一、磷石膏制酸聯產水泥系統燒成工段的工藝說明

　　我公司磷石膏制酸聯產水泥燒成工段原始的工藝示意圖見圖1：

　　（1）生料（半水磷石膏CaSO₄·1/2H₂O與砂土SiO₂、焦炭C經烘干研磨后按一定比例配制而成）由生料庫經窯灰和生料斗提機進入生料和窯灰倉，經計量由窯尾均勻進入回轉窯；

　?。?）原料工段制成的燃料（煙煤粉）進入煤粉倉，經雙管螺旋給煤機、混煤器與空氣混合通過噴煤管由窯頭噴入燃燒，為生料預熱、分解、熟料燒成提供熱量；

　　（3）生料與窯灰在回轉窯內隨著回轉窯轉動和3.5%安裝斜度的作用下由窯尾向窯頭運動，噴煤管提供熱量和氧氣，逐步完成生料的預熱、分解、燒成過程，轉變為熟料。主要的反應包括生料分解和熟料燒成反應：

　　生料分解： 生料在中空回轉窯中逐漸預熱，脫除水分，在900℃-1300℃下，焦炭中的炭與CaSO₄發生還原反應，原理如下：

　　CaSO₄+2C=CaS+2CO₂↑

　　CaS+3CaSO₄=4CaO+4SO₂↑

　　總反應為：

　　2CaSO₄+C=2CaO+2SO₂↑+CO₂↑

　　熟料燒成：分解后的物料進入回轉窯燒成帶，在1250℃-1450℃下CaO與SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等發生礦化反應，生成硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等即為水泥熟料：

　　2CaO+SiO₂=2CaO·SiO₂          （簡寫為C₂S）

　　3CaO+SiO₂=3CaO·SiO₂          （簡寫為C₃S）

　　CaO+Al₂O₃=3CaO·Al₂O₃          （簡寫為C₃A）

　　CaO+Al₂O₃+Fe₂O₃=4CaO·Al₂O₃·Fe₂O（簡寫為C₄AF）

　?。?）燒成的熟料落入冷卻機冷卻后大塊經顎式破碎機破碎與小塊一起通過鏈斗輸送機、熟料斗提機進入熟料倉，成為水泥原料之一。

　?。?）反應生成的含5%左右的SO₂氣體在硫酸系統引風機的作用下，夾帶窯灰在回轉窯內向窯尾運動。在冷煙室和電收塵器內收集的窯灰，經溢流螺旋輸送機、窯灰螺旋輸送機、再窯灰和生料斗提機，返回到生料及窯灰倉。凈化后的氣體通過冷煙室、電收塵器冷卻，去硫酸系統制酸。

　　二、燒成工段設備改造的必要性

　　燒成工段設備多且沒有備用設備。每臺設備的故障都會導致包括制酸的整個系統的停車，造成回轉窯熱工制度的破壞，再開車后短時間難以重新形成。因此說，設備運行的穩定性影響回轉窯熱工制度的穩定、影響系統連續開車的時間。

　　由于燒成工段原始設備結構存在的缺陷和選型不合理的問題，原始開車后的一段時間設備故障頻發，造成系統頻繁停車。為了提高設備運行的穩定性，我們對燒成工段的設備進行多項改造和完善。

　　三、燒成工段的設備改造

　　1、單筒冷卻機的改造

　　φ2×22米單筒冷卻機安裝斜度3%，回轉筒體及內襯、揚料板重達44噸。所有重量分布在兩檔（4組）托輪上。原托輪結構見圖2，托輪與內部安裝的2套3636軸承外套一起旋轉，軸不轉，內套與軸靜止固定在兩側的支架上。原托輪存在的缺陷是：①托輪軸承潤滑不能保證：冷卻機筒體溫度較高，熱量通過傳導和輻射方式到達軸承部位，軸承溫度高，不能保證軸承的有效潤滑；②3636軸承的特點是主要承受徑向力，只能承受很小的軸向力。承擔不了筒體重量和傾斜安裝產生的巨大軸向力。兩點綜合作用，軸承很快就因磨損而損壞。

　　開車不到一年的時間內，就更換3636軸承10套，造成冷卻機和回轉窯頻繁停車，系統連續開車時間不足1個月。設備修復費用就達10萬余元。冷卻機的設備問題成了系統連續開車的瓶頸。

　　為此，我們改造了托輪結構，改造后的結構見圖3（圖中均為一組托輪）。

　　利用原托輪，去除其它托輪零件。

　　1.1增加補芯和托輪軸，補芯與托輪采用過盈配合安裝，托輪軸與補芯采用鍵連接；

　　1.2；用Q235A鋼板焊接兩個軸承座，每側各裝一套3634和9069326軸承，用以支撐托輪軸和托輪組件。3634軸承用于承受徑向力；9069326軸承專門用來承擔軸向力；軸承座內部為空腔，通入冷卻水，用以降低軸承和軸承座的溫度，保證潤滑效果。

　　通過以上改造，避免了因為冷卻機問題造成燒成工段的停車。

　　2、三通道噴煤管的采用

　　原回轉窯的噴煤燃燒系統是單通道噴煤管，配用一臺40m³/min羅茨風機。其缺點是黑火頭長，熱強度低，燃料消耗高，熟料質量差。經常出現煤粉堆積、燒不透和跑生料現象。噴煤管的選型不合理也是限制系統連續運行的關鍵問題之一。

　　三通道噴煤管分三層通道，中心管為內旋風通道，外層通道為高壓風通道，中間通道為煤風通道。內旋風起攪拌作用，使煤粉與空氣混合均勻，外層高壓風調節火頭形狀，使火力集中或發散。三通道噴煤管易于調節火頭形狀，熱效率及熱強度高，煤粉燃燒完全。

　　為此我們結合磷石膏制酸的特點和回轉窯的具體情況，設計制做了三通道噴煤管，同時更換了噴煤管前的混煤器（具體內容可以參閱本者著的《磷肥與復肥》1998年第4期中刊登的《三通道噴煤管的機械混煤器》一文），40m³/min羅茨風機用作外層通道高壓風和中心管內旋風，配入三通道噴煤管；另配一臺28m³/min羅茨風機用作煤風，在機械混煤器給入，與煤粉混合后進入煤風通道。改造前后的變化見圖4。

　　改造后使用效果很好，連續3個月熟料指標合格率大于80%，累計產酸11570.37噸，同時節省優質燃煤10%。

　　應當注意的是：三通道噴煤管的使用除了與自身結構有關外，還與生料配比和煤粉質量有關。如果煤粉質量好，細度均勻無雜質，不考慮中間通道（煤風口）堵塞的情況，中間通道出口可以采用小孔多布。另外，中間通道截面積的大小與煤的發熱值有直接關系，煤的發熱值越高，煤粉用量越少，其截面積應當越小。

　　3、窯尾下料設備的更換

　　由圖1中可以看出，原系統窯尾生料入窯給料采用的是皮帶秤，上下各有一臺剛性葉輪給料機。主要缺點是：因為生料和窯灰混合物流動性較好，葉輪給料機不能有效保證物料均勻給料，皮帶秤上沖料外溢，嚴重時生料和窯灰將皮帶秤掩埋；造成窯內沖料，生料一直跑到窯頭。入窯生料沒有了計量，回轉窯操作就沒有了基本參照，操作困難。

　　與其沒有計量，不如采用一種簡易粗略計量裝置。為此我們取消皮帶秤和上下剛性葉輪給料機，用上下兩臺螺旋給料機代替，三臺運轉設備變為兩臺。計量和入料量通過調速電機的轉速進行計算和調整。改造前后的對比見圖5。

　　使用后，杜絕了生料沖料現象，計量反而更有依據，熟料質量和回轉窯運行很穩定。

　　現在市場上有一種叫做螺旋秤的計量給料設備，把給料螺旋安裝在秤上，直接稱量給料質量，比通過螺旋給料機的轉速計算給料量要準確，新上磷石膏制酸聯產水泥系統的廠家可以選擇參考。

　　4、回轉窯一檔輪帶墊板的改造

　　φ3×88米回轉窯為5檔托輪和輪帶支撐，由窯頭（低端）算起一次稱為一二三四五檔，其中一檔處于燒成帶，溫度高，溫度變化大。燒成帶溫度高達1300℃，燒成的硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等在磚內襯表面形成的保護層（俗稱窯皮）進行隔熱，保護筒體，延長內襯磚的使用壽命?；剞D窯運轉一段時間后，由于開停車或停煤看火造成的熱漲冷縮效應使一檔輪帶下的墊板焊縫開裂。只要有一塊墊板開裂脫落，墊板夾在輪帶與筒體縫隙里，在相鄰兩塊墊板間來回滑動，回轉窯每轉一圈，墊板就從高處滑落、振動筒體一次，直接影響燒成帶窯皮的形成、保持和更新，影響回轉窯的燒成帶內襯磚的壽命，降低換磚周期。為此對一檔托輪的墊板結構進行了改造。詳細情況參見《水泥》2004年第2期吳祥軍的《一種回轉窯輪帶墊板和筒體非焊接聯結的方法》一文。

　　通過這些設備的改造和調整，我公司磷石膏制酸聯產水泥系統設備穩定順暢，創下燒成工段連續開車7個月的紀錄。

　　[參考文獻]

　　[1]  常  暉.  三通道噴煤管的機械混煤器.  磷肥與復肥，1998，4：60

　　[2]  吳祥軍.  一種回轉窯輪帶墊板和筒體非焊接聯結的方法.  水泥，  2004，2：61-62