摘要：結合實際生產經驗，闡述日產4600噸生產線實現提產降耗，從原料與生料穩定性、生料配方、設備運轉率、燃料和燃燒器的調整以及精細化操作五大要素進行調整改進，取得明顯效果。

  0  前 言

  我公司從事水泥生產已有20多年歷史，自2008年到2010年與南京院合作先后建成5條4600t/d水泥生產線，其中設計產量為4600t/d，經過幾年生產實踐，產量大幅提高，超過設計產量的20%，同時各項消耗指標都處于領先水平。總結實踐經驗發現回轉窯提產降耗直接受原料與生料穩定性、生料配方、設備運轉率、燃料和燃燒器的調整以及精細化操作五大要素影響。

  1  原料與生料的均勻、穩定是提高熟料產能的首要因素

  1.1 原材料種類穩定

  水泥的原材料主要分為石灰質原料、粘土質原料、校正原料以及能夠改善生料易燒性或者某種特別性能的原材料。由于地理位置的不同或者各個地方的巖土形成時間不同，使得各個地方的水泥原材料差別巨大，但是要做到提產降耗必須保證原材料種類穩定。我公司擁有自己的礦山，能夠提供穩定的石灰石質原材料，同時，公司通過與固定的供應商合作以提高其它外購原料的均勻穩定性。

  1.2  原材料成分均勻穩定

  原材料成分穩定是提產降耗的前提，通過以下途徑可以提高原材料成分均勻穩定性：

  （1）自有礦山的合理搭配開采和外買原料的固定供應；

  （2）設置專門的石灰質原料預均化堆場和輔料預均化堆場以提高原料的預均化；

  （3）外購原料必須經過破碎并達到控制粒度后才能進入預均化堆場進行預均化,同時質控人員必須及時掌握各礦點（包括外購礦點）的質量分布和穩定情況，以指導開采和搭配；

  （4）當原料發生變化時有專業人員督查搭配情況，避免出現不合格、均勻系數變異大的結果；

  （5）每個生產班組定時對配料站的各種原料庫進行測量，保證各種原料庫容在總庫容的70%以上，這樣可減小配料庫內離析對原料成分的影響。

  1.3  生料成分均勻穩定

  生料成分均勻穩定，不僅可以提高熟料的質量，還對穩定窯熱工制度、提高窯運轉率、產量、降低能耗大有好處。我公司一條4600噸生產線配備兩臺HRM3400生料磨，通過均化庫庫容與磨機產能的合理搭配能夠更加迅速調節生料成分波動，為生料成分均勻提供保障。窯灰對生料成分均勻性影響很大，我公司采用窯灰與生料一同進入均化庫均化的方法減小窯灰對生料成分均勻性的影響。

  2  合理的配方調整是熟料生產的致命因素

  水泥生產素來有七分配料三分煅燒的說法，我們且不去討論這個說法是否正確，但在新型干法水泥生產過程中配料的確相當重要，而穩定鐵鋁合量、兼顧生料的易磨性、易燒性和石灰極限含量都是配方調整的控制要點。

  2.1  鐵鋁合量的調整

  鐵鋁合量直接決定煅燒過程中液相量、表面張力、結粒情況以及熟料晶體發育成長情況。生產中，應合理設計熟料率值，在保證熟料燒結范圍的同時控制合理的鐵鋁合量。鐵和鋁對液相的粘度和表面張力的影響程度是不同的，在注意合量的同時，不可忽略它們各自的影響。我公司根據原、燃料實際情況采取高鋁配方，通過控制熟料鐵鋁合量以及熟料鋁氧率，實現了鐵鋁的合理組合，同時在配方中適當增加鋁含量以擴大煅燒范圍，更利于提產降耗；不同公司可根據自身原、燃料特點控制不同的鐵鋁合量，但控制燒成溫度時的總液相量在25%左右是非常必要的。

  2.2  生料的易燒性與易磨性

  生料的易燒性與易磨性是相輔相成的，一般來說生料易燒性好必然易磨性好，易燒性好則所需燒成溫度低，這樣不利提高熟料強度。在生產過程中，控制合理生料配方的同時應該兼顧各種原材料的變化，當一段時間內生料比較難磨、難燒時（例如石灰石礦山某個開采斷面石灰石結晶度比較好或者外購砂巖結晶度有所變化）就應該在穩定熟料質量的情況下對生料配方進行細微的調整以穩定單位產品消耗；當生料易燒性好時,就應該根據熟料情況及時調整生料配方，防止因為燒成溫度低而造成熟料質量差的情況發生。

  2.3 石灰極限

  硅酸鹽水泥熟料強度與C3S含量有關，C3S含量高一般強度高，有時為了提高C3S含量就可能在配料時提高CaO含量，但在生產中應該避免這種情況，因為過多CaO在熟料中不能完全化合時就以游離CaO的形式出現,它的水化速度比較慢，體積膨脹大影響水泥后期安定性。實際配料過程中CaO極限含量變化與游離CaO變化關系如下：

  從上圖可以看出如果CaO含量超過極限含量，則游離CaO偏高，所在實際生產中控制合理的CaO含量非常重要，提高熟料強度并不是直接提高熟料的KH，更應該綜合考慮，所以在配方調整過程中必須兼顧石灰極限含量。

  3  高效的設備運轉率是提產降耗的關鍵因素

  提高回轉窯運轉率對產量和各種消耗的影響特別大，系統越平衡穩定，指標控制就越優越。生產過程中可通過穩定窯內熱工制度、精確設備計量準度、先進技術或設備的應用、提高各次故障檢修質量以及加強設備運轉過程中的維護實現回轉窯運轉率穩步提高。

  3.1  穩定窯內熱工制度

  回轉窯是一個輸送傳熱的動態設備,其內部耐火磚在正常運轉過程中會受機械應力、熱應力和化學腐蝕的損害。穩定窯內熱工制度能夠穩定各種應力大小，延長耐火磚使用壽命，防止耐火磚脫落而影響窯筒體變形從而影響回轉窯的正常運轉。

  回轉窯內耐火磚受到的機械應力包括徑向剪切應力和軸向擠壓應力。徑向剪切應力主要來自于窯筒體在運行過程中產生的機械變形，而軸向擠壓應力主要與回轉窯自身3.5%-4.0%的斜度和回轉窯內物料自窯尾向窯頭運動有關，在設計和運轉過程中可通過如下方法穩定各種應力大小：

  （1）回轉窯設計階段采取提高筒體厚度、加強輪帶寬度等措施防止機械變形；

  （2）使用過程中加強對托輪的調整，公司每年會在冬、夏季節對托  輪進行調整，其目的在于防止氣溫的變化影響窯體軸線，改變各檔的正壓力大小，引起摩擦力的變化，破壞窯體的相對平衡；

  （3）防止喂料瞬間大起大落而引起軸向擠壓應力發生巨大變化；

  （4）保證回轉窯在正常范圍內的上下滑動，定期檢測窯基礎的沉降。

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  現在的新型干法回轉窯出窯熟料溫度高、二次風溫高、回轉窯內火焰溫度高，在這種情況下，回轉窯內部耐火磚時刻承受著窯內高溫熱應力的剝蝕，在生產中可以通過如下操作減少高溫熱應力對耐火磚的損壞：

  （1）控制好每次停窯點火升溫。任何一臺窯都會因為不同原因引起停窯，且每次停窯時間和季節都不定相同，針對每次停窯制定不同的點火升溫曲線，控制窯磚與窯筒體膨脹系數相適宜，確保窯內磚和筒體共同升溫膨脹；

  （2）在工藝操作中，中控要保障窯皮的相對平整，如果出現結前圈或者長輔窯皮時應及時采取措施，避免窯出現大幅度振動而影響設備安全運行，造成不確定因素的設備故障。

  回轉窯內部在進行熟料燒結時發生的是高溫物理化學反應，這必然會對耐火磚發生化學腐蝕，而化學腐蝕中又以硫堿化學腐蝕最為嚴重，所以保證原材料的各種有害元素的含量在控制范圍內是降低化學腐蝕最有效的方法。

  3.2  設備計量準度

  設備計量準度對設備運轉率有很大影響。一般大型設備都會設置各種聯鎖以加強對設備保護，超過設定值時設備就自動跳停，設備運轉中的各種溫度、振動值都是設置聯鎖的主要參數，如果設備的這些計量數據準度出現誤差則會導致設備經常跳停嚴重影響設備運轉率。另外預熱器系統壓力計量準度也會對設備運轉率造成影響，如果負壓顯示錯誤則可能造成預熱器堵塞等嚴重影響運轉率的事件發生。所以定時對設備運轉過程中的各種參數的計量準度進行校正是提高設備運轉率不可或缺的。

  3.3 先進技術或設備的合理應用

  先進技術或設備的合理應用是提高設備運轉率的必要條件，我公司在生產中分別使用了如下先進技術或設備：

  （1）變頻技術在各高壓風機和篦冷機風機的使用；

  （2）配套余熱發電項目；

  （3）生料轉子秤和煤粉轉子秤采用進口設備。

  3.3  故障檢修質量

  可靠的檢修質量是設備實現長久運轉的保證，每次設備檢修中應該從以下幾方面提高故障檢修質量:

  （1）必須充分了解設備存在的問題（內部、外部問題）；

  （2）針對設備存在的問題做詳盡的檢修計劃；

  （3）檢修后分級的質量檢查。

  3.4  設備運轉中的維護

  現在設備管理重在“管”而不再“修”，做好設備管理維護也就做好了設備運轉率，生產中可以從如下幾方面加強設備維護：

  （1）建立多級巡檢制度，每一臺設備每一班至少有三種操作人員對其進行巡檢；

  （2）設備巡檢過程中對各參數做詳盡記錄；

  （3）車間定期收集巡檢記錄進行檢查；

  （4）設備管理部門定期對各臺設備維護情況進行考核。

  4  燃料與燃燒器是提產降耗的決定性因素

  在實際生產中，窯頭“一支槍”的使用直接決定了熟料產能情況，所以做好燃料與燃燒器的適應性是實現提產降耗的關鍵。

  4.1  燃料種類

  水泥窯常用的固體燃料有無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、石油焦渣、工業廢料等。但是由于貧煤、褐煤以及石油焦渣在著火、燃盡、穩燃等方面存在一定的技術難題，容易導致水泥熟料的品質下降、熱耗增加等因素，通常在水泥回轉窯中不使用?，F在使用更多的是煙煤，也有部分使用的是無煙煤，我公司使用的是煙煤與無煙煤的混合煤。但不論使用什么燃料，燃料質量必須穩定，不能過高過低頻繁波動。

  4.2  噴煤管的調整

  噴煤管的調整最終目標就是做到火焰“短而不散、長而不細、活潑有力”。對于四通道噴煤管而言，中心風主要作用在于穩定火焰形狀，防止火焰產生回流燒壞噴煤管頭部；外風主要作用在于包裹火焰，通過高速氣流產生射流卷吸高溫空氣促進固定碳的燃燒；內風主要作用在于產生旋流，將煤粉打散，增大煤粉與空氣的接觸面積；煤風的主要作用在于將煤粉輸送入窯內，并提供揮發分燃燒所需要的氧含量，但其風速不能低于25m/s。所以四通道噴煤管的調整主要是通過調整內風、外風、中心風以及噴煤管的坐標得以保證火焰形狀，調整思路如下：

  （1）煤粉灰分增加熱值變低時應該增大內風并將煤粉細度控制偏低范圍；

  （2）煤粉揮發分高時應該增加外風風量；

  （3）當煤粉揮發分偏低時應該增加內風風量，降低煤粉細度，同時適當將噴煤管退出一些，盡量使用高溫二次風促進煤粉燃燒。

  （4）坐標的調整要求火焰順暢，既不掃窯皮又不能觸料以保證燒成帶窯皮長度在窯內徑的5.2-5.5倍左右，如果坐標靠近料層則造成頂料逼燒，未完全燃燒的煤粉包裹在熟料內，燒成帶還原氣氛嚴重，影響熟料質量；如果坐標離物料太遠，則容易造成燒成帶過長，形成低溫長火焰煅燒，造成窯內三帶分不清，影響熟料質量。坐標的合理位置主要通過窯筒體掃描曲線進行判定。

  （5）不同旋流風風翅角度對噴煤管的調節有很大影響。如下所示：

  當旋流角度增大時，旋流強度明顯增加，更有利于低揮發分煤粉的煅燒。實際生產中可以要求生產廠家對噴煤管的旋流角度稍加改進以增強煤粉適應能力，我公司在2011年曾將噴煤管的旋流角度增大2-4度，從實際使用效果看是比較理想的。

  5  精細化操作是提產降耗的統籌管理必要因素

  精細化操作是實現提產降耗的必要手段，精細化操作的主題思想就是實現“風、煤、料、窯速的合理匹配，兼顧前后生產過程，控制窯頭、窯尾及預熱器系統溫度、壓力在合適范圍，根據生料易燒性變化和煤質變化及時調整系統，始終穩定系統熱工制度，實現窯的優質、高產、低耗”。

  生產中，風、煤、料、窯速是相輔相成，如果生料易燒性好，所需要的燒成溫度低，同樣產量時，則煤可以少用，風可以降低，窯速可以不動，但是風的使用量有一個下限，必須保證管道內的風速大于18m/s，從而保證系統不塌料；如果生料易燒性好時保證風、煤不動就必須及時提高產量和窯速以保證系統熱工制度在合理范圍。當煤質變化時，就不能只靠簡單的風、煤、料以及窯速的合理匹配就能穩定窯內熱工制度，更要配合噴煤管的調整才能穩定窯內熱工制度。

  生產中前后兼顧主要是對生料的生產情況以及水泥的生產情況進行兼顧，如果生料生產發生波動時必須有相應的調整方案以保證窯內熱工制度的變化情況最小，同時必須保證熟料冷卻以適應水泥生產需要，實踐證明采用高鋁配方時必須使熟料急速冷卻才能保證熟料質量。

  系統溫度和壓力的控制與風、煤、料、窯速的匹配也是相輔相成的，系統溫度的產生都與煤有關系，煤產生熱量又與溫度和風量大小有關系，系統溫度的變化直接是煤變化的外在表現，壓力的變化直接是風量變化的外在表現，所以系統溫度和壓力的變化必然導致風、煤、料、窯速一起變化，只有這樣才能實現優質高產。

  精細化操作就是將系統的各個參數進行細化以實現大風大料高轉速的最優組合，但是不管如何組合都必須實現合理匹配、穩定窯內熱工制度。

  6  結 論

  通過以上五大要素的控制和調整，我公司水泥熟料生產線的生產指標見表2。

  注：以上數據為全年平均值

  從上表可以看出，我公司經過不斷積累總結，水泥熟料生產線的各項指標都處于先進行列。