我國在上世紀(jì)80年代引進(jìn)和自行設(shè)計(jì)開發(fā)的一些預(yù)分解窯生產(chǎn)線，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，存在一些缺點(diǎn)與不足。其中有的已在生產(chǎn)實(shí)踐中解決，如原來的預(yù)分解窯設(shè)計(jì)為燒油或優(yōu)質(zhì)煤，因此分解爐偏小，許多廠已將分解爐加高加大，以改善煤粉特別是劣質(zhì)煤的燃燒條件;對(duì)分解爐內(nèi)氣流的流速、流場分布、燃料的懸浮和燃燒，生料的懸浮和分解的研究和認(rèn)識(shí)也已深化，生料入窯的分解率也逐漸提高。但有些生產(chǎn)線至今仍沿用老的噴煤管，回轉(zhuǎn)窯仍維持著原來較低的轉(zhuǎn)速。據(jù)報(bào)道[1]，廣東地區(qū)上世紀(jì)80年代及90年代初建設(shè)的4家預(yù)分解窯的轉(zhuǎn)速分別為2.87r/min、2.5r/min、3.0r/min及2.5r/min，明顯低于當(dāng)今預(yù)分解窯3.0～3.5r/min的水平。當(dāng)時(shí)的噴煤管雖也是三風(fēng)道的，但其一次風(fēng)大多數(shù)在15%左右，而目前的三風(fēng)道噴煤管的一次風(fēng)量多在10%以下，一般為5%～6%。由于一次風(fēng)量減少可提高火焰溫度，即提高熟料煅燒溫度，而窯的轉(zhuǎn)速提高可提高回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量。因此，筆者認(rèn)為通過改用一次風(fēng)量小的大推力高風(fēng)速噴煤管和提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速可提高早期建設(shè)的預(yù)分解窯的產(chǎn)量。
1提高預(yù)分解窯轉(zhuǎn)速的技術(shù)可行性
早期建設(shè)的預(yù)分解窯窯速可以提高，其關(guān)鍵是目前的許多技術(shù)使預(yù)分解窯的火焰溫度提高，另一個(gè)因素是分解爐技術(shù)成熟，生料入窯分解率提高。
1.1更換新的噴煤管，火焰溫度可以提高
早期建設(shè)的預(yù)分解窯所用的噴煤管一次風(fēng)量占總風(fēng)量的15%左右。當(dāng)今的噴煤管多為大推力、小風(fēng)量、高風(fēng)速的三風(fēng)道或四風(fēng)道噴煤管，其一次風(fēng)用量最少的只占總風(fēng)量的5%～6%，煤風(fēng)的風(fēng)速約為20m/s，而內(nèi)、外風(fēng)的風(fēng)速達(dá)170m/s，國外有些噴煤管的外風(fēng)風(fēng)速更高，甚至高達(dá)350m/s，加上結(jié)構(gòu)合理，黑火頭短、火焰短粗、火焰溫度高。由于一次風(fēng)溫只有50℃左右，而二次風(fēng)溫一般都在1000℃以上甚至更高，一次風(fēng)的減少將提高火焰溫度。加上火焰短粗，熱力集中，物料煅燒溫度提高，熟料形成反應(yīng)速度加快。據(jù)文獻(xiàn)[2]，熟料燒成階段，C3S的形成主要是CaO在高溫液相中溶解以Ca2+形式在液相中向C2S擴(kuò)散來完成。C3S形成過程中，Ca2+的擴(kuò)散系數(shù)為(2.62～5.31)×10-5cm2/s，C3S的結(jié)晶速度為5×10-5cm/s，CaO的溶解速度只有(6.95～22.5)×10-6cm/s，因此C3S的形成被CaO的溶解過程所控制。CaO的溶解和Ca2+的擴(kuò)散均與溫度有關(guān)。溫度提高CaO的溶解速度加快，Ca2+的擴(kuò)散速度也加快。當(dāng)煅燒溫度從1400℃分別提高到1450℃和1500℃時(shí)，0.1mm粒徑的CaO的溶解完畢的時(shí)間從15min分別降至5min和1.8min;0.05mm粒徑的則從5.5min分別下降至2.3min和1.7min;而0.025mm粒徑的則從1400℃的3min下降至1450℃的1min。從上述數(shù)據(jù)估計(jì)，溫度每提高50℃，CaO溶解時(shí)間約減少66%，即溶解時(shí)間減少至原來的1/3。由于CaO溶解時(shí)間縮短，C3S形成速度將大為加速。煅燒溫度提高，也使Ca2+的擴(kuò)散速度加快。如當(dāng)煅燒溫度從1400℃提高至1450℃時(shí)，Ca2+在飽和溶液中擴(kuò)散系數(shù)從3.77×10-5cm2/s增大至5.31×10-5cm2/s，增大了40%，這意味著Ca2+在液相中擴(kuò)散時(shí)間縮短了40%，也就意味著C3S形成速度加快。C3S形成時(shí)間縮短。因此，物料在窯內(nèi)停留的時(shí)間可以縮短，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速可以加快。目前，新設(shè)計(jì)的預(yù)分解窯正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速多在3.2r/min，甚至高達(dá)3.5r/min。
1.2篦冷機(jī)用厚料層，提高一室風(fēng)壓使二次風(fēng)溫提高，從而提高火焰溫度
篦冷機(jī)用厚料層操作，并將一室或二室的風(fēng)壓提高，可提高二次風(fēng)溫。例如，廣西魚峰水泥有限公司[3]將篦冷機(jī)二室的風(fēng)壓從原來的5.6～5.9kPa提高至7.8kPa，二次風(fēng)溫達(dá)1000℃，三次風(fēng)溫達(dá)850℃。江西萬年青水泥有限公司[4]4號(hào)窯曾出現(xiàn)黃心料，采用厚料層并將一室風(fēng)壓從4.2kPa提高至4.6kPa，提高了二次風(fēng)溫，解決了產(chǎn)生黃心料的問題。二次風(fēng)溫提高，使火焰溫度提高，從而為加快窯速提供條件。
1.3生料入窯分解率提高
早期建設(shè)的預(yù)分解窯，由于對(duì)分解爐內(nèi)燃料的懸浮、燃燒以及生料的懸浮分解技術(shù)認(rèn)識(shí)不夠，致使當(dāng)時(shí)的生料入窯分解率要求只大于85%即可。隨著對(duì)分解爐技術(shù)認(rèn)識(shí)的深入，分解爐的操作技術(shù)日趨成熟，現(xiàn)在生料入窯分解率都在90%以上，不少已達(dá)95%以上。生料入窯分解率的提高，將有利于窯的轉(zhuǎn)速提高。
