新型干法窯生產(chǎn)過程中，風(fēng)、煤、料和窯速是公認(rèn)的四大操作要素，其中用風(fēng)問題是最重要，也是最為復(fù)雜的控制參數(shù)。系統(tǒng)用風(fēng)變數(shù)較大，某個部位結(jié)構(gòu)尺寸的細(xì)微變化，或外在因素（如積料、結(jié)皮和漏風(fēng)等）的影響，都會使用風(fēng)狀況發(fā)生變化，給窯系統(tǒng)的產(chǎn)質(zhì)量、電熱耗產(chǎn)生負(fù)面影響，實際生產(chǎn)過程中調(diào)控操作難度較大。本文結(jié)合我公司采用的ＲＳＰ爐預(yù)分解系統(tǒng)、高原型第三代充氣梁篦冷機(jī)和１０００ｔ／ｄ ３．３ｍ×５０ｍ窯，探討窯系統(tǒng)的風(fēng)量控制方法，分析各子系統(tǒng)用風(fēng)的要理及其相互間的影響，供同仁參考。
１ 中小型窯風(fēng)量控制的主要難點(diǎn)
（１）中小型窯固有的系統(tǒng)性機(jī)電和工藝故障相對較頻繁，造成作業(yè)場所粉塵大，環(huán)境惡劣，很難滿足精密氣體分析儀對周圍環(huán)境的苛刻要求。雖然多數(shù)新型干法窯原設(shè)計時各主要部位均設(shè)置有氣體分析儀，但能長期正常運(yùn)行的的極少，有的生產(chǎn)線干脆僅僅在溫度較低的窯尾電收塵進(jìn)口設(shè)置ＣＯ分析儀，僅能防止ＣＯ含量超高引起電場爆炸事故，致使窯尾、分解爐出口、預(yù)熱器出口等重要部位的Ｏ２、ＣＯ、ＮＯｘ等含量無法獲知，失去了風(fēng)量調(diào)節(jié)最直接最有用的信息來源。
（２）全窯系統(tǒng)基本未設(shè)置氣體流量計，無法從直觀上準(zhǔn)確判斷各點(diǎn)風(fēng)量的合理性，一般情況下只能依靠風(fēng)溫和風(fēng)壓間接判斷。
（３）系統(tǒng)設(shè)備完好率不高，高溫風(fēng)機(jī)、篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)等各種通風(fēng)設(shè)備的能力往往同銘牌標(biāo)識存在一定的偏差，分析核算用風(fēng)量較為繁雜。
（４）電氣自動化水平難以同大型窯相提并論，工藝穩(wěn)定性欠佳，自動調(diào)節(jié)回路運(yùn)行情況都不太理想。分解爐出口溫度同尾煤加入量、篦冷機(jī)一室篦下壓力同一段篦床速度、預(yù)熱器出口Ｏ２含量同高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、窯頭負(fù)壓同篦冷機(jī)余風(fēng)排出量等自調(diào)回路難以正常運(yùn)行，手動調(diào)節(jié)，變數(shù)較大。
２ 系統(tǒng)總風(fēng)量的調(diào)控及要求
窯系統(tǒng)用風(fēng)控制點(diǎn)分布如圖１所示。
圖１中Ａ為高溫風(fēng)機(jī)排風(fēng)量控制點(diǎn)，排風(fēng)量的大小決定了預(yù)熱器及分解爐各部位的風(fēng)速、窯爐用風(fēng)總量和系統(tǒng)空氣過剩系數(shù)。Ｂ點(diǎn)為三次風(fēng)閥，控制窯爐風(fēng)量平衡問題。Ｃ點(diǎn)為冷卻用風(fēng)總量控制點(diǎn)，決定了單位熟料消耗空氣量和高低壓風(fēng)的匹配。Ｄ點(diǎn)主要為余風(fēng)排出，控制著窯頭壓力和入窯爐二、三次風(fēng)量，主要跟篦冷機(jī)的冷卻效率有關(guān)。
系統(tǒng)總風(fēng)量的控制主要取決于窯爐用煤量的大小和系統(tǒng)生產(chǎn)能力的高低。一般在投料初期或低負(fù)荷生產(chǎn)能力下，為保證預(yù)熱器各進(jìn)出口風(fēng)速高于最低允許風(fēng)速，要求適當(dāng)加大空氣過剩量，提高氣固比，不應(yīng)過分追求風(fēng)煤的配合比例。投料前最好將預(yù)熱器頂級出口負(fù)壓拉至２８００～３３００Ｐａ，即大風(fēng)量投料操作，之后無需過多的調(diào)整。在滿負(fù)荷正常生產(chǎn)狀況下，由于系統(tǒng)各部位尺寸設(shè)計時，預(yù)熱、分解系統(tǒng)內(nèi)所需風(fēng)量及風(fēng)速，主要以消耗的燃煤充分燃燒所需空氣量為基礎(chǔ)，因此空氣過剩量無需過大。
操作控制方面主要采�。阂皇潜M量避免ＣＯ的出現(xiàn)，保證進(jìn)窯尾電收塵進(jìn)口ＣＯ含量≤０．１５％；二是系統(tǒng)在不同的運(yùn)行狀況下，適時地手工取樣分析窯尾、分解爐及頂級預(yù)熱器出口煙氣的ＣＯ和Ｏ２含量，總結(jié)出與系統(tǒng)各參數(shù)（包括溫度、壓力、高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及其電流等）間的對應(yīng)關(guān)系來指導(dǎo)操作，把上述三個部位的Ｏ２含量處于１．５％～２％、２％～３％、４％～５％時的系統(tǒng)熱工狀況及參數(shù)作為控制基準(zhǔn)；三是依據(jù)各級旋風(fēng)筒進(jìn)出口溫度、壓力和錐體壓力的穩(wěn)定性，進(jìn)一步結(jié)合電收塵進(jìn)口ＣＯ含量來判斷風(fēng)量是否足夠，以此來調(diào)節(jié)總風(fēng)量和冷卻機(jī)鼓風(fēng)量；四是用校正過的皮托管測出進(jìn)高溫風(fēng)機(jī)的廢氣管道內(nèi)傾斜微壓差，換算成單位熟料排出的廢氣量進(jìn)行間接判斷。一般情況下，預(yù)分解窯系統(tǒng)各部位風(fēng)量的正常匹配如表１所示。
３ 窯頭用風(fēng)
窯頭用風(fēng)好壞在一定程度上決定了窯系統(tǒng)能否長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。為了靈活調(diào)節(jié)火焰的形狀規(guī)整性、強(qiáng)度和軸向長度，減少低溫一次風(fēng)量和有害氣體的排放，重點(diǎn)控制的參數(shù)有一次風(fēng)量、各風(fēng)道內(nèi)氣體流速及壓力、燃燒器噴出速度、風(fēng)煤比例、燃燒能力及其窯皮狀況等。
３．１ 輸送煤粉風(fēng)機(jī)的選用
目前國內(nèi)使用最多的三種是羅茨風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式滑片壓縮機(jī)和離心式風(fēng)機(jī)。一般的離心式風(fēng)機(jī)壓力都較低，在新建的生產(chǎn)線喂煤系統(tǒng)中已極少使用。回轉(zhuǎn)式滑片壓縮機(jī)性能是優(yōu)良的，但滑片的壽命很短，專用油昂貴，氣流油污多，運(yùn)轉(zhuǎn)成本高。羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力高，風(fēng)量調(diào)節(jié)方便，出口空氣潔凈，使用維護(hù)簡單，生產(chǎn)中應(yīng)優(yōu)先考慮使用。選用時風(fēng)量主要按以下兩點(diǎn)確定：一是窯頭燃燒器煤風(fēng)道理論噴出風(fēng)速２５～３２ｍ／ｓ，考慮漏風(fēng)和管道動量損失以及煤粉濃度對輸送過程的加速作用后，工況風(fēng)速大約在２４～２６ｍ／ｓ之間；二是煤粉輸送氣固混合比０．３～０．５，或輸送濃度６～１０ｋｇ／ｍ３。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量不能選得過小，應(yīng)在選型計算的基礎(chǔ)上按１．１的富余系數(shù)考慮，以防止煤粉沉積在管道內(nèi)，避免造成股流狀輸送，風(fēng)機(jī)能力相對較大的情況下可以采取放風(fēng)的方式。入窯煤風(fēng)壓力控制在２．０～２．５ｋＰａ為宜。
３．２ 一次風(fēng)量及噴出風(fēng)速
一次風(fēng)量的作用是供煤粉內(nèi)揮發(fā)分燃燒，分成高速軸流風(fēng)、旋流風(fēng)和少量低速中心風(fēng)輸送煤粉進(jìn)入窯內(nèi)，在窯內(nèi)形成一個活撥有力的“柳葉”型火焰。一次風(fēng)量減少，自然可增加高溫二次風(fēng)用量。但生產(chǎn)實踐告訴我們，過低的一次風(fēng)量，對于中小型預(yù)分解窯，尤其高海拔地區(qū)的生產(chǎn)線而言并不太現(xiàn)實，不能一味地套用大型窯追求超低一次風(fēng)量的生產(chǎn)模式。生產(chǎn)中使用性能優(yōu)良的燃燒器和全窯系統(tǒng)較高的生產(chǎn)管理水平是最基本的前提條件。目前，國內(nèi)中小型預(yù)分解窯配套使用的燃燒器多為國內(nèi)設(shè)計，窯頭送煤風(fēng)和一次凈風(fēng)總量大多占窯內(nèi)燃燒空氣總量的１０％～１５％左右，也可認(rèn)為是目前所能夠達(dá)到的實際水平。根據(jù)我公司目前使用的進(jìn)口皮拉德Ｒｏｔａｆｌａｍ型旋流式四風(fēng)道煤粉燃燒器和國廠ＴＪＢ型四風(fēng)道煤粉燃燒器的適應(yīng)性能，結(jié)合所用的燃煤品質(zhì)（熱值２４１００ｋＪ／ｋｇ，灰分３１．５％，揮發(fā)分２３％，細(xì)度５％～８％），得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識。
Ｒｏｔａｆｌａｍ型燃燒器追求低風(fēng)量、低旋流角度（≤２０°）、中等風(fēng)速（１５０～１７０ｍ／ｓ），采取煤風(fēng)置于旋流風(fēng)內(nèi)側(cè)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使之形成強(qiáng)度適中、長度方向熱力分布合理的火焰，生產(chǎn)中便于適時調(diào)節(jié)控制，用于帶高效篦式冷卻機(jī)的窯系統(tǒng)時，一次風(fēng)比例基本可控制在８％左右；用于帶單冷機(jī)的窯系統(tǒng)時，配套進(jìn)口的一次風(fēng)機(jī)能力明顯偏小，經(jīng)數(shù)次改進(jìn)，將一次風(fēng)比例提高至１４％～１８％后，窯系統(tǒng)方才進(jìn)入良好狀態(tài)。
ＴＪＢ型四風(fēng)道煤粉燃燒器類似于洪堡ＰＹＲＯ－ＪＥＴ型燃燒器，追求超高軸流風(fēng)速（２００～４００ｍ／ｓ）、大旋流角度（～３５°）、中等旋流風(fēng)速（１３０～１８０ｍ／ｓ）和較低中心風(fēng)速（４０～６０ｍ／ｓ），使用初期效果并不十分理想，軸向熱力分布不盡合理，存在一定的局部高溫。由于高海拔等因素的影響，原配用的一次風(fēng)機(jī)能力有些不足。通過調(diào)整噴嘴結(jié)構(gòu)，增大一次風(fēng)機(jī)傳動輪比例和提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速后，動壓得以提高，燃燒器推力增強(qiáng)，各風(fēng)道風(fēng)速達(dá)到設(shè)計要求，一次風(fēng)比例由設(shè)計值（～８％）調(diào)整為１０％～１２％。但火焰軸向分布未能徹底改善，仍存在局部高溫現(xiàn)象，今后在生產(chǎn)中還需就軸流噴嘴的擴(kuò)散角度和旋流風(fēng)擴(kuò)散速度等問題作進(jìn)一步研究改進(jìn)。
４ 窯尾用風(fēng)
４．１ 窯尾基本特點(diǎn)及工藝參數(shù)
窯尾主要包括煙室、縮口、斜坡及進(jìn)料舌頭等，除了起連接窯和分解爐的作用外，結(jié)構(gòu)及尺寸對工藝的影響也較大。會導(dǎo)致窯內(nèi)的煙氣與進(jìn)入分解爐的三次風(fēng)之間的平衡問題，窯內(nèi)飛灰循環(huán)問題，窯尾阻力和結(jié)皮問題等。
ＲＳＰ爐型預(yù)分解窯中，來自ＳＣ室的高溫料氣流約以６０°的向下傾斜度流入ＭＣ室內(nèi)，高溫粉料下沖勢能較大，窯尾縮口應(yīng)具有２５ｍ／ｓ以上的噴騰風(fēng)速，否則生產(chǎn)中難免會發(fā)生物料短路直接入窯的情況，這點(diǎn)在無數(shù)次的點(diǎn)火升溫投料實踐經(jīng)驗已得到證明。考慮該部位漏風(fēng)的影響，通風(fēng)面積設(shè)計以斷面風(fēng)速３０ｍ／ｓ左右為宜。縮口高度不能小于６５０ｍｍ，以形成穩(wěn)定的柱塞流。四個角圓滑過渡，使氣流均布，不產(chǎn)生偏流，減少結(jié)皮。
煙室與縮口之間連接要過渡漸近，減小阻力損失，且不易結(jié)皮；煙室應(yīng)發(fā)揮收集窯內(nèi)飛灰的作用，斷面風(fēng)速不應(yīng)大于１０ｍ／ｓ。斜坡表面要平整，斜度≥５０°；來自Ｃ５的生料入窯最好從正背面順著斜坡溜入窯內(nèi)，盡量避免側(cè)面入窯方式。
窯尾進(jìn)料斜坡至拱頂?shù)耐L(fēng)斷面受到窯轉(zhuǎn)動和進(jìn)料舌頭的影響，通風(fēng)斷面難以大幅度增大，往往成為眾多生產(chǎn)線的瓶頸部位。風(fēng)速高，必然引起生料入窯不暢和大量飛灰，通風(fēng)受阻，結(jié)皮堵塞幾率增加，產(chǎn)能下降。因此，窯尾拱頂耐火襯澆注時設(shè)法形成導(dǎo)角使之同斜坡水平，斜坡及進(jìn)料舌頭耐火襯全部采用澆注料，取消硅酸鈣板，總澆注厚度≤１８０ｍｍ，舌頭底部托板盡量貼近窯壁，進(jìn)料舌頭端面伸到窯內(nèi)的距離控制在１００～２００ｍｍ。
４．２ 生產(chǎn)中窯尾風(fēng)量控制方法
窯尾擁有在線氣體分析儀時，我們可通過Ｏ２及ＣＯ含量來分析判斷窯內(nèi)空氣過剩情況。無在線檢測儀的情況下，確認(rèn)預(yù)分解系統(tǒng)溫度穩(wěn)定和系統(tǒng)各部位無明顯結(jié)皮結(jié)圈后，可從以下幾方面進(jìn)行綜合判斷窯內(nèi)用風(fēng)的合理性：
（１）窯尾溫度及負(fù)壓。尾溫愈高，負(fù)壓愈大，表明窯內(nèi)拉風(fēng)較大，窯內(nèi)高溫區(qū)后移；反之，負(fù)壓小，溫度較低時，說明窯內(nèi)通風(fēng)不足，三次風(fēng)相對過量。
（２）根據(jù)窯前煅燒情況判斷。如窯前溫度高，黑火頭短，火焰不順，窯皮較短，筒溫前高后低時，說明窯風(fēng)偏小，窯頭憋火；如果火焰拉得較長，窯前溫度低，窯皮長度超過窯長的４０％，燒成帶筒溫明顯降低，尾溫異常升高時，說明三次風(fēng)過小，窯風(fēng)過大。
（３）現(xiàn)場觀察分析�？锤G尾縮口內(nèi)是否有熒光火花；斜坡積料發(fā)粘程度；縮口風(fēng)速是否穩(wěn)定，是否存在塌料、竄料、窯尾冒煙等現(xiàn)象。如果有這些現(xiàn)象，說明窯內(nèi)通風(fēng)不足，縮口噴騰風(fēng)速不夠。
（４）適時地人工取氣體樣進(jìn)行成分分析。窯系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀況下，人工分析煙氣成分來掌握燃燒完全程度和空氣過剩量是很有必要的，可以給系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)，即便是在線分析儀檢測出的結(jié)果，準(zhǔn)確性也無法同人工分析相提并論。
５ 回轉(zhuǎn)窯和分解爐風(fēng)量平衡調(diào)節(jié)
窯系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀況下，窯路和爐路氣體流量應(yīng)同時滿足喂入的燃料燃燒需求。窯尾高溫風(fēng)機(jī)排出的風(fēng)量風(fēng)壓一定時，兩者不平衡將會導(dǎo)致以下結(jié)果：一種情況是窯風(fēng)過大，三次風(fēng)量不足，致使燒成溫度降低，高溫后移，窯尾溫度及負(fù)壓升高，三次風(fēng)溫風(fēng)速均降低，爐內(nèi)煤粉燃燒不完全，易形成系統(tǒng)溫度倒掛，高溫級粘結(jié)堵塞。另一種情況是窯內(nèi)通風(fēng)不足，三次風(fēng)過量，致使燒成還原氣氛濃重、尾溫低，窯尾有害組分富集而阻塞，通風(fēng)落入惡性循環(huán)。因此，根據(jù)窯系統(tǒng)生產(chǎn)情況，及時有效地調(diào)節(jié)好回轉(zhuǎn)窯和分解爐風(fēng)量平衡顯得很重要。
目前較常用的調(diào)節(jié)方式為：窯尾縮口采用固定式，三次風(fēng)管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥�？刂萍夹g(shù)關(guān)鍵點(diǎn)：一是根據(jù)窯生產(chǎn)設(shè)計能力和窯尾通過的工況氣體流量來確定縮口截面積（宜以實際風(fēng)速≥２５ｍ／ｓ為基準(zhǔn)）；二是三次風(fēng)調(diào)節(jié)閥全開時，窯路通風(fēng)阻力大于爐路，即窯內(nèi)風(fēng)量不足；三是三次風(fēng)調(diào)節(jié)閥關(guān)至風(fēng)管截面的５０％以上時，爐路風(fēng)量達(dá)不到正常值，即生產(chǎn)中調(diào)節(jié)閥應(yīng)開至５０％以上，以避免系統(tǒng)過大的阻力損失；四是分析判斷時，要綜合考慮窯爐用煤量，窯尾溫度、負(fù)壓，入爐三次風(fēng)溫、風(fēng)壓，窯內(nèi)煅燒狀況，爐出口溫度和壓力的穩(wěn)定性，系統(tǒng)是否存在塌料等。
６ 篦式冷卻機(jī)風(fēng)量控制途徑
篦冷機(jī)內(nèi)以氣固兩相間的熱傳遞和機(jī)械移動為主要過程，用風(fēng)問題始終圍繞如何通過控制物料的機(jī)械移動、各區(qū)域冷空氣的分配和流動，以獲得熟料淬冷，達(dá)到較高的入窯二次風(fēng)和入爐三次風(fēng)溫、較低的出口熟料溫度和余風(fēng)溫度、減少余風(fēng)的風(fēng)量。生產(chǎn)中可按以下操作程序進(jìn)行：
首先，基于高溫篦床區(qū)采用了高阻力、氣流滲透性能好的控制流篦板，極大地降低了熟料顆粒變化和料層厚度改變對高壓風(fēng)鼓入量的影響，因此要用足用大１～３室風(fēng)量，加厚料層至６００ｍｍ以上，提高熟料淬冷效果。
其次，根據(jù)篦下壓力和二、三次風(fēng)溫度來調(diào)節(jié)低溫區(qū)冷卻風(fēng)，使篦冷機(jī)內(nèi)零壓區(qū)處于三室和四室之間，避免低溫區(qū)冷卻風(fēng)流入窯爐內(nèi)。
再次，根據(jù)余風(fēng)溫度和窯頭罩負(fù)壓來調(diào)節(jié)余風(fēng)排放量。窯頭罩負(fù)壓不能控制過大，應(yīng)在０～－４０Ｐａ之間，負(fù)壓過大，說明了入窯爐熱風(fēng)量和供煤磨熱風(fēng)減少，余風(fēng)排放量加大，易引起煤磨因熱風(fēng)不足而減產(chǎn)，窯爐內(nèi)供風(fēng)不足而使系統(tǒng)產(chǎn)生惡性循環(huán)，產(chǎn)質(zhì)量降低。余風(fēng)溫度應(yīng)控制在１５０～２６０℃，過低則表明單位熟料消耗的冷卻風(fēng)量過大，篦冷機(jī)實際熱效率不會太高；余風(fēng)溫度過高時廢氣收塵系統(tǒng)不能適應(yīng)。
７ 結(jié)束語
窯系統(tǒng)用風(fēng)控制是影響優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵因素，也是節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率最為重要的操作手段。系統(tǒng)重要部位沒有在線氣體分析儀的情況下，需要通過無數(shù)次的工藝運(yùn)行情況分析與總結(jié)，并借助必要的熱工標(biāo)定和人工分析檢測，形成操作參數(shù)與系統(tǒng)熱工狀態(tài)一一對應(yīng)關(guān)系，用以指導(dǎo)生產(chǎn)。系統(tǒng)總風(fēng)量和窯爐用風(fēng)匹配具有相對穩(wěn)定性與可變性，可變性主要體現(xiàn)在系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)蛋、結(jié)圈、粘結(jié)堵塞等工藝故障時，各部位風(fēng)量將發(fā)生改變，需適時地跟蹤調(diào)節(jié)。窯頭用風(fēng)對煤粉燃燒、燒成熱耗、熟料產(chǎn)質(zhì)量和回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性起到關(guān)鍵的作用，生產(chǎn)中必須精細(xì)化調(diào)整。冷卻機(jī)操作看似簡單，但可變因素也較多，對窯爐運(yùn)轉(zhuǎn)效率影響甚大，是生產(chǎn)中用風(fēng)調(diào)整最為頻繁的一個系統(tǒng)，最終要達(dá)到二三次風(fēng)溫高、余風(fēng)和熟料溫度低的“兩高兩低”控制目的。
