5500t/d两档短窑配料方案的优化

进入新世纪以来，我水泥工业得到突飞猛进的发展，得益于干法水泥生产技术的推广普及，不论从单线产能，总生产规模上实现由大变强的转变，堪称水泥大，在不断发展的同时，技术也在不断地创新，天津水泥工业设计院进行两档短窑的设计。在5500t/d生产线上进行应用，不论从减少占地，压缩建设投 资，熟料煤耗，节约烧成电耗等方面还是生产运行管理方面都 有的优势，继河北燕照两档短窑投产后，在东平中联又相继投产使用，不断地探索新经验，优化两档短窑配料方案，适应两挡 短窑的要求，是发挥短窑优势的关键。

1 两档短窑的特点

预分解窑在发展初期，煅烧熟料采用长径比L/D≥15的窑，随着工艺和技术的发展，L/D为10~13的两档短窑因其优势被人们所认 识，尤其是产能低于6000t/d的小型和中型窑，采用了预分解技术和 快速煅烧理论的研究成果，使其无论在工艺、机械和操作运行方面 都具有比较突出的优点。与三档支承、长径比在14～17的一般 干法窑相比，窑粗而短，窑中无分解带，胴体散热面积小，窑体表 面热损失少，料在窑内停留时间短，烧成速度要快，生料易烧性要 好，窑内热力强度要高，火力要求更加集中，其结构及技术指标对 比如表1。

从表1可以看出，两档短窑长度较其它窑短了12米，窑的直径大 了0.2米，窑的截面积增加了1.4m²，说明物料在窑内停留时间要短， 流速快，体现薄料快烧，要熟料能够完烧结，要满足以下几 个条件，先是烧成温度，但烧成温度也不能过高，窑衬及设备受 限，其次是反应时间，因窑的长度，窑速已定死，窑内停留时间不 能再增加，再次是液相量及液相粘度，要求生料配料时要考虑 这一特点，与其它窑有不同的适应性，液相量要充足，粘度不能太 大，否则烧结困难。 

2 三高配料方案 

2.1 投产初期的高硅方案 

在点火初期，处于多方面的考虑，借鉴了山东其它中联企业 5500t/d熟料生产线的配料经验，结合本厂当地原材料中石灰石中氧 化镁含量较高，达到3.1%的情况，选用了三高方案，其主要目的是 新投产的生产线，液相量相对低，防止预热器系统出现结皮堵塞故 障，熟料KH控制在0.95±0.02，硅酸率控制在SM=2.8±0.1,铝氧率控 制在IM＝1.6±0.1，熟料的液相量控制在23%左右，生料成分见表2。

这种配料方案可能在其它5500t/d生产线上有较好的适应性， 但在两档短窑上不适应，熟料的硅率高，液相量偏少，使熟料 在烧结过程中没有的液相溶剂，分子运动慢，不能结合， 结粒细小，甚至形不成完整的结晶，呈现严重的飞砂料，窑头向外 呛熟料粒子，篦冷机内没有块状料，经篦冷机冷风吹起，形成较大 扬尘，窑头有大量的含尘随二次风入窑，造成窑前看火不清晰，形 不成明亮的火焰，窑前温度低，使二次风三次风温度都低，熟料的 升重在1000～1223g/l，这种熟料外观质量差，没有结粒良好的块状 体，熟料的化学成分如表3所示，熟料的矿物组成如表4所示。

由于熟料的液相少，熟料烧结程度达不到，造成熟料的安定性 天不合格，且熟料3天强度仅为21MPa左右，28天抗压强度在 49MPa以下，达不到家的要求，如表5所示。

3 “一中一低一高”方案 

3.1 生熟料成分的变化 

6月13日进行次开窑生产，由于三高配料方案出现了飞砂现 象，总结了次开窑生产的经验，6月13日开窑生产时，调整配料 方案，将三高调整为“一中、一低、一高”方案，即“中饱和比、低 硅率、高铝氧率”配料方案，熟料饱和比控制在KH＝0.91±0.02，硅 酸率控制在SM=2.4±0.1,铝氧率控制在IM＝1.6±0.1，熟料的液相量控 制在27.0%左右，生熟料成分如表6、表7所示。

3.2 熟料矿物组成及液相量变化

通过调整配料方案，熟料的三率值及矿物组成发生了的变 化，熟料的硅酸率由原来的2.86~3.05调整到2.37，熟料中的液相量由 原来的22.48%~23.99%提高到27.41%，增加了熟料的液相量，为熟料 烧结提供了更多的熔剂矿物，减少了硅酸三钙的含量，增加了硅酸二钙的量，了熟料煅烧的难度，了熟料的烧结状况，熟料 矿物组成更趋于合理，同时也了烧成温度，熟料易结窑皮，改 善了熟料的结粒性能，了飞砂料现象，熟料矿物组成如表8 所示。

3.3 熟料物理性能变化 

熟料的物理性能发生了较大的变化，次煅烧的熟料安定性 部合格，提高了熟料的3天强度及28天强度，分别达到26.72MPa和 52.2MPa，较次生产分别提高了5.52MPa和3.3MPa，如表9所示。

3.4 存在的问题 

3.4.1 熟料的液相量偏大 

通过次生产，熟料的液相量偏多，出现了窑皮过厚，窑内 结大块，虽然解决了飞砂问题，但又出现了结粒过大现象，窑内窑 皮增长，窑皮增厚，窑主电机电流升高，窑负荷加大。 

3.4.2 篦冷机内出现结雪人现象

6月18日上午出现了篦冷机头部积料现象，随着料积累，逐渐形 成雪人料柱，影响了窑的运转。窑尾烟室开始出现结皮现象，每班 进行检查捅堵，清理结皮。

3.4.3 熟料强度偏低

 熟料的3天和28天强度虽然有了提高，但还是偏低，没有达到 家要求的强度，3天强度仅为2.77 MPa，而28天抗压强度也只有 52.2 MPa。 

4 三中方案 

要解决上述存在的问题，熟料中的液相量，解决窑内结皮 结圈、长厚窑皮、结雪人、提高熟料强度等问题，须调整熟料的 三率值，将配料方案作进一步的调整。 

4.1 生料成分的调整

通过近三个月的生产，生料成分逐步进行调整，按照中熟料 饱和比，中硅酸率，中铝氧率的目标进行调整，熟料成分也在不断 变化，熟料强度有改进，在不断总结的基础上，将生料指标调整到 KH=0.98±0.02，SM=2.67±0.1，IM=1.5±0.1，9月份生料平均值如 表10所示。

4.2 熟料矿物组成及液相量变化 

9月份通过调整配料方案，熟料的三率值及矿物组成发生了 的变化，熟料的硅酸率由原来的2.37调整到2.63，熟料中的液相量由 原来的27.41%降到25.22%，减少了熟料的液相量，适当减少了熔剂 矿物，增加了硅酸矿物的含量，了熟料的烧结状况，熟料矿物 组成更趋于合理，熟料结窑皮减少，无结料球，结后圈现象发生， 避免了篦冷机雪人的出现，了熟料的结粒性能，9月17～28日熟 料矿物组成平均值如表12所示。

4.3 熟料物理性能变化 

通过9月份配料方案的调整，熟料的物理性能发生了较大的变 化，第四次煅烧的熟料安定性部合格，熟料3天强度及28天强度 高值能达到33.5 MPa和60.3MPa，熟料的3天强度及28天强度平均 值分别达到30.2MPa和57.8MPa，较上次生产分别提高了3.51MPa和 6.59MPa，如表13所示。

5 配料方案的优化 

配料方案经过三个月的生产实践，在不断地探索完善，熟料饱 和比高于0.93时感到料子难烧，同样的生料下料量，熟料的fCaO 升高，若KH达到0.94，则熟料fCaO会升高到1.75～2.0以上，这时为 熟料质量，生料下料量减少10～20t/h, 方能fCaO在1.5%以 下，如表14所示。

熟料率值在生产过程中受各方面的因素影响，也 并不是一成不变的，有些因素也是很难避免的，当三个率值发生变 化时，操作也应相应变化与之相适应，可通过控制生料的喂料量来 调节，料子易烧时适当增加生料下料量，当料子易烧性较差时可适当减少喂料量，但增减幅度不能过大，一般每次调整0.5~2t/h，可根 据情况微调勤调，不使窑况产生大起大落的变化，总之，三率值要 与生料下料量相匹配，控制在适当的范围内，熟料三率值控制如表 14时，生料下料量达到400t/h左右，窑况稳定，产量较高，熟料质 量较好，硅率控制在2.60~2.65时熟料强度较高，产量也较适宜，三 个率值在表15范围内时，不论是产量还是质量，窑况等方面都是佳。

6 对煤质的要求

配料方案的优化与煤质有较大关系，煤发热量的高低直接影响 配煤的多少，发热量越高配煤越少，反之越多，而喂煤的多少带入 的灰分不同，直接影响熟料的化学成分及熟料的矿物组成，对水泥 质量影响是的，同时煤发热量高，在烧成带火力集中，更 有利于熟料的烧结，如果煤与料不匹配，会使熟料质量受影响，产 量低，质量差，熟料强度上不去，通过近半年的生产对煤质的要求 也找出了进厂原煤的佳控制范围，如表16所示。

7　效 果 

通过对配料方案的调整优化，生料的化学成分适应两档短窑 的特点要求，生料的易烧性增强，生料下料量由原来的390t/h提高 到400~420t/h，熟料产量提高，窑的日产量设计5500t/d实际达到 6083.5t/d，较优化前台时产量提高了8.4t/h，日产量提高了395t，月产量增加了7.17万吨，熟料质量稳定，熟料煤耗较原来下降1.1kg/t标 准煤，如表17所示。

8 结 论 

对于5500t/d熟料生产线而言，不同的窑型结构，其特点性能 不同，对原材料的适应性不同，所采用的配料方案不尽相同，所用 的原材料不同，配料方案也相差各异，是对于两档短窑来 说，目前内投产的生产线相对很少，各地所用原材料，所用燃料 不同，对熟料配料方案也不相同，但要体现两档短窑的特点，即 “短粗”型，窑内径大，窑长度短，窑内通风面积大，填充率小， 窑短物料流速快，窑内停留时间短，要根据不同原材料进行试验探 索，选择适合本窑要求的方案进行配料，即能发挥短窑的特点，产 量高，热耗低，但又能提高生料的易烧性，熟料在窑内烧结，熟料有的强度及合理的性能。