矾土熟料 [浅谈熟料f_CaO高的原因及其解决办法]

中图分类号:TQ172文献标识码:B 文章编号:1007-0389(2010)01-29-04

浅谈熟料f -CaO 高的原因及其解决办法

（天瑞集团汝州水泥有限公司，河南郑占锋

汝州467500）

摘要：f -CaO 含量是熟料质量的重要控制指标，表观上看f -CaO 高无非为熟料欠烧或结球所致，实际上造成熟料中f -CaO 高的原因有很多，涉及了从生料制备到熟料出窑的生产全过程。结合2500t/d熟料预分解窑投产6年多来的生产实践经验，详细分析和归类了引起熟料f -CaO 偏高的主要原因（包括配料不当、生料过粗、煅烧不良、原料有害成分过高、操作控制水平低等）以及窑况变化状况等，并就生产中采取的针对性措施及其效果进行了一一介绍。关键词：熟料；f -CaO 含量；配料率值；生料细度；煅烧操作Cause of high f -CaO clinker and the measures

Zheng Zhanfeng （Tianrui Group Cement Co.,Ltd., Ruzhou, Henan, 467500）

Abstract:w (f -CaO) is an important control index of clinker quality, and high content of f -CaO is simply considered caused by un ⁃der-burning and ball formation, actually there are many causes referring to the whole cement production process from meal prepara ⁃tion to clinker out of kiln. Combined with the six years of production experience of the 2500t/dclinker precalcining kiln production line, the author analysed and classified the main factors of high f -CaO like improper material proportioning, disqualification meal fine ⁃ness, high objectionable constituent and low lever of operation and control as well as the relative kiln running condition, and introcuded one by one the corresponding measures and the effect.

Keywords:clinker; content rate of f -CaO; batching modulus; meal degree of fineness; burning operation

我厂一线Φ4.0m×60m 、2500/d的预分解窑为中国中材国际工程股份有限公司(南京) 设计，其窑尾采用单系列五级预热器和管道式在线分解炉。该线自2003年1月投产以来，很快实现了达标达产，现在稳定在2900t/d左右。但是作为熟料的主要考核指标f -CaO ，也几度出现偏高现象（我厂控制指标为w （f -CaO ）=（0.3%~1.5％），本文就f -CaO 偏高现象的产生原因及其解决办法作一介绍。1

配料不当及其对应措施

在预分解窑的操作中，一般采用“两高（SM ，IM ）一中（KH ）”的配料方案。配料方案中若三率值取值不合理（如KH 过高，SM 和IM 过高或过低），就会造成熟料f -CaO 偏高。其中：

KH 过高，C 3S 含量相对较多，物料煅烧困难，f -CaO 容易升高。这一点在操作中我们经常遇到，原因也比较明了。因此，熟料KH 一般控制在0.85~0.90，我厂控制在0.88±0.02，超过0.92时f -CaO 就很难合格了。

SM 过高液相量偏少，f -CaO 不易被吸收，造成f -CaO 偏高；SM 过低，熔剂矿物过多，容易结圈、结球，窑内通风不好，造成窑况不稳，从而也造成f -CaO 偏高。

IM 过高，熟料液相黏度增大，物料难烧，不利于f -CaO 的扩散吸收，会造成f -CaO 偏高；IM 过低，液相黏度过小，物料烧结范围变窄，煅烧温度不易控制，温度控制高时易烧流结大块，温度控制低时会造成物料预烧不好，窑况不易稳定，也会造成f -CaO 偏高。

在实际生产操作中，配料方案应与生产用原燃料情况和烧成系统装备及控制等实际情况相结合，进行摸索和调整以获得最适宜本生产线的配料方案。例如：我厂一线，刚生产时配料方案为：KH =0.89±0.02，SM =2.60±0.10，IM =1.60±0.10，因SM ，IM 过高（对应于湿法窑的），造成窑内17m 处经常结圈，结球也较为频繁，熟料f -CaO 合格率不到50%，窑台时也难以提高。2004年2月，依据我们的实际情况，我们采取的措施不是调低而是逐渐调高SM ，IM （即将SM 提高到2.90±0.10、IM 提高到1.80±0.10），KH 仍为0.89±0.02，这样结圈现象消失，结球现象明显减少，f -CaO 合格率达到85％以上，日产也由原来的2750t 提高并稳产到2850t 左右，系统进入正常稳定的运行期。但是到了2006年7月，f -CaO 突然升高，其合格率大幅下滑，达不到60%；日产也由2850t 降到2700t ；另二次风温也下降了50℃。排除种种原因，发现只有出磨煤粉水分由原

-29-

来的小于1.0％上升到3.0％左右，估计是煤粉水分偏高造成煅烧温度难以提高所致。鉴于要长时间使用这种煤，我们将SM 逐渐降至2.8±0.10，后来又将IM 逐渐降至1.5±0.10，KH 控制在0.88±0.02。调整后生料易烧性明显改善，也未出现结圈、结球现象，日产达到2900t ，f -CaO 合格率大于85%。2

生料过粗及其应对措施

对于煅烧而言，生料颗粒越细、越均匀，比表面积越大，其烧结性能越好，物料反应越迅速，越有利于f -CaO 和其他组分的化合反应。但是细度太细，其粉磨电耗就越高。因此，生产控制中寻找最佳生料细度控制指标（即在窑况正常时，熟料f -CaO 合格、强度影响不大、窑和生料磨的台时又不低时的生料细度）很重要。

开窑初期，我厂出磨生料细度控制指标为0.08mm 筛筛余≤16％，由于立磨运行不太正常，生料供不上窑煅烧，因此把细度指标（0.08mm 筛筛余）调整至≤20％，窑系统运行仍正常，对熟料f -CaO 合格率、熟料强度和窑台时产量均影响不大。后在一次立磨故障后又将细度放宽至22％时，此时熟料f -CaO 合格率勉强达标，但熟料强度下降2MPa ；当细度放宽到25％时，熟料中f -CaO 中的质量分数高达4.0％，入窑生料分解率由原来细度正常时的96％降至90％，升重下降了近200g ，熟料强度明显下降；当将细度（0.08mm 筛筛余）恢复至≤20％，熟料f -CaO 才逐渐合格。经过这一系列的生产探索，我厂出磨生料细度的合宜控制指标（0.08mm 筛筛余）为≤20％。据有关资料介绍，对煅烧影响最大的是0.2mm 筛筛余，因此应严格控制0.2mm 筛筛余≤1.0％。

在煅烧中发现，在更换一种结晶SiO 2含量较高的砂岩时（其它原料未变）立磨台时上不去，反映在窑上感觉料特别难烧，f -CaO 偏高；当把细度控制在≤16％时，f -CaO 含量能合格，但立磨台时下降很多。因此，当砂岩中结晶SiO 2含量较高时必须降低出磨生料细度。另入窑生料成分均匀性差，会使窑操作困难，从而造成熟料f -CaO 偏高。3

煅烧不良及其应对措施

造成熟料煅烧不良的影响因素较多，如原燃材料变化操作上未及时调整、燃烧器使用不当、风煤料窑速的配合及操作不当等原因都会造成煅烧不良，从而造成熟料f -CaO 偏高。

3.1原燃材料变化与操作的调整配合问题-30-

原燃材料变化而操作未及时调整时，会造成窑结圈、结皮、结球，进一步影响通风，从而影响熟料质量，造成f -CaO 偏高。在我们厂经常出现的情况有以下几种：

（1）煤质变差（包括灰分和水分变大及发热量变低等）时造成窑煅烧温度不易提高，对此我们经常采取的措施是：降低煤粉细度（筛余值）和水分，以及调整燃烧器参数等（如加大内旋风比例，提高一次风压力，或调整喷嘴出口截面积，等措施），以加快煤粉燃烧速度、提高火力强度。另当煤粉中硫含量偏高时，会造成熟料中SO 3偏高。根据经验，当熟料中SO 3的质量分数达到0.8％以上时，窑末端及烟室就容易结皮。此时要加强清理烟室结皮，并采取提高熟料硅酸率（有时达到3.1左右），同时要控制窑头喂煤量等措施，以保证煤粉燃烧完全，实现窑况改善。

（2）当石灰石中MgCO 3含量偏高，熟料中MgO 含量高。当其w (MgO)值超过3.5％时（正常情况下为2.5％左右），窑内35m 处容易结一道孤圈，影响窑内通风，并且MgO 熔点低易造成液相提前出现而引起结球。此种情况的应对措施可采取提高熟料硅酸率来降低液相量，但MgO 和Fe 2O 3在熟料中起的作用并不一样，故不能简单地通过1450℃液相量公式[液相量=3.00w (Al2O 3) ＋2.25w (Fe 2O 3) ＋w (MgO)+w (R2O)]计算减少Fe 2O 3来保持熟料中液相量不变的方法。例如：2006年4月初，我公司一线熟料中w (MgO)值高达4.5％，w (f-CaO) 值也达到4.5％左右，先采取减少Fe 2O 3但保持熟料液相量不变（25％左右）时，熟料中w (f-CaO) 值虽降至3.0％左右，但料子结粒较差，升重偏低。为此，我们重新调整方案，将熟料中w (Fe2O 3) 值提高0.3%，结果料子结粒明显好转，f-CaO 也合格了。

3.2燃烧器使用不当及其调整措施

燃烧器是预分解窑的核心设备之一，熟练掌握燃烧器的技术性能和正确的使用方法，对大窑的优质高产起着至关重要的作用。我厂一线使用的是丹麦史密斯公司生产的Duoflex 三通道燃烧器，现就燃烧器问题谈谈操作中对f-CaO 的影响。

（1）燃烧器定位不正确会造成f-CaO 偏高。燃烧器太偏向物料会造成一部分煤粉裹入物料层内而不能充分燃烧，在窑内产生还原气氛，火焰温度降低导致熟料f-CaO 偏高；严重时还会结圈，影响窑内通风，加剧窑况恶化。燃烧器太偏离物料，火焰长而造成火力不集中，易出现后烧现象，此时会出

质好时压力控制低些，煤质差时压力控制高些。有

一回一次风机（罗茨风机）故障，被迫用事故风机维持生产，风压由25kPa 降低至11kPa ，操作中虽采取了大幅降窑速和喂料量等措施，但事故风机维持生产的几小时中，熟料f-CaO 还是偏高。注意生产中，要经常清理罗茨风机滤网，以免由于滤网堵塞造成压力低。

（2）二次风和三次风的分配对窑的产质量起着至关重要的作用，我厂有很多次造成熟料f-CaO 不合格的原因都是因三次风闸板调节不当所致。由于二三次风量很难用计算的方法来衡量，故操作中应通过窑头窑尾加煤比例、熟料质量、窑皮情况、C1出口CO 含量、二三次风温等参数变化情况，以及和正常窑况时对应参数对比进行判断。当三次风闸板开度太大时，窑内通风不好，窑头煤加不上，CO 含量偏高，烟室结皮严重，结圈结球现象出现，就会造成熟料f-CaO 偏高。当三次风闸板开度太小时，分解炉内风量不够，分解炉喂煤比例变小，这时虽然分解炉出口温度不低，但是入窑物料分解率不高，分解炉这一预分解窑的标志性设备作用不能完全发挥，导致窑内负荷加重；同时窑内通风变大，形成黑火头长的长带煅烧，二三次风温都不易提高，此时窑电流也不低，但熟料结粒疏松，f-CaO 含量偏高。由于窑内通风过大或过小，表现在熟料质量上都是外观发灰，砸开后内部疏松多孔，就是一种欠烧迹象，故有时很可能向相反方向调整，不过调整后几小时若熟料质量变得更差，那就需要向相反方向调整。有一次，我厂一线熟料f-CaO 连续数小时不合格，看料属于欠烧，采取措施就是关三次风闸板，意图是加强窑内煅烧；结果是窑头窑尾喂煤倒挂，CO 含量偏高，熟料质量更差。原来在调闸板时由于三次风闸板处积料，使窑内通风偏大但没有被及时发现，故按欠烧料调整后窑内通风更大，情况更差。后来对照以前正常时压力参数进行重新调整，窑况才得以恢复正常。

（3）篦冷机鼓风量和系统拉风是窑用风量的主要来源，在我们操作篦冷机所强调的“厚料层操作”时，一定要考虑窑用风量是否够用，否则，当鼓风量或系统拉风不够时，轻则造成O 2不够煤粉燃烧不完全，重则悬浮不起预热器内物料造成塌料，从而造成f-CaO 偏高。

（4）喂煤量的合理调整是煅烧出合格f-CaO 的主要手段，但是有的操作员看火、看料经验不足，特别是生料或煤质不稳的时候，加上喂煤秤或窑尾烟

现窑主机电流较高、料子结粒疏松、f-CaO 偏高现

象。我厂燃烧器定位原则是：第一，冷态下燃烧器中心线和窑下衬交叉点在窑长70%~80％之间，即距窑口45m 左右，端部和窑口平齐，偏下50mm 、偏料30mm 。待窑况正常后，根据火焰形状、窑皮状况再次对其进行调整。第二，煤质变化时应调整其前后位置，如煤粉质量变差时，可将燃烧器向外拉一些，以提高煤粉燃烧速度和二次风温。我厂使用高水分煤（出磨煤粉水分2.0%~4.0％）时，热态下燃烧器一直在偏离窑口200mm ，效果比较理想。第三，正常情况下尽量不动或少动燃烧器，以防火焰形状变化造成副窑皮脱落，从而导致f-CaO 不合格。

（2）火焰分叉或斜火焰也会造成f-CaO 偏高。这主要是因为燃烧器端部结焦、风管变形严重或间隙不均等，会引起火焰对称性差、煤粉燃烧不完全、烧成带火力强度不够等，继而会造成熟料f-CaO 偏高。因此出现火焰分叉或斜火焰时，应及时采取清理端部结焦等处理措施。

（3）燃烧器风道磨透窜风或风压太低也会造成f-CaO 偏高。多风道燃烧器是靠高风速及各道风的速度差，来实现煤粉的输送、混合和燃烧等使用性能的；一旦风管磨穿，各风道风量、风速将随之变化，多风道燃烧器的性能不能充分发挥，继而造成窑台时低、熟料f-CaO 高等现象。如2008年9月25日，我厂一线一次风机压力由25kPa 逐渐下降至18kPa ，电流由98A 逐渐下降至85A ，窑头喂煤罗茨风机压力由12kPa 逐渐上升至16kPa ，后中心管也开始向外冒煤，熟料f-CaO 升高，二次风温下降，19m~23m 窑皮脱落严重。根据这些现象，判断燃烧器风道磨透串风，检修后恢复正常。3.3操作不当及其调整

操作不当造成f-CaO 偏高是我们常见的现象，其主要原因就是风、煤、料、窑速配合不当。“大风、大煤、大料、快窑速”是预分解窑的操作要点，其中“煤取决于风，风取决于料，窑速取决于窑内物料的煅烧状况”的工艺规律，是确定风、煤、料和窑速的关键。只有风煤料窑速合理匹配，热工制度才能稳定，才能达到优质、高产、低耗和长期安全运转，特别是窑在满负荷生产时，这个热工制度是较为脆弱的，每一个环节的波动都可能导致这个热工平衡遭到破坏，最终导致f-CaO 偏高，直至下一个热工平衡建立起来。

（1）一次风的大小决定着燃烧器性能的发挥，我厂一线燃烧器设计压力为23~27kPa ，在操作中煤

-31-

室热电偶和气体分析仪不准，很难做到料变火变。在我们正常生产中经常遇到以下几种情况：第一，窑头喂煤量适中时，熟料外表致密光滑，砸开后断面发亮，熟料升重和f-CaO 均合格；第二，窑头喂煤量稍多时，由于温度高而使熟料大颗粒增多，砸开后有烧流迹象，并且有少量黄心料，升重偏高，f-CaO 较低；第三，窑头喂煤量偏少时，熟料小颗粒增多，甚至带粉状，表面粗糙无光泽，砸开后疏松多孔，升重低而f-CaO 高，窑头喂煤量过少时，还会出现跑黄料现象，f-CaO 会更高；第四，窑头喂煤量过多时，从熟料结粒和窑主机电流上来看，和窑头喂煤量偏少情况差不多，都属于煅烧温度偏低的范畴。不同的是，当窑头喂煤量过多时，窑尾和窑头喂煤比例失调，窑尾加煤相对偏少；窑尾烟室温度偏高，但由于烟室及热电偶结皮较快反而显示温度较低；烧成带末端易结圈，窑筒体末端易结皮，熟料中有结球现象，熟料经破碎机破碎后，在链斗机反映出黄块较多。尤其是当CO 分析仪不准时，操作员很容易把窑头喂煤多判断为喂煤少反而加煤，造成窑况进一步恶化，严重时会造成f-CaO 连续几班居高不下。这时只有减窑头煤来保证窑内煤粉充分燃烧，若窑内结皮或结圈严重时只有先处理窑尾结皮和窑内结圈，当窑况恢复正常后再逐步提高窑产量。

（5）喂料量控制不当也会造成熟料f-CaO 偏高。我们经常出现的情况有以下几种：第一，当喂料较少而窑内拉风偏大时，会造成烧成带火力不集中，出现低温长带煅烧现象，产量低反而f-CaO 偏高，其实对于预分解窑来说，产量越低窑越不易控制。第二，当喂料过多而风量不够时，通风不好会造成煤粉燃烧效率低下，小股塌料会造成窑负荷加重，两者均可造成f-CaO 偏高现象。有一段时间，我公司一线因煤质明显变好，窑头窑尾煤都能加上，但当日产由2950t 提高至3000t 时（高温风机电流已达满负荷96A 不能调整），虽然CO 不高，但出现熟料f-CaO 偏高现象；后将窑速由3.7r/min提高至3.85r/min，f-CaO 仍偏高，认为是窑速提高后物料在窑内停留时间不够造成，再将三次风闸板由80%关至70%以加大窑内通风，以求延长烧成带长度来延长物料在窑内的停留时间，结果反而造成f-CaO 更高，并且出现窑皮恶化现象。显然喂料过大是不行的，我们只得将产量及参数恢复至原来状况，窑况得以逐渐正常，熟料f-CaO 也合格。第三，喂料量波动较大，会造成系统负压波动大，严重时会造成塌-32-

料，以致入窑物料分解率降低，从而造成f-CaO 偏

高。

（6）窑速过快、过慢或调整过于频繁也会造成f-CaO 偏高。窑速过快会造成物料在烧成带停留时间不够而使熟料f-CaO 偏高；窑速过慢会造成窑内物料填充率过高，以致热交换不均匀和煤粉燃烧空间小，热力强度下降，从而使f-CaO 偏高。预分解窑一般采用“薄料快转”，但窑速是影响热工制度主要因素之一，故在操作中应以稳定窑速为好，遇到特殊情况需大幅降低窑速时，要尽量做到喂料和窑速同步，以免料层过厚造成窑速难提、f-CaO 升高现象。有的操作员发现窑主机电流稍微低点就慢窑，以求窑电流平稳，结果会造成来料一股一股的，篦下一室压力和二次风温稳不住，窑况反而出现恶化，造成f-CaO 升高。其实，预分解窑的操作仍应遵循“先动风煤，后动窑速”操作方法，对于窑速，若窑电流有下降趋势时，应分析其原因，并以检查清理烟室，控制分解炉出口温度为主，不能轻易慢窑。对于刚开的窑，应遵循“先提窑速后加料”的原则，以防料层太厚窑速难以提高，在提窑速和加产量的过程中造成料子欠烧或跑生料。

（7）操作员操作水平不高、判断能力差、处理问题方法不正确造成熟料质量差f-CaO 高。具体表现在以下几点：第一，不会看火、看料，不能从熟料全分析捕捉问题，缺乏判断熟料f-CaO 高的最基本条件；第二，判断问题不准确，也懒于和现场巡检工联系，比如当分解炉出口负压逐渐上升、窑电流有下降趋势时不通知巡检工处理，待窑电流很低、f-CaO 不合格时才通知巡检工清理烟室结皮，当处理完毕，f-CaO 也高了几小时；第三，处理问题不果断，如刚开窑时窑速提得过快或正常生产中大料涌来慢窑不及时造成跑生料；第四，遇到f-CaO 高时手忙脚乱，调整参数多，间隔时间短，到最后也不知道f-CaO 不合格的原因；第五，操作员质量意识不强，为求产量而忽视质量，造成f-CaO 偏高；第六，就是结球造成f-CaO 偏高问题，它不仅影响熟料外观，最重要的是它会造成f-CaO 偏高。我们厂曾做过结球料的f-CaO ，w (f-CaO) max =15.0%，也就是要想f-CaO 合格，结球料量必须控制在5.0%以内。措施如下：稳定下料量及入窑生料成分；保证预热器翻板阀运行正常，以免内漏风造成塌料；预防结圈或结皮，如发现及时处理；熟料SM 不能控制太低，我厂一般控制在2.8±0.1，若出现结圈或结皮还可以控制再高一

（下转第71页）

多数植物类在15~20MJ/kg范围内，动物类基本都在20MJ/kg左右。合成类相对复杂，热值最低的棉纱布只有6.66MJ/kg，最高的聚乙烯可达47.4MJ/kg，两者相差近8倍。这主要是因为与植物类和动物类相比，合成类构成复杂，各组分之间热值品位存在较大差异。3

结语

的结果，具有一定的参考价值。所提供的详细数据可为组成复杂的垃圾热值快速评估提供依据，对垃圾主要组分热解及燃烧过程特性和发热特点的详细描述，可更好地组织系统燃烧过程，满足生产系统的稳定和产品质量的要求。

（编辑：刘翠荣）（收稿日期：2010-01-06）

本文所提供的物质分析过程，是在特定的实验

条件基础上，结合所收集的具体物质，进行测试分析

（上接第32页）

亀亀亀亀

点；窑头煤不宜加得太多，窑尾烟室CO 最好控制在0.1%以下，确保煤粉燃烧完全；我厂熟料中w (SO3) 超过0.8%或w (MgO)超过3.5%，结皮结球机率明显增多，故严格控制原煤中硫或石灰石中MgCO 3的含量，确保熟料中w (SO3)

结语

内还原气氛，加强出窑熟料急冷措施，抑制C 3S 的分

解，即可降低二次f -CaO 的含量。

（2）造成熟料f -CaO 偏高的因素较多，既有原料问题，又有生料制备质量问题（即细度问题），同时最主要的是窑系统的一系列操作问题。当发现出现熟料f -CaO 偏高时，一定要进行分析研究（可采用排除和比较的方法）确定其产生原因，后采取适当措施后就能得以解决。——————————

【作者简介】郑占锋，男，1971年生，毕业于洛阳理工学院材料工程专业，水泥中央控制技师。

（编辑：刘翠荣）（收稿日期：2009-02-05）

（1）本文分析和探讨的均是指一次f -CaO 高的

原因及其解决办法。对于二次f -CaO ，只要减少窑

（上接第57页）

亀亀亀亀

厂发展规划、当地电网现状和发展规划等条件，经过技术经济比较后确定，并应符合下列一般规定。第一，当供电电源为专用供电回路且工厂附近又无其他电源时，宜采用单电源加柴油发电机供电方案。第二，当条件允许时，宜采用双电源双回路的供电电源方案，且应采用同级电压供电；当不能取得双电源供电时，可采用一路工作电源和一路备用电源，或一路工作电源和一路保安电源的供电方案，此种情况下可采用不同等级的电压供电。第三，当供电电源（区域变电站）设在工厂边缘时，可结合用电负荷情况，采用多回路直接向工厂内负荷中心（配电站）及配电点的供电方案。

（2）变配电所布置位置。变配电所应布置在粉磨站烟气粉尘散发点全年最小频率风向的下风侧，并且尽量靠近水泥粉磨厂房或负荷中心，总平面布

置应紧凑合理美观，并宜有扩建余地；场地应满足主

要设备运输及消防要求。

（3）供电系统其他要求。同时供电的两个回路，每个回路宜按用电负荷的100%设计；供电系统应简单可靠，同一电压的配电级数不宜多于两级；高、低压配电时宜采用放射式为主；只设一台变压器的变电所或电动机控制中心之间的低压回路，宜设置联络回路；变压器应优先选用新型节能型号变压器，高压电动机应优先采用10kV 电压等级的电动机，尤其是外部供电电源电压为10kV 时，更应如此。——————————

【作者简介】张金营，男，1969年生，毕业于华东交通大学电气工程系电气技术专业,高级工程师,研究方向企业电气节能管理及工业电气自动化与电机技术。

（编辑：刘翠荣）（收稿日期：2009-03-18）

-71-