摘 要：為降低燒成熱耗，從熱平衡等式出發，對常見的降低熱耗的幾種方式，如降低廢氣出口溫度，提高二次風溫，減少漏風，生料質量控制等進行分析，提出了合理的熱工參數控制要求，并切合到工藝煅燒管理及設備運行管理中去。分析日常操作中出現的表觀現象，問題的來源，通過操作調整，確保風、煤、料的合理匹配，避免異常工況的出現，保證熱工系統穩定，解決了長期以來熟料熱耗居高不下的問題。

我廠1號窯，設計5000t/d，2017年全年熟料實物煤耗高達158kg以上，影響了熟料成本的下降，為此，進入2018年，降低煤耗成為日常管理的目標。

在日常工藝操作管理和現場管理中，根據熱量平衡原理，以及本燒成系統存在的熱工表觀狀態，我們從以下幾個方面著手進行分析、調整、改進。

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適當降低C1出口溫度

相關計算表明，生產1kg熟料大概需要向系統投入總共約5kg物質，而出預熱器系統帶出廢氣量約是出窯熟料量的2.1倍，也就是每生產1kg熟料，預熱器排出大概約2.1kg廢氣，一般來說，預熱器出口廢氣溫度每降低10℃，系統熱耗可降低22kJ/kg.cl，亦即熱耗可降低0.7%左右。一般主要操作手段就是增加產量或者降低系統拉風，來降低出口廢氣溫度，但從實際操作來看，有些時候會出現預熱器溫度越低系統煤耗越高的現象，甚至出現一些較為復雜的工藝不良狀態，煤耗沒有降下來，產質量卻出現明顯下滑，這實際是出現了認知上的操作誤區，存在認知盲區。

預熱器出口溫度實際上是系統工況綜合反應的結果，往往預熱器結構、工藝性能、操作風速、入窯生料飽和比高低、固氣比、系統漏風、預熱器結皮等會影響預熱器系統換熱效率。實際生產管理中就要立足不足進行工藝技改，調整好翻板閥和撒料板角度，做好密封，加強預熱器系統的清理，保證工藝設備具有較好工藝性能，提高換熱效果；另一方面就是要在操作上合理匹配風量風速，降低出口溫度和廢氣排放量。

當在采用壓低高溫風機轉速或增加喂料量方法時，出現預熱器出口溫度低了，反而用煤量卻出現了大幅增加現象，這時實際上就是出現了風、煤、料搭配的失調。物料預熱不好，或者出現了煤燃燒不完全現象，我們知道，單位摩爾的C與O2，完全反應放出的熱量是407.97kJ(97.6kcal)，而反應生出CO放出的熱量是122.89kJ(29.4kcal)，也就是說此時不完全燃燒產生的熱量僅為正常燃燒放出熱量的1/3，而造成煤耗的上升，并產生更多的煙氣。

針對這種現象，我們提出了用煤優良度這一參考度量，分別以分解爐溫度上升變化的差值和用煤量增加比值和生料喂料量增加的量同增加的用煤量的比值來進行衡量，如果實際用煤量增加帶來的溫度上升明顯低于用煤最優良度，或增加喂料后超過最優良度，則需要對這種操作進行校正，合理風、煤、料的匹配，控制分解爐溫度及預熱器出口溫度，以避免煤耗的上升。

通常我們的操作員在發現預熱器出口溫度偏低，分解爐用煤量增加，甚至出現增加用煤分解爐溫度不上升甚至下降時，采取的措施之一是適當減少分解爐用煤量，很多時候并不會出現分解爐溫度下降，有時候還會出現大幅上升狀況，其次適當減產，合理分布預熱器溫度場，降低分解爐用煤量，待預熱器溫度回升后，在用煤量不變的情況下，系統產量反而可能更能提高一些。這樣通過合理風、煤、料的調整，在滿足燃料燃燒較好的情況下，燒成系統拉風從44.5Hz調整到43Hz，預熱器1級筒出口溫度從330℃下降到310±5℃，平均下降20℃，按照預熱器出口廢氣溫度每降低10℃，系統熱耗可降低22kJ/kg.cl，亦即熱耗可降低0.7%左右理論計算結果，則可降低1.4%的系統熱耗，亦即可以減少1.4%實物給煤量。

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提高二次風

提高二次風溫，能夠改善煤粉燃燒速度，減少煤的不完全燃燒，有助工藝操作的改善，并降低煤耗。提高二次風溫以及三次風溫，可以降低需要燃料燃燒帶入的熱量，從而降低用煤量。實踐中我們發現，二次風溫每上升100℃，三次風溫可以上升70℃，此時在保持頭煤不變的情況下，分解爐用煤可以降低1.6th，以每天生產5 800t熟料計算，噸熟料可以降低6.7kg實物煤。

在操作中，我們發現影響二次風溫的因素比較多，煤粉質量好，細度細，適宜的揮發份，較大的灰分，煤粉水分不高，熱值高，往往就容易保持較高的二次風溫；窯頭負壓適當偏低控制，甚至正壓，則二次風溫容易升高；煤管煤嘴位置靠外，適當開大煤管內流風，減少外風開度，火焰溫度也會高；有時當窯內存在結圈和厚窯皮時，二次風溫也偏高：尤其是篦床的控制對二次風的影響較為明顯，當篦冷機供風量不變時，料層過厚或者過薄，二次風溫都不容易控制。

一般物料易燒性好，窯內煅燒溫度就高，而物料較難燒時窯內煅燒溫度就難以控制，當出現窯內煅燒差，二次風溫不高時，一般的可以采取適當降低窯速、減少喂料的方法來進行調整，并增加密頭用煤量，多數可以扭轉現狀。應做好預燒能力的平衡，當出現預燒不足時，還應增加分解爐喂煤提高入窯物料的分解率，穩定煅燒過程。此時增加用煤是不得為之的過程，當系統轉好用煤有望降低。此時可以適當提高一次風轉速，以提高煤粉的燃燒速度，并綜合應用提高二次風溫的常規措施，過程中要注意風煤的配合，避免頭煤增量過多或者風量不足出現煤粉燃燒不好，而出現系統煅燒過程惡化。應對系統參數進行分析，排除系統拉風過大，窯內結圈、三次風積料、三次風閥斷裂導致窯爐通風不平衡，系統性塌料對煅燒的影響。有必要對煤質、生料的品質進行復核，以排除相關因素的制約。

一般而言，二次風溫越高越好，但從帶進系統的熱焓來看，6m3空氣帶入的熱量是遠遠低于1kg煤燃燒所放出的熱量，況且由于進入的空氣最終還以廢氣形式排放，造成熱損失，而由于二次空氣過熱，氣體膨脹，會降低實際進入窯系統的空氣量，因而當二次風溫較高時，還應保持系統充足的通風量，否則會造成用風不足，造成煤耗增加。

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降低系統漏風

系統漏風分外漏風和內漏風，兩者對系統的影響機理是不同的，但都會造成工藝操作的不穩定，增加系統煤耗，電耗高，甚至會導致系統產生工藝故障。以回轉窯為例，外漏風每增加1%，則為維持原來的溫度場，系統需要增加15kJ/kg.cl，二、三次風溫會降低10℃～20℃，熟料標準煤耗大約會增加1kg/t.cl，實際上由于窯系統漏風的增加，二、三次風溫的降低，在一定程度上會降低煤粉的燃燒速率，并降低火焰溫度，影響熱交換的進行，導致窯爐熱工紊亂，為穩定窯爐的溫度場，維持良好的煅燒環境，有時不得不提高更多用煤和風量，提供更多的過剩空氣量，造成系統廢氣量的增加。

由于認識上的提高，我們將漏風納入常態化管理，將系統按照區域責任到人，實行車間三級巡查管理制度，車間依托工藝專業點檢制度，每月進行不少于2次的專業檢查，相關工段管理人員實行周檢查，通報并考核，操作員督導并協同現場巡檢進行日常漏風治理。并組織相關人員到優秀的企業參觀學習，提高認識，創新方法。通過專業的常態化管理，漏風狀況得到改善，以窯尾廢氣排放測點氧含量來看，氧含量平均下降了2個百分點，漏風治理初見成效，下一步將結合檢修計劃，做好耐火材料的更換并對已經出現破損的閥板、膨脹節進行更換，進一步降低系統漏風。在治理外漏風的同時，我們還注重對預熱器及袋收塵器用壓縮空氣的管理，通過對脈沖周期及工作壓力的優化，加強對脈沖裝置的維護避免內漏，降低系統壓縮空氣消耗，從多種途徑降低引入廢氣的氧含量。

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做好入窯生料的管理和控制

目前我公司生料控制指標80μm篩余控制在16%～18%，生料率值控制指標KH=0.880z±0.01；SM=2.50±0.01；AM=1.45±0.01，實踐中我們發現，當KH值超過0.89以上時熟料較難煅燒，分解爐溫度相對要提高10℃～20℃，頭煤給煤量也會相對增加0.5t/h，相當于煤耗增加2.12kg/t.cl，有時為保證熟料質量，不得不減產煅燒。當生料過粗時同樣的也會出現類似狀況。實際煅燒表明，提高鈣含量意味著更大的煤耗，更多的通風要求。熟料的形成熱經驗計算公式表明，當生料中的CaO、Al2O3、MgO含量增多時，熟料的形成熱會增加，也意味著當通過增加Al2O3，提高液相量時，熟料熱耗會增加，煅燒過程更加困難，當以降低煤耗為目的進行配料時，應當控制Al2O3的引入，以改善生料的易燒性，降低熟料燒成熱耗。

因而實際操作中，我們要求窯操作員關注出磨生料情況，關注生料配比變化情況，以期能提高操作的預見性，并提醒質控部相關人員，進行配料調整。在煅燒操作中，還應要根據實際入窯生料的變化，調整分解爐控制溫度，調整窯前煅燒溫度，例如當鋁含量高時，分解爐溫度就不宜控制過高，而燒成帶則需要保持較高的溫度，否則熟料在窯尾就會發粘，影響結皮，并會提前結粒導致出窯熟料顆粒粗大，煅燒不足，不僅影響熟料質量，而且造成出窯熟料與冷卻空氣熱交換差導致二次風溫低，并出現紅火料，導致煤耗增加較多，窯況惡化。當鎂鐵偏高時則可以降低燒成溫度，分解爐溫度也不需要刻意去提高，此時煤耗并會高，如煅燒溫度過高則會導致結大塊、掉窯皮等狀況，不利于窯況穩定。

生料庫采用IBU庫，入窯生料計量采用DLD沖板流量秤，在生產時我們發現中間倉倉位不同、生料庫庫底下料速度不同時，沖板秤物料流量明顯不同，波動較大，極差多達50t，波動量超過10%，導致分解爐用煤變化較大，造成用煤量的大幅加減，造成煤耗上升。通過摸索我們發現中間倉位維持50t～60t，庫底卸料供風風壓維持在20kPa～30kPa時，來料量比較穩定，保證了分解爐用煤的穩定。

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做好入場原煤的監管和使用

控制好煤粉質量，理論上煤粉水分每增加1%，會降低煤粉燃燒熱值的1%，火焰溫度會降低10℃～20℃。煤的灰分變化也會影響熱值變化，實際上由于煤灰分變化對熱值的影響約在1%～1.5%，我們發現煤粉的灰分每降低2%，頭煤相對可降低0.3t/h。而揮發份的影響則有臨界值，一般的當煤的揮發份低于25%時，就會對煤粉燃燒產生大的影響，此時窯的工藝狀況較差，產量降低，煤耗大幅度上升。

為保證進場原煤質量及對入場煤質的把控，我們制定了原煤入場管理制定，每批次來煤，窯副操都要求到現場對原煤進行外觀驗證，從原煤的粒度、水分、粘度、光澤度，進行觀察，以判斷煤的質量狀況，是否摻雜。并協同生產部、化驗室、供應部、現場作業人員共同監督原煤取樣情況，做好原煤取樣封存。一般來說，原煤粒度小，則灰分可能會大，發熱量低，顆粒物較多，則煤質相對好，發熱量好。由于對入場原煤堆放情況比較清晰，因而在日常使用中，可以結合布煤質量快報，掌握入磨原煤質量狀況。

日常控制中，煤粉質量控制指標力求水分控制在1.5%以下，煤粉細度一般控制在4%～6%，當煤質差時，細度控制下限。當煤質揮發份低，灰分較低時，可以適當降低窯頭用煤量，而灰分較高時，則需要增加窯頭用煤，在盡量提高二、三次風溫的情況下，適當調整窯頭煤管用風，降低外風，增加內風，提高一次風壓，提高風煤混合的程度，提高煤粉燃燒速度，適當增大系統拉風，保證內通風，提高煤粉的完全燃燒程度，保證回轉密煅燒處于良好工藝狀態，減少了不正常的工藝現象，提高了窯系統的運轉效率。

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控制好篦冷機的運行

我公司生產線所用篦冷機為某公司制造的第四代推動棒式篦冷機，型號RTLF-5000，有效冷卻面積125m2。該篦冷機已經運行5年，設備摩擦面磨損變形較多，日常檢修又不能得到完全更換校正；在結構上推動棒和篦板之間僅有30mm的間隙，活動棒之間距離較大，容易出現較小塊料夾在推動棒和篦板之間造成較大的阻力；日常管理維護中細節注重不夠，經常出現在線維修的情況，在線維護時又容易出現篦冷機料層過厚，對篦冷機的運行造成不利影響，導致在線維修比較頻繁，二、三次風溫很難得到保證，入窯二、三次風溫不足1100℃，造成篦冷機的熱回收率下降。在日常操作中，我們也發現當料層過厚，及時保持相同的窯頭負壓，此時窯爐溫度很難保持，出現窯電流下滑，不得不大幅增加尾煤，導致煤耗上升。

我們反思認識到，篦冷機的操作應能保證其安全正常運轉為前提。在篦冷機日常維護中，注重對液壓系統的管理，保證液壓油站的油位，避免空氣進入；在補充潤滑油時保證油品的清潔，盡量用濾油機進行加油，并控制液壓站操作室的清潔，做好隔塵處理；按照周期及時更換過濾濾網，提高油品的過濾能力，避免二次引入顆粒磨料，顆粒的出現容易造成執行元件、控制元件磨損卡滯，導致液壓系統出現泄露，控制失靈現象；控制好液壓站的油溫，要求油溫不超過55℃，油溫過高時通常容易造成密封元件損壞，并出現動力傳遞不足，導致推動效率下降，為降低油溫一方面做好油冷卻器的除垢，另一方面增加風冷裝置進行有效降溫，檢查冷卻水流量及壓力是否滿足工作要求。

日常對篦冷機的維護中，樹立設備安全運行第一的原則，根據在線維修停止運行的列數，調整好喂料量，當窯喂料量降低到300t/h時，除分解爐降低控制溫度外，頭煤從未改進操作前的14.5t/h，調整到10.5t/h，降低了出窯熟料堆雪人的可能，同時任意兩列單次停機時間長度控制1.5h以內，減少了熟料在篦冷機內的過厚堆積，避免了篦冷機傳動裝置出現高負荷運行，有效地保護了液壓系統各功能單元。通過采取上述措施及操作方式改進，使篦冷機每月在線例檢10多次降低到2～3次，大大提高了篦冷機的運行效率。日常運轉中根據窯系統運行狀況，適時調節冷卻風用量和篦床運行速度，保持合理的料層厚度，料層厚度的選擇及調整應以獲得最佳的熟料冷卻效果和最高的二、三次風溫為原則。同時由于篦冷機不再出現雪人堆積，二次風溫也得到有效提升，平均溫度達1 170℃，三次風溫也同比上升100℃有余，穩定了窯的發熱能力及煅燒條件，煤耗得到明顯降低。

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加強看火操作，提高工藝操作的能力

現代新型干法生產，安裝的熱工儀表較多，比較全面地反映了窯爐系統狀態，方便了操作。對復雜多變的情況，還應通過現場看火了解相關信息，并結合化驗分析數據獲得直觀的印象，提高操作的能力。通過現場看火，熟料是欠燒，還是還原料，火焰形狀、內溫度是否符合煅燒要求，一目了然，通過直觀的觀察往往能夠起到撥亂斧正的作用，避免了操作的盲目。

操作員提高看火能力，有助于操作完善，同時還應通過日常現場的一些管理活動，了解系統漏風點，三次風閥的位置、完整性，工藝管道的積料情況、窯爐預熱器的結皮情況、翻板閥活動情況，提高對工藝系統的基本情況把握，并便于對系統參數變化進行驗證，提高操作的應對能力。

還應該掌握工藝設備性能參數變化對工藝操作調整的影響，避免出現錯誤操作，造成對系統帶來不良影響。例如分解爐尾煤秤羅茨風機，備用風機額定壓力偏低，風量較小，當使用備用風機時，如果尾煤用煤量過大，就會造成送煤管道煤粉濃度增大，影響到煤粉在分解爐流場的穿透分散效果，造成煤粉不完全燃燒，煤粉后燃嚴重，也會導致窯尾煙室溫度出現較大幅度上升，結皮增加明顯。另一方面由于煤粉不能完全燃燒，分解爐爐溫也難以控制，滿足不了物料在爐內的分解要求此種情況就必須控制分解爐用煤總量，當用煤滿足不了工藝操作要求時，就只能通過減產來調整，從而避免煤耗的大幅上升。

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風、煤、料的操作控制及參數優

新型干法窯要實現煅燒要求，需要適宜的窯爐熱工分布，煅燒操作的重點在于窯系統操作參數的穩定，在生產操作過程中，風、煤、料的合理匹配成為降低煤耗的重要因素，在缺乏窯尾氣體分析儀器的情況下，操作的難點在于風煤的配合，如何分配窯爐用煤，窯爐通風，并確定適宜的溫度分布。

系統用風量控制的主要依據是保證窯爐煤粉的完全燃燒，保證物料的懸浮預熱，當分解爐用煤量偏多時，爐溫難以上升，出現預熱器溫度倒掛，并可能出現窯尾溫度升高，窯尾及煙室結皮的情況出現，此時往往需要開大三次風，以增加爐內通風；當出現窯尾煙室有存在煤粉未燃盡的火花，物料是否發粘、易結皮、縮口負壓不穩定、產生黃心熟料，窯尾煙室溫度高時，特別是窯電流偏低時往往是窯內通風不足的表現，需要加大窯內通風，此種情況下往往頭煤也偏多還需要降低窯頭用煤量。特別的是當煤質變差，揮發份偏低時由于煤粉燃燒慢，也會出現上述類似狀況，需要結合窯前煅燒情況綜合調整，調整用風總量以保證煤粉的完全燃燒。

窯爐用煤比例的調節主要是保證預燒能力與窯內煅燒能力的平衡，當煙室溫度、窯電流、二次風溫會降低，此時就可以適當增加頭煤，以穩定出窯熟料質量。頭煤增加過多，導致煙室結皮、甚至窯電流下滑等情況，此時可結合分解爐用煤變化，出窯熟料表觀質量進行調整用煤量。

分解爐用煤量的多少實際上是控制分解爐的溫度，當煤質差時，但由于新生煤灰對碳酸鈣分解的促進作用，因溫度變化降低了爐內風速，使得溫度降低對分解率的影響并不明顯，往往會出現不改變分解爐控制溫度的情況下，分解率會有所提高，因而此時不宜盲目提高分解爐控制溫度，使煤耗增加，甚至出現爐煤燃燒不完全而導致結皮堵塞。另一種情況也值得注意，生料飽和比高、細度粗，一方面細度粗預熱器換熱差，出口溫度上升，另一方面CO2氣體濃度增加，降低了物料的分解速率，減少熱量的吸收從而造成分解爐出口溫度偏高，降低了爐煤用量，但卻增加了窯內的煅燒負荷，過高的飽和比還會影響到窯內火焰，導致出窯熟料發黃，且游離鈣增大，對熟料質量不利，此時可以適當調整系統用風總量或窯爐用風比例，得以提高分解爐用煤，穩定窯爐用煤比例。

在實踐操作中，有時窯尾溫度偏高，預分解系統溫度和壓力基本正常，窯頭用煤量也不少，但入窯生料CaCO3分解率偏低，窯產量上不去，則說明回轉窯和分解爐用煤分配比例不當。這時適當開大三次風管閥門開度，緩慢加大分解爐用煤比例，適當減少窯頭用煤量，則系統總用煤量會有所降低。這種情況有時在開窯時則比較常見，我們分析認為分解爐具有復雜流場得以滿足燃料燃燒和物料分解要求，窯頭煤燃燒產生的煙氣會影響噴騰效應及分解爐煤的燃燒，窯尾過多的CO2含量會影響物料分解及煤粉燃燒的速度，不利于分解爐發揮應有的效應。

從窯的熱平衡結果來看，窯頭用煤消耗主要用于窯尾廢氣帶走熱值同空氣預熱后差值，以及筒體的散熱損失，因而可以從降低出窯廢氣量即降低入窯風量來入手降低頭煤消耗。基于上述認識，在煤粉完全燃燒的情況下，窯爐用煤和窯爐用風匹配一致原則，我們對三次風閥進行了調整，三次風閥門開度從45%調整到55%降低窯尾溫度和窯內通風，窯頭用煤量從14.5t/h逐漸調整到13t/h，而分解爐用煤量并沒有明顯增加，降低了總用煤量。這種調整應以保證物料在分解爐縮口不塌料，同時需要對煤管的位置及煤管風道進行調整，以保證窯內的煅燒強度，可以通過調節一次風速和二次風量的大小，可達到合適的火焰形狀與強度，當窯內黑火頭較長時，可以增加一次風速，來提高風煤混合程度，以提高火焰強度，當黑火頭較短時，則需要降低一次風速，以保持適宜的火焰長度，維護好窯皮。通常煤質較差時則需要提高一次風速，合理調節內外風的比例，提高煤粉的燃燒速率。通常情況下，一次風轉速以維持管道噴出壓力在32kPa為宜。

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烘窯的調整

通過操作調整及工藝管理改進，我們重新制定了窯的熱工制度，預熱器出口溫度控制在310±5℃，一級出口負壓控制在5100±50Pa，分解爐出口溫度控制在880+10℃，窯尾煙室溫度≤1120℃，二次風溫控制在1150+30℃，窯頭負壓20Pa～50Pa，生料喂料量385t/h.窯的轉速維持3.7r/min，以保證窯內煅燒為主進行調節，頭煤的調整以不同煤質進行調整，并優化窯爐通風及煤管用風。2018年2～4月份，煤耗有了明顯下降，在產量不變的情況下，頭煤從14.5t/h下降到11t/h～12.5t/h，尾煤從21t/h～23t/h下降到18t/h～21t/h，平均總用煤量下降了約5t。以2018年3月份為例，三月份實物煤耗136.56kg/t.cl，煤的工業分析見表1。

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結束語

綜上所述，降低熟料煤耗，可以從煅燒過程的熱平衡出發，在確定適宜的配料方案后，根據煤料的變化合理確定煅燒溫度，保證風、煤、料的合理匹配，保證煤耗完全燃燒，提高二次風溫，減少系統漏風，適當降低煙室的溫度，穩定窯的熱工制度完全可以實現降低煤耗的目的。