技术 | C₁预热器出口气体温度突然升高的原因分析

引言

对于任何一条水泥生产线的烧成系统，坚持热工制度的稳定，是得到优质熟料的关键。预分解窑要实现最佳的稳定的热工制度，就要求在生产中必须做到生料化学成分稳定、生料喂料量稳定、燃料成分稳定、燃料喂入量稳定和设备运转稳定，这就是我们牢记在心落实在行动上的“五稳保一稳”的工艺原则，这是搞好预分解工艺水泥生产线的关键。

在操作控制上，相关环节的任何一个参数的波动，都会带来控制参数的或大或小的波动，发现得及时，原因判断得准确，采取的处理措施正确，这个波动就会被化解，相反，则会带来大的波动。严重的，会破坏稳定的热工制度，导致烧成系统失去有效的控制，不能继续优质高效低耗地运行。

预分解烧成工艺过程中需要控制的参数一般在60个左右，各个参数之间或近或远存在关联，无论是优秀的操作控制人员还是智能控制程序，都得把握住一个参数发生变化的原因，并能够通过其他参数的变化找到正确的处理措施，才能将其波动控制在合理的范围内。一个参数发生变化的原因很多，值得我们去认真研究和总结，并将结论用于指导生产。本文仅就C₁预热器出口气体温度的突然升高为研究对象，分析原因，探讨处理措施。

对于正常运行的烧成系统，在短时间内，当C₁预热器出口气体温度突然升高，我们可以根据自己所具备的热工理论和生产工艺知识以及生产实践经验，初步列出可能的原因：窑尾高温风机拉风加大、生料喂料量降低或断料、窑头或窑尾用煤量增加、燃煤热值增加、窑的转速降低、生料成分中碳酸钙含量降低，或者是冷却机篦床速度降低以及窑头排风阀开度减少等等。C₁预热器出口气体温度一旦突然升高，我们可根据上述因素的相关方面的变化去排查，迅速锁定真正的原因，使采取的措施能做到对症下药，有的放矢，从而立竿见影。

2.1 窑尾高温风机拉风加大

窑尾高温风机拉风加大，气体流速加快，气体与物料的换热效率下降，最初表现出来的就是C₁预热器出口气体温度和烟室气体温度的突然升高，这时烧成带会变长。我们可以通过烟室气体温度的突然升高和烧成带变长来判定。如果没有采取措施，大概10min后，烟气温度的升高会达到拐点，开始下降。这是因为持续的高温风机转速加快，会拉入更多的二次风，当篦冷机上游的风不够时，只好用低温的篦冷机上游的风来补充。这样一来，烧成带的温度开始降低，煤粉燃烧环境温度降低。理论上讲，这会带来更多的麻烦，严重时，窑内飞砂，浑浊，可见度低，跑黄料；熟料中细粉多，fCaO高；中控显示烧成带温度低，烧成带变短；窑扭矩电流下降；熟料细粉多，冷却机效率低。这时，操作者必须及时采取正确的措施，建立新的窑内热平衡。

2.2 喂料量降低或断料或生料碳酸钙含量降低

生料喂料量降低或生料碳酸钙含量降低，都会导致C₁预热器出口气体温度突然升高。这两点都会因为单位时间需要分解的碳酸钙的量的减少而带来碳酸钙入窑分解率的提高。在烧成系统供热不变的情况下，多余的热量必然导致系统内气体温度的升高，包括C₁预热器出口气体的温度，严重的还会导致C₄预热器结皮堵塞和熟料的过烧。此时，操作人员一定要查看喂料系统是否存在减少喂料的因素以及目前生料的成分。这种情况下不采取措施，如果不存在结皮堵塞问题，C₁预热器出口气体温度升高到一定值，系统会建立起一个新的平衡，熟料质量和热耗也会与之前有所不同。

值得提醒的是，生料喂料量降低，各级预热器出口温度变化顺序是从上到下先后升高；而生料碳酸钙含量降低时，各级预热器出口温度变化顺序是从下到上先后升高。

在生料库存及输送系统突然发生故障来料突然中断时，C₁预热器出口气体温度会突然升高，紧接着就是从上到下各级预热器出口温度的升高负压减小，整个系统的控制参数都会发生相应的很明显的变化。

2.3 单位时间内提供的热量增加

在没有其他变化因素下，单位时间内提供的热量增加，用于碳酸钙分解或熟料煅烧的热量就会增加或者二者皆增加，都会带来C₁预热器出口气体温度突然升高。这种情况有四：一是流量不变时燃煤热值突然增加；二是燃煤热值不变窑头用煤量增加；三是燃煤热值不变窑尾用煤量增加；四是燃煤热值不变窑头窑尾用煤量都增加。

流量不变时燃煤热值突然增加，用于碳酸钙分解和熟料煅烧的热量都会增加，这种热量的增加会带来C₁预热器出口气体温度的突然升高。如果此时遇到还原气氛，烧成带的燃煤得不到充分燃烧，气体中的CO的量会增加，烧成带的温度反而会有所降低，增加的CO的后燃量也会带来C₁预热器出口气体温度的升高。这种情况严重时，同样会引起C₄预热器结皮堵塞和熟料的过烧，影响熟料的质量。

燃煤热值不变，窑头用煤量增加，在二次风足够的情况下，燃煤会充分燃烧，不仅烧成带的温度会上升，C₁预热器出口气体温度的也会升高，严重时，会引起熟料的过烧，影响熟料的质量。如果窑头用煤量继续增加，窑内气氛走向还原状态，C₁预热器出口气体温度会由升高开始转向降低，但降低幅度视情况而定。

在氧气含量允许时，燃煤热值不变窑尾用煤量增加，不仅碳酸钙分解率会增加，C₁预热器出口气体温度的也会突然升高，严重时，会引起C₄预热器结皮堵塞。如果三次风量不足，增加的燃煤不能充分燃烧，来自窑内的氧气也会促进其燃烧，同样会带来气体温度的升高。

窑头窑尾用煤量都增加的情况就不再赘述。

2.4 窑的转速降低或冷却机篦床运行速度降低

窑的转速降低，物料在窑内的停留时间延长，窑的产量降低，而供热量不变的情况下，系统存在多余的热量，必然带来C₁预热器出口气体温度的升高，只是温度升高的幅度得视情况而定，最初不太明显。这种情况会导致熟料过烧，fCaO降低，熟料热耗增加，出篦冷机熟料温度上升。对于窑速的调整，一般是“先动风煤，再动窑速”。

冷却机篦床运行速度降低，熟料在篦冷机的厚度增加，二次风温和三次风温都会升高，在其他情况不变时，C₁预热器出口气体湿度会立马升高。冷却机篦床运行速度降低，严重时会造成熟料压床，冷却风机鼓风反风，导致篦冷机周边乌烟瘴气。如果在系统允许情况下，二次风温和三次风温都会升高后降低用煤量，不仅降低熟料热耗，还会降低C₁预热器出口气体温度。

2.5 窑头排风阀开度减少

烧成系统设置的排风机具有调节系统用风平衡保证熟料煅烧的作用。当窑头排风阀开度减少，其他用于供风和排风的风机没有变动时，C₁预热器出口气体温度会升高。这是因为窑头排风阀开度减少，进入窑炉的风量会增加，助燃空气带入窑炉的热量会增加，而此时窑头罩的压力因窑头排风阀开度减少而增加，会减少从窑头罩漏入的冷空气量。综合起来分析，这种情况是二、三次风带入了更多的热量，导致了C₁预热器出口气体温度的升高。

在预分解窑烧成系统的生产管理和操作实践中，我们从摸索实践“五稳保一稳”的工艺原则到坚持这一原则，积累了很多经验。总体上烧成系统的操作控制一是要求保持窑的发热能力与传热能力的平衡与稳定，二是要保持窑的烧结能力与窑的预烧能力的平衡与稳定。为达到这两方面的平衡，操作时必须做到前后兼顾，炉、窑协调，稳住烧结温度及分解温度，稳住窑、炉合理的热工制度。具体地讲，要达到这两方面的平衡，必须找出风、煤、料、窑速间的合适关系。本文分析C₁预热器出口气体温度突然升高的原因，就是利用风、煤、料、窑速变化带来的相应变化来进行的。烧成系统是一个系统工程，面对其出现的异常状况，我们只要能够熟练运用所掌握的流体力学、热工学、物理化学的知识，根据现象的相关方面的变化去排查，就不会畏惧任何异常，就能迅速锁定真正的原因，迅速果断采取措施，将一些异常扼杀在萌芽状态，收到立竿见影的效果。

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