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1、大直径机立窑综合改造技术 盐城工学院 刘平成,一、立窑煅烧特点与熟料质量 对大直径机立窑的影响 二、大直径机立窑扩径改造技术要求及技术措施 三、改造厂家举例及效果分析四、结论,随着立窑企业向现代立窑发展，立窑规格趋向大型化。机立窑规格由过去的2.2m、2.5m、2.84m、3.0m逐步向3.1m、3.2m、3.3m、3.4m的规格发展。在研究大直径机立窑窑型时，必须采取系统研究大直径立窑技术要求及技术措施。,一、立窑煅烧特点与熟料质量对大直径机立窑的影响 1.立窑是燃料与生料一起成球入窑，并与冷空气逆向而行，随着料球向下移动，向上流动的空气与生料燃烧反应、氧气浓度逐渐降低，而高温带生料中CaC
2、03分解产物C02分压随温度升高而增加，使氧气浓度较难扩散至料球中心，致使料球中心燃料的燃烧比较困难。,2.立窑高温带下部氧气浓度较高时，燃料已接近燃烧完毕，而立窑上部挥发物的燃烧，C0以及C的燃烧又发生在缺氧条件下，使化学不完全燃烧相对比较严重。,3.立窑边壁效应的影响。通常窑边部通风较中部为好，使窑中部燃烧也处于缺氧状态下。由此可知，立窑内燃料的燃烧是在料球内部中心缺氧，窑上部缺氧和窑中心部分缺氧的条件下进行的。,4.立窑“漏斗型”效应的影响。立窑类似于一个垂直下料筒，在筒内物料下移的过程中始终存在中部物料下移速度快于边部物料下移速度，这中、边部速度差直接影响机立窑煅烧带底火层的形状。,5
3、.立窑内料球之间的空隙由于料球的大小不可能一致，因此，料球间孔隙的空气阻力远较料球与窑边壁产生的阻力为大（即边壁效应），且煅烧过程中，料球会产生干燥与烧结收缩，从而易造成边风过剩和各种通风不均，窑中心因缺氧易产生还原气氛，但CO浓度高至一定程度时，物料中Fe2O3易还原生成FeO，甚至金属Fe，以及FeOSiO2与2FeOSiO2等低溶液相，使料球易粘结成大块，进一步加剧窑中部通风不良。,综上所说立窑成球不良和立窑直径的加大会进一步加剧上述这些过程，从而使窑的整个横截面各部分温度分布不均匀性随立窑直径加大而增加，导致了熟料质量下降。这是立窑煅烧本身的弱点，也是大直径机立窑扩径改造必须引起重视的
4、一点。,二、大直径机立窑扩径改造技术要求及技术措施 1.稳定生料成分 除搞好原燃材料的预均化外，要降低生料细度，特别是0.2mm筛余一定0.5%，提高生料的分散度，利于加速固相反应和熟料的形成，降低fcao：要加强化验室对生料CaO、Fe2O3及煤的热值的测定和控制，确保生料成分的均匀、稳定，为立窑的煅烧打下基础。,2.选择配料方案，保证生料易烧 根据本厂的原材料特性、工艺条件、操作水平等摸索出符合大规格立窑的煅烧特点的配料方案，达到即好烧，产、质量也高的目的，下面三种配料方案可供参考。,（1）高硅低铁方案 KH：0.920.02 N：2.30.1 P：1.40.1 （2）高饱和方案： KH：
5、0.980.02 N：1.70.1 P：1.40.1 （3）三高方案 KH：0.940.02 N：2.10.1 P：1.70.1 以上三种方案已被许多立窑厂所采用，为适应水泥新标准的需要，各厂可根据本厂具体情况选用。,3.改进成球系统，提高成球质量 改进老式的预加水成球系统，建立适应生产需要，略有富余量，且具有溢流功能的料仓，使进入双轴搅拌机的物料流均衡、稳定，同时喂料计量设备的选用、搅拌机叶片的改进、喷水装置的设置、成球盘技术参数的调整等都要为大规格立窑的煅烧提供粒径适宜，成球均匀的高质量的料球，存而提高水泥熟料的产品质量，保证立窑扩径后的正常煅烧。,4.机立窑系统综合技术改造 （1）烟囱，
6、窑罩的改进 由于立窑产量的提高，废气量也随之增大，立窑烟囱直径及窑罩高度也应相应增大，建议机立窑烟囱直径（双）d0.6 D3（D3为立窑有效直径），窑罩高度h/ D31.0。以3.2m为例，机立窑烟囱直径（双）2.0m以上,窑罩高度3.2m以上。,（2）布料器的改进 老式蜗轮蜗杆布料器因故障率较高，布料不均匀，积料料垢严重等应予以淘汰。回转支撑中心布料器，由于采用回转支撑，大、小伞齿轮传动，因此故障率低，几乎无故障，而且布料均匀性好，积料料垢少，减轻工人劳动强度，该新型布料器已在全国300多家水泥厂推广使用。,（3）喇叭口角度确定 为减小边风，提高中风，窑型采用二级倒台阶结构，见图1。喇叭口设
7、计应根据机立窑的收尘方式来确定。一般采用大布袋或电收尘，采用浅暗火操作，喇叭口深度H2=0.5-0.55D3,=13.5-14.5。采用水收尘或沉降室，操作方法采用暗火或深暗火操作，喇叭口深度H2=0.55-0.6D3,=12.5-13.5。,图1 机立窑扩径改造示意图 1.耐火砖 2.保温材料 3.导风铁砖 4。双曲面组合盘塔 5。扩径外颚板 6。内筒体,（4）内衬尺寸的设计 内衬尺寸的设计很重要，设计不当，易造成立窑不正常情况的发生。为避免倒台阶处风的紊流对底火的影响，H1的尺寸不应太小，否则容易引起二肋处呲火、风眼、风洞的产生，建议H10.8D3，D4、D5尺寸也应合理设计，建议D4-D
8、3=50-70mm, D5-D4=60-80mm。,（5）窑体保温 大规格直径机立窑，尤其要重视窑体保温措施，窑体保温直接影响机立窑产、质量，由于窑体保温不好，配煤增加，中部热量过剩，造成中部煅烧带延长，底火下移，影响机立窑煅烧，产量降低；而且由于中部通风不良，还原气氛严重，造成C3S转化为C2S和二次f-Cao，熟料质量下降。,采用节能型窑衬以后，边部散热减少，减少了中边部温差，底火不拉深，中风加强，煅烧速度加快，产品质量提高。窑体保温不宜用外保温法，应采用内保温法。在窑体内采用绝热保温效果好的新型保温材料和浇注料。窑体保温后，应使煅烧带筒体表面温度与环境温度差小于10。采用新型保温技术后，
9、一般机立窑可节煤10-15%，以年产量10万吨熟料计，年节煤近60万元。,（6）采用压边风，提中风的导风铁砖 立窑边风大的主要来源是从颚口部分上来的边风和塔篦中出来的边风汇聚而成。从卸料部分起边风就过大，从而形成立窑边风大、中风小的工况。要想减小立窑边风，必须从源头抓起。因此，在卸料部分设计多层导风铁砖，使窑边风向上运动时受到导风铁砖作用，产生折流，向中部相对集中，这样就大大减少边风，增强中风。,（7）选用新型窑体卸料结构 3.2m机立窑卸料结构不宜采用塔式结构，因为塔式结构不仅增加卸料部分高度，缩短窑的有效高度；而且随着窑径扩大，塔式窑中、边部卸料能力不均匀性越大，造成中部卸料速度远远大于边
10、部卸料速度，必然造成底火拉深，中风不足，即使是塔式窑结构，千万不要采用高塔篦，应选择卸料均匀性好的双曲面可换齿高效节能塔篦（见图2）。 3.2m机立窑卸料结构宜选用通风面积大，卸料均匀性好的双曲面可换齿高效节能盘塔结构(见图3)。,双曲面可换齿高效节能塔篦主要性能特点： a.破拱、破碎能力大，卸料能力强； b.破碎卸料均衡，底火平稳； c.通风面积大，通风阻力小，通风均匀性好。,图2 双曲面可换齿高效节能塔篦,该盘塔主要性能特点：a.塔尖、盘体采用曲面结构设计，兜风效果大大提高，气流阻力减小，中心通风加大，上风速度加快且通风均匀性好；b.破碎卸料平衡，中、边部物料下移速度落差减小，稳定底火；c
11、.塔尖、爪齿、颚板使用寿命长，且更换方便；d.产量提高15-20%，煤耗降低，熟料强度提高。,图3 双曲面可换齿高效节能盘塔,采用以上卸料结构不仅破碎卸料能力大，而且卸料均匀性好，底火平浅，不拉深，落料平衡，中风强，窑面不正常情况少，工人好操作，产量高、质量好。,（8）3.2m机立窑供风量不应小于300m3/min，鼓风机可采用罗茨风机，亦可采用节能型高压离心风机，不论是采用罗茨风机或高压离心风机，应尽量用变频器调节风量，这样有利于机立窑操作和煅烧。,5、扩径后的大规格机立窑煅烧操作要点： 大规格直径机立窑扩径后，随着窑径的加大，加大了窑的边壁效应（即边风过剩），减弱了中心通风，从而影响熟料的
12、产、质量，所以要采用小料球煅烧技术。,（1）由于料球的煅烧是由表及里的过程，料球越小，烧透率越高，烧透时间也越短，爆球率也低，减弱了窑内通风阻力，利于提高产量，还可降低鼓风机电流。,（2）针对大规格窑边风过大，中部通风不良的特点，在操作中除保持足够的湿料层外，要用小料球静态阻力大的特性，压边部，制边风，使边风折向中间，加强了中心通风；另据动量冲量规律，煅烧操作中控制“V”型窑面，使压边部的大球顺“V”型斜面滚向中心，中心空隙率增大，中心通风良好，压边部的小料球受到热收缩滚至二、三肋处，加强了二、三肋的通风，因此不会造成通风不良和还原气氛的出现，保证大规格窑的熟料产、质量。,三、改造厂家举例及效
13、果分析 浙江兰溪三原水泥厂有一台株洲水机厂生产的3.011m机立窑和一台辽宁朝重生产的3.011m机立窑，2001年3-4月份先后进行扩径改造至3.211m，改造前后情况一览表，见表1。,兰溪三原水泥厂3.011m扩径至3.211m情况一览表 见表1,山东费县水泥厂有三台3.011m山东建机厂生产的机立窑，2001年底扩径改造至3.211m，改造前后情况一览表，见表2,江苏镇江金山水泥厂原有一台2.8410m机立窑，2001年12月技改3.211m，具体情况一览表见表3,四、结论 大直径机立窑扩径改造技术完全成熟、可靠，产量一般提高幅度在20-30%以上，熟料强度不受影响，若采用窑体保温技术，
14、热耗可降低10-15%。南京立窑水泥技术研究所已成功为全国300多家水泥厂进行了3.0m扩改3.2m机立窑大直径扩径改造，效果都非常明显。例：镇江长江水泥厂、镇江金山水泥厂、南京龙潭水泥厂、徐州矿务局水泥厂、浙江兰溪三原水泥厂、浙江兰溪六洞山水泥厂、浙江立马集团、广州石井水泥厂、广东罗浮山水泥厂、广东增城建城水泥厂、河北唐山宏润水泥厂、石家庄红星水泥厂、武汉梅山水泥有限公司、安徽巢湖龙王山水泥厂、安徽巢湖冶山水泥厂、河南登封第二水泥厂、河南顺宝水泥厂、河南淅川集团水泥厂、山东沂州集团、山东费县水泥厂、山东榴园水泥厂、山东肥城矿务局水泥厂、山东枣庄石榴园水泥厂、云南师宗丹凤水泥三厂、湖南怀化金大地水泥厂、江西萍乡裕泉水泥厂、海南东方双吉水泥厂、青海乐都华夏水泥厂、广西苹果县水泥厂、广西中顺水泥厂、广西河池地区水泥厂等。,
