回转窑运转过程中窑头负压的控制分析
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摘 要：回转窑在运转过程中，窑头的作用非常大，需要保持一定负压。窑头负压主要是由高温风机抽取的窑内二、三次风及窑头排风机拉风与篦冷机风机给的冷却风之间形成的平衡系统。窑头负压的大小及稳定程度能够反映出窑内煅烧温度的稳定性和冷却机供给窑系统风量的平衡程度。煅烧环节哪里出了问题基本上可以通过窑头负压的变化情况观察出来。本文着重对回转窑窑头负压波动的原因及处理方法进行了分析介绍。
关键词：回转窑;新型干法水泥;DCS系统
我厂是一条2500t/d的新型干法水泥生产线，全线采用DCS系统控制。自投产以来，窑尾排风机及高温风机基本处于满负荷运转状态。正常窑况时，窑头负压一般-25Pa左右，但由于各种原因引起窑况波动时，窑头负压会产生变化，随即DCS系统中其他参数也会产生变化。此时，根据窑头负压及其他参数变化情况来判断窑况，采取相应处理措施，可以及时扭转不利情况，保证窑的正常生产。在此，笔者对多年操窑经验进行了整理和分析，做出一些总结。
1 窑头负压形成的设备环境
1.1 风量
高温风机风量：460000m3/h，窑头排风机风量：380000m3/h;篦冷机风机：14#：10500m3/h，15#：11400m3/h，16#：11400m3/h，17#：9420m3/h，18#：9420m3/h，19#：41400m3/h，20#：47700m3/h，21#：34620m3/h，22#：46620m3/h，23#：42840m3/h，45#：23700m3/h，46#：23700m3/h，47#：36000m3/h。
1.2 温度
高温风机出口温度：310℃;
窑头排风机出口温度：200℃;
二次风温度：1200℃;
三次风温度：850℃。
2 正常窑况
DCS系统主要参数：窑头负压：-25±15Pa;二次风温度：1150-1200℃;火焰温度：1450-1500℃;烟室温度：1050±50℃;分解炉出口温度：850-870℃;窑电流：450-550A;一段篦床压力：5.5 kPa。
3 窑头负压增大时的窑况分析
窑头负压的增大主要是由于冷却风量小于系统抽取的风量，二者之间失去平衡，导致这类情况出现的窑况波动有以下几种：
3.1 DCS系统主要参数变化一
窑头负压：由-25±15 Pa突然升至-100 Pa以上;一段篦床压力突然下降;二次风温度和火焰温度略有升高;窑尾温度略有下降。窑况描述：此时篦冷机某台冷却风机突然跳闸或出现故障，不能正常供风，造成窑头负压突然增大很多，篦床压力会突然降低。处理措施：及时加大其它风机风量或适当降低窑头排风机风门以平衡系统与冷却机的风量，使窑头负压趋于正常;与此同时应尽快对设备故障进行抢修，及时恢复;情况严重时可适当减少窑投料量，以防窑况恶化。
3.2 DCS系统主要参数变化二
窑头负压升至-50 Pa以上;一段篦床压力升至6.0 kPa以上;二次风温度略有下降;烟室温度下降至950℃;窑主机电流下降。窑况描述：窑内大量出料，篦冷机中料层大幅增厚，导致篦冷机阻力增大而使风量减小，窑头负压增大;此时窑内火焰不顺畅，烧成温度不够，窑况减弱。处理措施：首先适当增大冷却风机风量或减小窑头排风机风门，是摇头负压趋于正常，待窑况正常后及时恢复;增大篦床转速以调节料层厚度，恢复系统风量平衡;适当增加窑头喂煤量，严重时可适当降低窑转速或减少窑投料量，以保证窑况不再恶化。
3.3 DCS系统主要参数变化三
窑头负压升至-50Pa以上;一段篦床压力升至6.0kPa;二次风温度略有下降;烟室温度略有升高。窑况描述：此时窑内物料过烧发粘，落入篦冷机后不易推动，在篦床上堆积导致阻力增大使风量减小，窑头负压增大，严重时会有堆“雪人”或“红河”现象发生。处理措施：首先要增大篦床转速以防物料堆积成块致使篦冷机压死;适当增大冷却风机风量或减小窑头排风机风门，使窑头负压趋于正常;适当减小窑头喂煤量，以正常烧成状况为佳;严重时需要调整生料成分，使液相量减少。
3.4 DCS系统主要参数变化四
窑头负压升至-50Pa以上;一段篦床压力降至5.0 kPa以下;二次风温度大幅下降。窑况描述：此时篦冷机中料量少致使余风温度降低，气体密度增大使风量减少，窑头负压增大。二次风温度大幅下降，煤粉燃烧不好，窑头看火黑火头变长，窑况逐渐变弱。处理措施：首先降低篦床转速使物料增多保证二次风温度;适当降低窑头喂煤量以防煤粉不完全燃烧而沉积在窑尾;根据系统的变化趋势合理地调整冷却机的风量，以稳定窑头负压。
4 窑头负压减小时的窑况分析
窑头负压减小甚至产生正压时，会给窑带来很大的不利影响，会导致这类情况出现的窑况波动有以下几种：
①DCS系统主要参数变化：窑头产生正压;二次风温度升高至1250℃以上;烟室温度下降。窑况描述：此时窑内火焰缩短，烧成带前移，冷却机余风温度升高，气体密度变小使风量增大，超过了二、三次风需用量，窑头产生正压。处理措施：首先要适当降低窑头喂煤量，适当降低一次风机转速以拉长火焰，使烧成带后移;适当增大窑头排风机风门，保证窑头负压。
②DCS系统主要参数变化：窑头产生正压;预热器系统压力有较大波动。分解炉出口温度和烟室温度迅速下降。窑况描述：系统塌料，系统阻力突然增大从而影响系统的正常通风，此时窑头、窑尾的负压均有所下降，这一过程时间很短，但影响很大。处理措施：此时应根据塌料的大小进行调整，避免因系统的小波动而产生窑况的大波动。严重时应迅速降低窑转速，减少投料量，加快篦床转速。避免跑生料或上述3.2情况的发生。
③当窑内物料的煅烧欠佳，物料结粒细小或窑内跑生料，导致冷却机内余风温度快速升高，气体体积膨胀而风量增大，使窑头负压减小或正压。此过程中应尽快扭转窑内状况，降低篦床转速，增大余风风量，增大篦冷机风量，提高冷却效率。
④当窑内结圈严重或有大料球接近窑口时，结圈或大料球对窑内通风及火焰的干扰增强，因而使窑头负压减小或正压。此时要尽快处理结圈或大球，以保证通风正常，窑况稳定。
5 窑头负压波动较大时的窑况分析
窑头负压波动较大多发生在投料初期，此时窑头火焰燃烧极不稳定，极易产生“喘气”现象，待窑况稳定后窑头负压也趋于稳定。另一个原因就是系统喂煤极不稳定，煤粉燃烧释放出的热量也极不稳定，对系统阻力影响较大，因而窑头负压波动较大。此时预热器系统极易产生堵塞现象，这类情况应该尽快分析原因进行处理。
6 结尾
窑系统的运行是一个不断变化的复杂过程，窑头负压的变化有时不会只因为一种状况而产生，而是多种原因共同促使的。此时，我们应该认真观察，冷静分析，迅速采取有效措施，确保窑况正常，生产出合格的熟料。
参考文献：
[1]谢克平.水泥新型干法中控室操作手册[M].北京：化学工业出版社，2012.
作者简介：
何志軍（1976- ），男，民族：汉，党员，籍贯：山西省河曲县，学历：本科，研究方向：水泥工艺、硅酸盐，现山西亚美建筑工程材料有限责任公司水泥一分厂。
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