入窯生料和熟料質(zhì)量

新窯投產(chǎn)時(shí)，人們往往關(guān)注窯的產(chǎn)量、熱耗和系統(tǒng)電耗或其他有關(guān)操作事項(xiàng)，而不大重視熟料質(zhì)量。本文介紹國(guó)外一條4000t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線，通過(guò)研究微細(xì)結(jié)構(gòu)解決熟料質(zhì)量問(wèn)題的過(guò)程。

生產(chǎn)線投產(chǎn)后，出現(xiàn)粉狀熟料多、熟料質(zhì)量差等情況，為此開(kāi)展了熟料性能的研究。主要是：通過(guò)顯微鏡對(duì)不同生產(chǎn)時(shí)間生產(chǎn)的熟料中的C3S、C2S的晶格尺寸進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合生產(chǎn)情況進(jìn)行判斷；對(duì)入窯生料的SiO2、CaCO3的不同顆粒尺寸按入窯要求進(jìn)行混合，然后按控制值2%的fCaO進(jìn)行煅燒，以測(cè)試生料易燒性。

1 熟料中C3S、C2S晶格尺寸檢測(cè)

顯微檢測(cè)的C3S、C2S晶體尺寸見(jiàn)表1。表1顯示：在生產(chǎn)過(guò)程中，C3S晶體尺寸總體呈不均勻下降；樣品AL417、AL418表明，投產(chǎn)初期，窯內(nèi)燒成帶呈還原氣氛，火焰瘦長(zhǎng)，C3S晶格尺寸平均大于70μm，C2S平均35μm，均偏大；樣品AL786、AL857、AL951、AL1203表明，硅酸率SN從2.4提高至2.8以上，硅酸率提高，入窯生料中大顆粒尺寸的二氧化硅增加，熟料的煅燒溫度相應(yīng)增加，C3S的晶格尺寸為47～60μm，較前階段有所下降，但仍然偏大。其晶格下降的原因是，燃燒器火焰向下，窯料所承受的輻射熱增加，煅燒溫度有所提高，從燒成帶至出窯口的熟料冷卻速率下降，熟料中的fCaO數(shù)量下降，粉狀熟料量下降，熱煙氣向窯尾后逸，熱耗相應(yīng)增加。

2 入窯生料易燒性

對(duì)現(xiàn)有入窯生料進(jìn)行易燒性測(cè)試，即生料、煤灰按設(shè)定的比例混合并加入少量工業(yè)酒精，制成小球，在實(shí)驗(yàn)爐內(nèi)煅燒，測(cè)試其易燒性。

生料升溫時(shí)間模擬窯料在窯內(nèi)停留時(shí)間，最多為20min，測(cè)試的fCaO控制值為2%，測(cè)試溫度分別為1350℃、1400℃、1450℃。試驗(yàn)樣品中酸性不溶物45μm的篩余值及控制值2%的fCaO煅燒溫度見(jiàn)表2。

2.1 生料易燒性概況

生料易燒性試驗(yàn)的結(jié)果大致是：窯料煅燒溫度與fCaO含量相反，按試驗(yàn)結(jié)果推斷曲線見(jiàn)圖1。圖1表示，煅燒溫度越高，fCaO值越低。試驗(yàn)曲線基本代表易燒性狀況。

2.2 不同細(xì)度的生料易燒性試驗(yàn)

（1）不同細(xì)度SiO2顆粒對(duì)生料易燒性的影響

幾組不同細(xì)度的SiO2生料顆粒的易燒性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

試驗(yàn)結(jié)果表明：入窯生料在煅燒控制值2%的fCaO時(shí)，酸性不溶物顆粒中>45μm的顆粒越多，煅燒溫度越高。當(dāng)酸性不溶物>45μm篩余為4.7%時(shí)，較篩余0.13%的煅燒溫度高約300℃。

（2）不同細(xì)度石灰石對(duì)生料易燒性的影響

細(xì)顆粒石灰石對(duì)生料易燒性的影響試驗(yàn)見(jiàn)圖3。

試驗(yàn)表明，在石灰石顆粒> 300μm為零時(shí)，對(duì)控制值2%的fCaO的煅燒溫度有些許影響，但影響不大。

3 推薦意見(jiàn)

從上述7組熟料的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，熟料中的C3S微細(xì)顆粒均偏大，初期為70μm以上，這必然影響熟料、水泥和混凝土的強(qiáng)度和其他有關(guān)性能。在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整硅酸率率值和燃燒器位置，C3S微細(xì)顆粒降至47～60μm，但仍偏大，質(zhì)量難于改善，還增加了熱耗。

表1 顯微鏡檢測(cè)熟料情況

表2 酸性不溶物篩余及控制值2%的fCaO煅燒溫度

從一些研究文獻(xiàn)來(lái)看，C3S晶格大易生成粉狀熟料，強(qiáng)度低。C3S晶格尺寸取決于如下因素，首先是窯料加熱速率，即熟料在煅燒溫度從1000℃升至>1400℃的煅燒過(guò)程中，升溫時(shí)間越短，火焰長(zhǎng)度越短，C3S晶格越?。环粗?，升溫時(shí)間越長(zhǎng)，則C3S晶格越大。其次是入窯生料中存在粗顆粒SiO2，易生成大尺寸的C2S束，由此生成的C3S晶格也大。

圖1 入窯生料的易燒性

圖2 不同細(xì)度的入窯生料的易燒性試驗(yàn)

圖3 細(xì)石灰石顆粒生料煅燒

從生料的易燒性性能來(lái)看，也就是決定易燒性的關(guān)鍵因素是砂巖（SiO2）顆粒>45μm的篩余量，而不是石灰石（CaCO3）的顆粒大小，生產(chǎn)中SiO2顆粒>45μm的篩余為4.7%，若降至1.44%，則控制值2%的fCaO煅燒溫度下降約200℃以上。

從實(shí)踐來(lái)看，適當(dāng)?shù)亟档蜕霞?xì)度，酸性不溶物（SiO2等）的45μm篩余小于2%時(shí)，煅燒溫度下降，相應(yīng)調(diào)整燃燒器的噴煤量和火焰形狀，有利于生產(chǎn)小晶格的C3S熟料，降低粉狀熟料數(shù)量和提高強(qiáng)度。

陳友德編譯自No.12/2013

International Cement Review

為改善脫硝效果，開(kāi)發(fā)的TSC型為兩級(jí)燃燒，所產(chǎn)生的NOx排放較DeNOxKSV型低約20%～25%。

3SNCR結(jié)合系統(tǒng)的發(fā)展

從上世紀(jì)70年代以來(lái)，公司在鍋爐、汽輪機(jī)、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和焚燒爐上大量使用選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR），從90年代起在焚燒爐上取得選擇性無(wú)催化還原系統(tǒng)（SNCR）的經(jīng)驗(yàn)。上述經(jīng)驗(yàn)已移植到水泥預(yù)分解窯上。

為進(jìn)一步優(yōu)化SNCR技術(shù)，又開(kāi)發(fā)了減少氨水和尿素溶液噴量的多噴嘴技術(shù)，以達(dá)到較高的NOx減排量。

公司正計(jì)劃完成在NH3/NOx摩爾比為1.0時(shí)50%NOx減排目標(biāo)和更低的NH3/NOx摩爾比時(shí)更為嚴(yán)格的NOx排放要求。

陳友德編譯自No.12/2013

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