技術(shù) | 談《煅燒制度對(duì)熟料強(qiáng)度的影響》

《水泥》雜志2018年第12期刊登了一篇題為《煅燒制度對(duì)熟料強(qiáng)度的影響》的極好文章。之所以稱好，是因?yàn)樽髡邅碜云髽I(yè)基層，善于學(xué)習(xí)、思考并行動(dòng)，在認(rèn)真分析影響熟料強(qiáng)度的原因之后，采取得力措施，獲得理想結(jié)果，并以論文形式發(fā)表出來。近年來，不少技術(shù)人員對(duì)預(yù)分解窯煅燒制度早就習(xí)以為常了，似乎并無改進(jìn)空間，雜志社也不將其作為選題。因此，很難見到類似彌足珍貴的文章。這篇文章可以帶來很多啟示，至少說明現(xiàn)在的水泥生產(chǎn)技術(shù)，絕不像很多人認(rèn)為的非常成熟，而是仍需要不斷改造、進(jìn)步、提高。本文從三個(gè)方面進(jìn)行討論，目的是與作者及廣大讀者交流，希望有利于開發(fā)彼此的學(xué)習(xí)力、思想力及行動(dòng)力。

窯內(nèi)優(yōu)異煅燒制度應(yīng)該是能用少的煤煅燒出性能佳熟料的制度。該制度的特點(diǎn)是：有足夠高的煅燒溫度，且此溫度位于窯前端的燒成帶，同時(shí)窯尾溫度要盡量低，表明窯內(nèi)熱交換充分，系統(tǒng)熱耗低。至于《煅燒制度對(duì)熟料強(qiáng)度的影響》一文中所談“燒成帶長度”并非不需要，但它是滿足這兩個(gè)要求后自然形成的。該文引用燒成帶長度的計(jì)算公式，表明氣流速度至關(guān)重要，但此速度不是靠提高窯尾高溫風(fēng)機(jī)負(fù)壓，甚至關(guān)小三次風(fēng)閘閥，力圖用風(fēng)把火焰拉長而形成的。煙氣氣流速度等于窯內(nèi)風(fēng)量除以窯橫截面積，而窯內(nèi)風(fēng)量應(yīng)是煤燃燒所需空氣量，且窯尾廢氣中O2和CO含量要低，即空氣過剩系數(shù)不高、煤粉能完全燃燒的風(fēng)量。這是窯用風(fēng)應(yīng)當(dāng)遵循的原則，否則就要增加熟料煤耗。此時(shí)提高氣流速度的唯 一方法，就是縮小氣流通過的橫截面。

企業(yè)的窯煅燒制度是否符合上述要求，不只要對(duì)比調(diào)整前后熟料標(biāo)號(hào)的發(fā)展方向，還要看窯尾溫度是否降低、窯尾廢氣成分是否合理。為此，除了對(duì)尾溫準(zhǔn)確檢驗(yàn)外，還應(yīng)配置高溫廢氣分析儀在線檢測(cè)廢氣成分。原文未涉及這方面內(nèi)容，是因?yàn)閲鴥?nèi)大多企業(yè)都是缺項(xiàng)，尤其是在線檢測(cè)廢氣，由于經(jīng)常堵塞很難準(zhǔn)確指導(dǎo)操作。但現(xiàn)在已經(jīng)有不堵的在線檢測(cè)儀表，可以檢驗(yàn)煅燒制度，利于降低熟料熱耗。

煅燒制度的核心要求應(yīng)該是高燒成溫度，只要溫度適宜地高且穩(wěn)定，就能燒出好熟料。至于燒成時(shí)間長短則相對(duì)次要，而且并不需要延長?，F(xiàn)在公認(rèn)的高窯速運(yùn)行及提倡超短窯，其理論基礎(chǔ)恰恰是熟料在窯內(nèi)的停留時(shí)間可以縮短。該文也明確提出煅燒時(shí)間過長會(huì)使A礦晶體明顯增大，熟料早期活性下降，水化熱低、強(qiáng)度低的正確觀點(diǎn)。但以此認(rèn)為延長高溫區(qū)、A礦晶型變大可以增加后期強(qiáng)度，卻不一 定符合事實(shí)。

1）決定回轉(zhuǎn)窯煅燒制度的首要因素是燃燒器
只有好的燃燒器才能促進(jìn)煤粉與空氣，尤其是與高溫二次風(fēng)的接觸機(jī)會(huì)，從而提高煤粉的燃燒速度。反之，如果靠加大窯尾負(fù)壓，只能使煤粉與氣流的接觸條件變差。該文未提及燃燒器作用，顯然是忽視了它對(duì)優(yōu) 質(zhì)火焰的主導(dǎo)作用。本來，任何制造商都需要根據(jù)用戶煤質(zhì)來設(shè)計(jì)與制造燃燒器，否則，燃燒器性能好壞就是撞大運(yùn)。國內(nèi)燃燒器之所以發(fā)揮好的不多，或者某一制造商的燃燒器，某一用戶覺得好用，另一用戶卻覺得不好用，不只是因?yàn)橹圃焐滩荒馨疵嘿|(zhì)設(shè)計(jì)燃燒器，更有用戶自身在經(jīng)常改變煤質(zhì)的原因。

該文作者充分理解了燃燒器與煤質(zhì)應(yīng)一致穩(wěn)定的要求，之所以用數(shù)月時(shí)間、非常耐心地調(diào)節(jié)兩種差異較大的煤質(zhì)摻和比，實(shí)際正是在摸索能符合現(xiàn)有燃燒器性能的混合煤質(zhì)，讓揮發(fā)分含量及熱值發(fā)揮到位，摸索出理想火焰。也許作者并沒有強(qiáng)烈意識(shí)到煤質(zhì)與燃燒器性能的一致性，但實(shí)際是在努力落實(shí)。即本應(yīng)要求燃燒器適應(yīng)煤質(zhì)，而作者卻在努力使煤質(zhì)適應(yīng)燃燒器。這種寶貴實(shí)踐，同樣十分有成就感。居然能代替對(duì)燃燒器的嚴(yán)格設(shè)計(jì)與理論計(jì)算，豈不簡單實(shí)用。但這種摸索的過程漫長，代價(jià)不小，一旦燃燒器磨損或更換，或煤質(zhì)發(fā)生改變，該比值還要重新摸索。另外，還建議在調(diào)整煤質(zhì)配比時(shí)，直接看窯尾溫度變化趨勢(shì)，要比用游離氧化鈣判斷更快捷、簡單。

2）煤粉含水量和細(xì)度對(duì)煅燒制度的影響
除了燃燒器對(duì)煅燒制度的關(guān)鍵作用之外，煤質(zhì)對(duì)煅燒制度的影響也不能小視，尤其原煤所含水分與細(xì)度，會(huì)改變煤粉的燃燒制度，改變火焰形狀。

該文作者對(duì)減少煤粉水分對(duì)火焰的影響有深刻體會(huì)，為減少煤粉水分汽化的吸收熱，提高火焰溫度，采取了原煤混合搭配方法降低高熱值煤的水分。但作者又與大多人的看法一樣，誤認(rèn)為煤毛細(xì)管“內(nèi)水”不易烘干，只好增加細(xì)度，以縮短燃盡時(shí)間。這種做法在國內(nèi)企業(yè)相當(dāng)普遍，尤其擔(dān)心煤粉的安全生產(chǎn)。但在化驗(yàn)室105 ℃測(cè)出的內(nèi)水，為什么在煤磨熱風(fēng)高于250 ℃時(shí)卻烘不出來，又為什么煙煤比無煙煤更易燃燒，即使無煙煤磨得更細(xì)。答案只能是：煤粉燃燒速度取決于它的揮發(fā)分含量，過細(xì)磨煤有助于所含水分汽化，反而干擾煤粉燃燒；而降低煤粉所含水分的關(guān)鍵在于，要提高煤粉與熱風(fēng)在磨內(nèi)的熱交換效率。

3）加大窯內(nèi)拉風(fēng)與煅燒制度的關(guān)系
除了燃燒器與煤質(zhì)的因素外，煅燒制度還要有必要的合理?xiàng)l件，即窯內(nèi)燃燒空氣必須充足，否則燃燒器與煤粉質(zhì)量再好，也要受到約束。該文作者企業(yè)的窯之所以加大拉風(fēng)后，會(huì)改善熟料質(zhì)量，可能正是因?yàn)楦G中原空氣量確實(shí)過少，加大后就獲得改善。但此時(shí)絕不表明窯內(nèi)火焰變長，否則，窯尾溫度一 定會(huì)升高，而且拉出的火焰必是前端明顯發(fā)虛，窯尾磚襯會(huì)形成副窯皮。這點(diǎn)原文沒有介紹，估計(jì)是沒有出現(xiàn)過此類副作用，否則熟料質(zhì)量也不會(huì)改善。

總之，窯內(nèi)拉風(fēng)是在改變窯內(nèi)煤粉的燃燒氣氛，尤其在要求窯減排脫硝后，該課題變得更為復(fù)雜，它希望在煤的煅燒初期有一 定還原氣氛，氧氣過多不僅要多耗煤，而且也必然加重廢氣的脫硝負(fù)擔(dān)，這說明窯的煅燒制度絕非加大拉風(fēng)那么簡單，反而要更為嚴(yán)謹(jǐn)。

該文作者還以加大拉風(fēng)可以降低揮發(fā)組分總量、減少有害元素循環(huán)富集造成的結(jié)皮與黃心料球?yàn)橛?，證明加大窯內(nèi)通風(fēng)的正確性。實(shí)際上，文中所描述的黃心料球是四級(jí)下料未被足夠風(fēng)速帶入分解爐造成物料短路落入窯內(nèi)所形成，它與真正的黃心料并不是一回事。加大通風(fēng)后它之所以變少，完全是提高窯尾上升煙道風(fēng)速所致，此時(shí)就避免了生料短路入窯。

綜上所述，要想獲得好的煅燒制度，就必須堅(jiān)持燃燒器性能與煤質(zhì)的高度一致，而且還要嚴(yán)格控制空氣過剩系數(shù)。

1）多面衡量企業(yè)效益的必要條件
衡量一條生產(chǎn)線的產(chǎn)能水平，不應(yīng)只比產(chǎn)量、質(zhì)量，更要比它的單位能耗。因此，討論熟料煅燒制度不應(yīng)只看熟料標(biāo)號(hào)，還要看達(dá)到該熟料標(biāo)號(hào)所要消耗的能量大小。當(dāng)然，好的熟料性能是為了讓用戶節(jié)能，用少的熟料滿足水泥、混凝土與建筑物的強(qiáng)度與耐久性。但這也需要用戶具有會(huì)使用熟料、節(jié)省熟料用量的能力，要靠后續(xù)專業(yè)的技術(shù)。如此認(rèn)識(shí)節(jié)能重要性，可能會(huì)被人理解為故弄玄虛，是將原文討論問題擴(kuò)大化，或轉(zhuǎn)換了課題。但是，如果熟料煅燒只為獲取高標(biāo)號(hào)，忽略煤電的消耗量，就很容易偏離企業(yè)生產(chǎn)的終極目標(biāo)，而且絕非是危言聳聽。

當(dāng)今講生態(tài)保護(hù)，實(shí)際已經(jīng)非常明確，任何生產(chǎn)與社會(huì)活動(dòng)，都必須滿足節(jié)能減排的要求。而任何產(chǎn)品節(jié)能都應(yīng)該有兩個(gè)層面的含意：一是制造層面的節(jié)能，二是使用層面表現(xiàn)出的節(jié)能，這樣的產(chǎn)品才有生命力。當(dāng)很多產(chǎn)品為使用過程節(jié)能，卻要在制造過程中多耗能時(shí)，就要將后者多耗的能，與前者的節(jié)能進(jìn)行比較。比如高標(biāo)號(hào)水泥可以為后續(xù)使用過程節(jié)約水泥用量，即為使用層面節(jié)能創(chuàng)造條件，但如果煅燒熟料時(shí)多耗煤，就說明它的制造過程在多耗能。所以，熟料作為半成品追求節(jié)能的高境界應(yīng)該是，通過科學(xué)煅燒制度少用煤，還能獲取高標(biāo)號(hào)，這是水泥人應(yīng)該努力的目標(biāo)。遺憾的是，一得一失經(jīng)常發(fā)生在兩個(gè)不同領(lǐng)域，得與失誰多誰少并不明晰，不易引起人們關(guān)注。但客觀事實(shí)是，只要制造過程的失，不能換到使用過程的得，這種工藝與設(shè)備就沒有生命力，遲早要被淘汰。

當(dāng)然，一篇文章不可能、也不需要對(duì)產(chǎn)質(zhì)量與能耗、環(huán)保等內(nèi)容都面面俱到；但在制定行動(dòng)方案、至少在衡量行動(dòng)效果時(shí)，必須要看節(jié)能的目標(biāo)與效果，哪怕只有一行對(duì)比數(shù)字，就能為多面評(píng)價(jià)此項(xiàng)技術(shù)工作提供依據(jù)。這不是求全責(zé)備，而是企業(yè)管理必須有的基本功。

2）水泥生產(chǎn)向智能化發(fā)展的必要條件
水泥生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)智能化雖然還遙遠(yuǎn)，但不少人已命名智能工廠或智能生產(chǎn)線。其實(shí)可能連智能化基本條件及所能獲得的效益都還在蒙眬之中。筆者認(rèn)為水泥生產(chǎn)的智能化必須建立在正確煅燒制度、粉磨制度的基礎(chǔ)上，才可能正確編寫智能軟件?；叵脒^去我國水泥行業(yè)二十余年的自動(dòng)化歷程，之所以收效甚微，就是因?yàn)闆]有掌握工藝參數(shù)之間的關(guān)系與要求，便簡單對(duì)現(xiàn)有操作手法仿真，或制作以傳遞信息為主的專家系統(tǒng)，結(jié)果不僅未比人工操作有什么效益，甚至常因控制失靈而恢復(fù)人工操作。過去的自動(dòng)化如此，如今建立在自動(dòng)化基礎(chǔ)上的智能化又能如何呢？

但是，水泥生產(chǎn)智能化必定是水泥提高效益、降低能耗的必由之路。應(yīng)該樂觀地認(rèn)為，當(dāng)降低能耗的各項(xiàng)技術(shù)實(shí)施之后，智能化除了能大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率之外，會(huì)在原基礎(chǔ)上有至少5%的能耗降低潛力。這才是我們追求智能化的動(dòng)力。

既然如此，為了水泥生產(chǎn)早日實(shí)現(xiàn)智能化，就應(yīng)當(dāng)實(shí)實(shí)在在認(rèn)真悟透各項(xiàng)操作參數(shù)間的影響規(guī)律，這不但能挖掘當(dāng)前人工操作的節(jié)能潛力，而且也是未來智能化所需要的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)更大程度的節(jié)能。