煅烧温度可以提高熟料强度这是生产实践中经常得以验证的现象。煅烧温度高可以烧KH、SM较高的料子，这样提高了硅酸盐矿物含量。熟料烧成过程中主要发生如下反应：C2S＋CaO→C3S。煅烧温度提高可促进上述反应的进行，减少f—CaO而增加C3S。从上式可看出，每减少1摩尔CaO就可增加1摩尔C3S。
当然，提高熟料强度的其它途径还很多，需要在本厂实践中不断总结，实行优化操作，达到预分解窑优质、高产、低消耗和长期安全运转的目的。
