技术丨小型预分解窑的改造心得
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在国内预分解窑水泥生产线蓬勃发展的当今，活跃着一支不可忽视的力量，这就是 1500t/d 以下的小型预分解窑。这些小型预分解窑往往都有十余年的生产历史，在技术上也较传统的回转窑领先不少。但与较成熟的大型预分解窑相比，显得过于原始，热耗、电耗等指标过高，正逐渐失去竞争优势。这些生产线大多数处于经济不发达或边远地区，尽管技术力量与装备力量相对薄弱，但它们所面临的市场需要更为迫切，在当地的经济发展中发挥着许多大中型水泥企业所不能起的作用。全国已建的上百条小型预分解窑中，有一批生产线经过不断地技术改造升级，产量已经翻番；当然，也有一批生产线由于技术不过关或经营不善已在市场竞争中被淘汰。有些生产线成功改造的实践证明，吨熟料能力的投资远不到 200 元，存在着较大的发展潜力与空间。因此，从再投资与增加生产能力的比例角度来说，用现在的技术与管理水平对这些生产线进行合理改造则是最为合算的举措。本文仅就小型预分解窑生产线的改造，提出一些见解和建议。
1 改造中容易忽视的几个技术问题
从已经建设与改造完成的生产线中，可以看到以下问题并未得到充分地认识和处理，从而影响了建设与改造的效果。
1.1 风量平衡中的几个问题
预分解窑的全系统是多个风机共起作用的系统，因此要求数个风机的风量及风压合理匹配，做到互不干扰是很重要的。除此之外，风量、风压还受着风温的影响，所以这种平衡又不是一成不变的，必须要有随着风温变化实现动态平衡的观念去判断。
1.1.1 大收尘器后排风能力与窑尾高温风机能力的平衡
在生产中，经常可以看到高温风机的能力并不低，但总感觉系统排风不够。当然，这有可能是系统风机前部漏风严重所致，但还要考虑大收尘器后的排风能力是否充足这一环节，因为不论是电收尘，还是袋收尘，收尘器的前端应该是由高温风机鼓入而形成的正压，后端是由收尘器后面的排风能力而形成的负压，收尘器中部要有处于零压的位置，便于收下物料的沉降。也就是说，由窑尾高温风机抽出的风量必须由后面的排风能力同等地排出，否则高温风机就会受到阻力，它的能力就无法得到正常发挥。
当然，后面的排风能力既可以是自然形成负压的烟囱，也可是专用动力形成的排风机。对于小型预分解窑，为了节约能耗，更多选用的是前者。问题恰恰出在这里，尤其是在改造时，如果收尘器前面的高温风机能力有富裕，不见得后面的大烟囱就有富裕能力，如果改造之前在进烟囱的风道上没有控制排风大小的闸板等设施而能正常生产的话，更说明在扩大能力之后，必须要设法增加排风能力，以求与改造后窑尾高温风机增加能力后相平衡。
但这种平衡还会有另一种极端现象，即后面的排风能力过大，甚至大于窑尾高温风机的能力，收下的粉尘因在收尘器内没有零压区，甚至零压面，收尘效果会大大下降。因此，在增加收尘器后的排风能力时，要经过计算，千万不要认为越大越好。如果让其略有富裕，最好要增设有调节能力的阀门，以确保收尘器前后风量的平衡。
1.1.2 窑头排风机能力与窑尾高温风机能力的平衡
有的小型预分解窑生产线，使用单筒冷却机，所以不需设头排风机，即便用篦冷机，没有收尘器，也可不设窑头排风机。这种情况固然没有两台风机平衡的问题，但并不是好的设计，系统将为此付出较大的热耗，或者环保不能达标。当改造时用篦冷机代替单筒冷却机以后，这种平衡问题就一定要考虑。
这两台风机的平衡与前者情况有所不同，因为它们对系统不是一鼓一排的关系，而是双向排风的情况。此时如果风机风量与风压选择不当时，就会出现争风的恶果：不但风机做了大量无用功，而且会造成二三次风温降低、窑衬寿命不高、窑头收尘器易烧变形、甚至预热器堵塞等各类故障。曾经有一条生产线，在更改篦冷机后，为了节省费用，随意找了一台能力比要求高的风机，结果从来不堵塞的四级预热器发生沉降性堵塞，还查不到原因，将此风机换掉后，这些症状立即消失。
1.1.3 篦冷机高压段鼓风机与窑尾高温风机能力的平衡
篦冷机高压段鼓风机是负责将高压段篦床上的熟料热接收过来，作为二三次风的热源鼓入窑内的，但要使二三次风入窑的关键是窑尾的系统负压能否将其抽入窑内。如果鼓风机能力大于入窑的抽力，则窑头会出现正压，二三次风不易进窑，二三次风温降低；反之，如果鼓入风量过小，窑尾抽力过大，此时如果篦冷机排风能力过小，就会将篦冷机中低温段的低温风抽入窑内，同样，二三次风温度也不会高；此时如果篦冷机排风能力过大，就会发生上述前后风机相互争风的情况。
由此可见，不应为了冷却熟料，将高温段的鼓风机设计得越大越好，同样理由，在操作中更不是风机风门开得越大越好。总之，高温段的鼓入风量要与窑尾高温风机、篦冷机的排风机都要匹配。
1.1.4 煤磨排风机能力与窑尾高温风机、篦冷机排风机能力的平衡
煤磨排风机本来与窑尾高温风机是风马牛不相及的两股道，但当煤磨利用窑系统的余热作为烘干原煤的热源时，这种平衡问题就出现了。如果这股余热是从篦冷机中部抽出，煤磨的排风机就实际在承担协助篦冷机排风机的部分功能，因此，煤磨的开停势必影响篦冷机内用风的平衡，届时应该予以调整；如果这股余热是来自窑头罩，这不仅是对窑热能综合利用的浪费，降低二三次风温度，而且它又成为与窑尾高温风机争风的一个常被人忽视的风源，特别是当抽风口离三次风管很近，在煤磨的排风机能力较大时，这时窑尾负压比窑头负压还低，证明两台风机之间争风严重；如果是从窑尾一级旋风筒之后抽风，从抽风的方向上也要避免彼此争风的可能。
上述几个风量之间的平衡对于大中型预分解窑的设计已经有规范的数据，所以在设计中不会有什么问题，但在操作中却有很多不规范之处。至于小型预分解窑，只要是有经验者也不会有多大问题，但不重视它们的平衡，尤其是改造过程中，为了节约资金等因素，总想利用原有设备，就难免会发生上述现象。
1.2 原燃料控制中的几个问题
在诸多设计与改造的生产线中经常会发现，业主对原燃料的供应上几乎不采取任何技术措施，使进厂原燃料的质量波动缺乏控制手段，造成后续工序不仅很难顺利正常生产，而且要花费更大的财力、物力去克服这些困难。实在是得不偿失。
1.2.1 物料粒度的要求
进厂物料无粒度控制措施，有时见 200mm以上的石块直接进入磨机，可想而知，磨机产量怎样提高?电耗又怎样降低？如果供货商不能保证粒度要求，厂内应配备相应的破碎机，而不应省略。粒度要求不仅是对最大粒径的限制，而且还要求粒径范围不应太大，即对过量的细粉也并不欢迎，因为它会提高能耗，还加速锤头等耐磨配件的磨损，如果进厂的物料中本身细粉含量过大，完全可以用波动辊式给料筛分机在进料破碎机之前就将细粉筛出。
1.2.2 物料水分的要求
当进厂物料水分失控时，不仅热耗等指标会升高，产质量指标会下降，另外还会在整个物料输送与储存中遇到堵塞、黏料等问题。因此，如何利用余热对那些难以保证水分合格的原料，是在设计中必须要解决的。
1.2.3 原煤热值的控制
如何保证原煤热值的稳定，而不要有大的波动，这在有均化堆场设施的企业似乎不难，但事实并非如此。关键是与煤的供应商如何建立和谐关系，水泥厂总是设法欠款赊煤，而煤商则千方百计向原煤内加水、加煤矸石等，致使两败俱伤。河南有一家水泥公司，与供煤商签订的合同中规定，水泥厂是按照当月生产的熟料量向煤供应商付款，这样，供煤商希望水泥厂的熟料生产越正常越好，而不再向原煤内掺加任何杂质，生产正常后水泥企业也能守信付款。彼此高度信任，使双方都受益。
1.2.4 喂煤量与喂料量的稳定控制
这两种喂料的稳定会直接影响熟料的高产优质低消耗，已为人所共知，问题是在设备投资时，就想买越便宜的喂料设备越好，从而影响了熟料的产质量。
2 改造中容易疏忽质量要求的几个设备
2.1 主机设备的选定
在几个主机设备的配套设计选型中，最容易选择不当的就是冷却机。
因为从单筒冷却机改为篦冷机确实要有较大的花费，需要较长的时间。业主经常认为只要熟料烧出来，冷却得慢些没有什么关系，没有必要为此大动干戈。于是，有些中间方案便出笼了，只在高温段加一段篦床，然后再与冷却筒相接，这种方式尽管可以提高高温段的冷却效率，但它无法实现篦冷机的最根本优点———只让高温风作为二三次风进窑与分解炉助燃，低温风则当作其它余热利用。然而，只要有冷却筒作为冷却设备，低温段冷却熟料的低温空气就势必要随高温空气同时入窑，使二三次风的质量无法提高，窑内的黑火头始终难以变短，窑前的冷圈也难以消除。更关键的是，熟料热耗居高不下，常常远高于 4180kJ/kg 大关。用这种窑运行一年中多烧煤的费用买一台篦冷机绰绰有余。因此，熟料冷却设备的选择，是关系如何降低生产成本的关键问题，业主不应舍小失大。
2.2 辅助设施的选定
辅助设施的种类繁多，但在众多生产线的改造中，如下设施是需要认真考虑、慎重选择的，千万不能图一时的便宜，而在生产中吃大亏。
2.2.1 原燃料的输送
在很多总图的布置中，常常可以看见到处都是原燃料堆场，然后就由业主购置若干台铲车倒运。这种作法看似可以省去输送设备、原料储库等很多投资，但原物料管理混乱，粉尘飞扬、厂内交通道路混杂、物料质量下降，更重要的是用铲车倒料的成本很高，每吨次至少要折合一元以上，随着油价的提高，成本只涨不跌。这种方案是设计者最为省事的，但业主绝不应该放弃使用固定输送设备的要求，除非物料的特性不易选择到合适的固定输送设备。
2.2.2 有关原燃料的均化
为了原燃料成分的稳定，不一定非要投资数百万元去配置预均化堆场、均化库，对于小规模的生产线，只要进厂的原燃料质量符合要求，配上一些简单易行的设备就可实现较理想的稳定效果，如用皮带机多点下料的搭配，带 S 形小车沿程卸料的皮带机等，在实践中都是行之有效的设备。
2.2.3 燃烧器( 喷煤管)
现在制造多风道燃烧器的厂家太多，但是使用效果上却千差万别。这里应该有几个选择原则，而不能只贪图便宜。
凡不问燃料种类、不问一次风机性能而能许诺各种指标，或即使询问，也无对策，一味应承的供货商不能接触。因为他们不知道燃烧器是一种工艺装备，不是简单的机械制造技术就能完成。在甲厂好用的燃烧器，在乙厂就不一定好用。
凡只许诺抽象的保证指标，而无具体技术指标要求的供货商不能相信。如只说火焰燃烧有力，而不能保证窑尾温度的上限；只说火焰保护窑皮，却不能保证筒体扫描温度的趋势发展渐好等等。
凡不保证负责燃烧器调试使用的供货合同不能签订，因为燃烧器是各种设备中最难调试的。要正确调试燃烧器，不仅要全面了解燃烧器的自身特点，还应对烧成系统各工艺参数熟练掌握。曾经见到有的厂家燃烧器质量并不错，只是因派去的调试人员素质不行，反而将窑烧红。
2.2.4 增湿设备
降低预热器出口废气温度的办法有几种，但最好的办法是采用增湿塔。有些生产线采用多管风冷却设施，看似可节省投资，但降温效果较差，给后置废气处理设备的正常运转带来困难，环保难以达标。况且十余台轴流风机运转并不比水泵节能。
为了改善窑尾高温风机的运转状态，现在又多将增湿设备放在风机的前面。这种工艺布置无疑对增湿设备提出了更高的可靠性要求。否则，由于它的不正常，会给全系统的风量与风压带来波动。因此，当这种布置确定后，千万不要选用运行可靠程度较差的高压水泵及喷头，建议选用双相流的喷雾系统，该系统一性投资较高，但它省去的土建投资及电气控制投资完全可以补偿有余。
2.2.5 调节转速的装置
工艺上经常需要调节所需要的料量、风量、水量，传统上的调节是采用各类阀门、液力偶合器等廉价设施，现在电器上技术先进的变频器，应该是它们的理想替代品。但它的一次性投资仍较高。对此，应该强调的是，不仅变频器一年所节约的电费完全可以抵偿过高投资，而且在诸如风机这类使用装备中，由于变频器的功能是通过改变供电频率而使电机转速改变，不涉及管道特性的改变，所以它在实现风量较大幅度调整时，风压变化很小，这正是生产中非常需要的难得特性。
2.2.6 阀 门
不论是料阀，还是气阀、水阀，单个的价格并不高，但因数量较大，所以购置中多以价格选定，但因为它是微不足道的小设施，质量与使用寿命很少有人过问。事实上，生产中因为阀门漏风、漏料、漏水所造成的损失无法估量。这里对两个阀门的重要性强调如下：
三次风管阀门：它是负责平衡窑与三次风管阻力的重要设施，它若损坏将会对窑与分解炉合理用风失去控制。但经实践考验好用的阀门并不多，由于使用环境恶劣，多则一年，少则数月。所以，在选购时一定要看制造厂的使用业绩，而不是定货业绩。
生料入窑与入库之间的快速切换阀：生料出库后不是入窑，就是返库，这是完全两种不同的通道，它不允许阀门不能切换到位，使生料部分回库，部分入窑；又由于窑内投料与止料过程需要迅速，更不允许这种切换时间长于半分钟以上。它的重要性不少人并不理解，因此，只靠设计者的选型与采购者的把关很难实现质量要求。
2.2.7 收尘器
收尘器的重要性不言自明，但在设计与选用中有三种情况应该予以避免：一是尽量不要几个吸尘点共用一个收尘器，否则容易造成收尘效果的不平衡；二是不要将小收尘点连接到大收尘器吸风管上，这是实际的人为漏风，因小失大；三是不要在所有扬尘点都需要安装收尘器，要看运转后的效果。
2.2.8 煤粉与生料的喂料计量设备
前面已经谈到这两种计量设备对熟料稳定生产的重要性，业主常常想能找到既准确计量，又价格相对低廉的计量设备。其中，冲板流量计因适于粉状物料计量且价格便宜而流行一时，但由于精度大多不高，已渐被淘汰。现在已有越来越多高精度的计量秤供用户选择了。
2.2.9 热工仪表
目前，，如果说 DCS 系统的使用没有设计自动控制回路及趋势图等功能，则真是没有什么优越性。窑头现场看火工操作，完全避免了中控与现场的两层皮，他们通过温度、压力、流量等二次仪表对这些热工参数进行监查、调整，因此，只要求计量仪表准确可靠，质量一流，便完全可以胜任对窑系统的控制任务。为了操作方便，在设计上应该加大窑头罩，应充分考虑看火位置。
2.2.10 前后窑口密封
前后窑口密封对于窑系统降低热耗、提高产量是非常有利的。如果说以前缺乏耐磨、耐高温的密封材料与设施，使密封系统难以长期有效的工作的话，那么，现在的柔性密封材料应是较为理想的，一次投资并不高。
总之，在选择辅助设备时，为节省投资，往往采用了最简单的作法：降低对原燃料成分稳定的要求，降低对仪表自动化的要求。然而，这两个“降低”势必导致日后投产中的高消耗、高成本。
所以，在此介绍了上述十类容易被忽略其质量要求的部件，以期提高基建采购质量，取得较为满意的建设或改造效果。
3 对人员与管理素质的提高
由于建设的基准水平不高，设备及自动化程度太低，员工工作不但辛苦，而且劳而无功，效率不高。这一方面是因为技术管理人员素质不高，难免发出不正确的指令，另一方面也是操作人员缺乏系统而有效的技术培训。
因此，应对员工进行必要的技术培训。但以往的培训走过场的太多，通过对国内大多数企业，包括知名的大型水泥集团的调查了解到，操作完全正确合理者并不多，由于判断失误造成操作错误的情况却屡见不鲜，各企业为此都付出过不少惨痛代价。由此可见，此项工作开展的必要性及提高效益空间的巨大性。
上述三大方面的内容，应该是小型预分解窑提高产质量的关键环节，只要解决了这三方面的问题，相信一定可以取得更优越的成绩。
作者：谢克平
机构：LV 技术工程有限公司
文章来源于：中国水泥备件网论坛
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