窑尾上升烟道是连接窑尾烟室和分解炉的部件，在现有的新型干法生产中是最容易结皮的部位，会对生产产生多种不良的影响，也是影响运转率的重要因素。因此我们必须关注窑尾上升烟道功能。功能决定于部件的结构形式，本文就其设计进行探讨，并对生产中的错误认识进行剖析。

  1 上升烟道的形式与结皮难易程度分析

  窑尾上升烟道最初都带有一个调节阀（如图1），以便于灵活调节窑内通风量。随着新型干法窑技术的发展，上升烟道上的调节阀的缺点就暴露出来：首先，上升烟道处是整个窑尾系统最容易结皮的地方，调节阀的存在改变了此处气流的顺畅，加快了结皮的速度；其次，窑尾上升烟道处烟气温度非常高，一般在1 000～1 100 ℃之间，对阀板材质的要求很高，阀板本身也极易损坏卡死，故障率高，维修更换成本也高。因此，调节阀门在后期的设计中被取消。

  目前，典型的上升烟道形式有圆形（图2、图3）和方形（图4）两种，其中，圆形设计中有直接与方形烟室对接（图2）和烟室上部平滑过度（图3）两种，这三种上升烟道应用范围最宽，其优劣也极易分析。

  一般从结皮的难易程度上来看，方形结构由于存在直角拐角而更易结皮，特别是在其与上部圆形分解炉下锥结合部位的方变圆结构，是最容易结皮的部位。而圆形上升烟道易结皮部位主要位于上升烟道与烟室的连接部位，其中，图2所示的烟室顶部极易结皮，而图3所示则相对要好一些。从结皮清理的难易程度上来分析，圆形结构的上升烟道本体清理比较困难，相较而言，烟室顶部的结皮清理难度图2所示的形式要比图3容易得多。而方形上升烟道本体结皮清理较容易，但上部的方变圆部位清理较难。

  2 上升烟道的功能及面积大小的确定

  上升烟道的主要功能有两点：一是平衡窑和三次风管的阻力，保证窑内通风；二是防止分解炉的物料通过自然沉降直接进入回转窑从而形成物料短路，使分解炉内未充分分解的生料直接进入回转窑引起窑内热工制度的稳定。

  从保证窑内通风的功能来说，上升烟道主要是通过平衡三次风管与回转窑之间的阻力，使其在三次风管阀门适当开度时，窑和三次风管都能有足够的氧供回转窑和分解炉内燃料的燃烧需要。窑内通风量过大时，需要窑头增加喷煤以保证熟料的煅烧温度，易造成煤粉后燃烧，使整个回转窑筒体温度升高；而通风量过小，则易在窑内形成还原性气氛，不利于熟料的烧成。在窑尾高温风机流量一定的情况下及上升烟道面积一定的情况下，系统仅能通过调整三次风阀门开度来调整窑内的通风量大小，因此保证三次风管能灵活调节窑内通风量则是上升烟道设计的主要依据。

  现阶段我国能源日趋紧张，水泥厂使用的原煤的质量波动较大，在设备已选的条件下，煤质的变化将会是决定窑内燃烧用风量的重要因素，因此三次风阀门作适当调整则成为必然。因此保证三次风管阀门较为合理的开度，以便于灵活调节窑内通风，就成了上升烟道设计的主要依据。而三次风阀门本身的调节中，一旦阀度开度超过50%，则调节阀门开度大小对阻力的变化就会变小，一般需要调节达10%以上才能体现；若开度小于30%，则每调节1%就可能会明显影响阻力。而三次风阀门本身作为一个很难自动又极易磨损的设备，期望不断的大范围调节或精细操作来达到灵活控制的目的显然是不现实的，因此一般希望三次风阀门在正常情况下的开度最好是能在40%～50%之间，在煤质或工况变化情况下才最容易灵活调节，这也是窑尾上升烟道面积设计的依据。

  从防止物料短路的功能来讲，物料的悬浮风速一般仅2 m/s以上，而快速流态化风速也仅10 m/s就已经足够，但这都是建立在物料充分分散的前提下。如物料未能充分分散，则高风速的气流会对物料的分散有一定的促进作用，因此一般预热器的上升风管设计风速都在15 m/s以上。上升烟道面积在最初设计时一般比较大，相应的风速也比较低（20 m/s左右），这是由于带有阀门调节后，在整个上升烟道处风速虽然较低，但通过阀门时其风速则较高；另一方面，早期的上升烟道一般比较长，物料不易通过上升烟道直接短路进入回转窑。随着调节阀门的取消，由于此处又是最容易结皮的部位，一般设计总是希望其缩短，以减小结皮的面积及结皮量，这又会使分解炉内的部分未分散的物料极易通过此处直接进入回转窑（这也就是通常所说的塌料），因此就不得不加大此处的风速，最早设计此处风速甚至超过40 m/s。在此情况下，三次风阀门开度甚至仅20%左右，生产中很难调节，系统阻力也相应增大。随着人们对塌料现象认识的深入，上升烟道风速提高不能降低塌料现象产生的频率，已逐步成为共识，上升烟道风速也随之逐步降低。

  目前认为合理的风速范围为25～30 m/s，在此风速下，三次风阀门开度在正常情况下为35%～45%，生产调节灵活，操作方便。

  3 认识误区分析

  水泥生产中，通过调整上升烟道处的耐火材料厚度改变此处面积大小所需成本较低，一些水泥厂技术人员通过这种方法得到了一定的效果，但也有一些错误的认识，这其中比较多的有两种，一是上升烟道的大小影响系统的产量；二是增加风速可改善分解炉塌料现象。下面就这两个问题作一简要说明。

  3.1 上升烟道的大小会影响系统的产量

  一部分厂家通过扩大上升烟道后，系统产量有了一定幅度的上升，从而认为，上升烟道的大小会影响系统的产量。在上升烟道设计过小时，窑内通风不畅，严重地制约了系统产质量的提高，这种情况下，扩大上升烟道横截面积是可以一定程度上提高系统产量的。但是，这种效果也完全可以通过改变（减小）三次风管阀门开度来实现，特别是在窑尾高温风机能力足够时，调节三次风阀门开度是提高窑煅烧能力最简单的方法。如三次风阀门开度合理，就没有必要再次扩大上升烟道，否则会对以后燃料及原料变化的适应性产生影响。在高温风机能力不足时，扩大上升烟道可适当降低系统阻力，对系统风量的提高有一定的帮助，这在一定程度上可以提高系统产量。

  3.2 增加风速可改善分解炉塌料现象

  关于塌料和上升烟道风速的关系，则需要从塌料形成的原因说起。一般的，塌料形成的原因主要是进入分解炉的物料未能充分分散，或是分解炉内流场不合理，使分散的物料未能及时悬浮而重新团聚。这种大股物料直接通过上升烟道进入回转窑而形成的塌料，在目前较短的上升烟道的系统中，即使提高风速时也不能解决，有时甚至会减小此处的通风面积而使上升烟道处阻力快速增加，进而减小了窑内通风，进一步降低了此处风速。因此，降低塌料的可能性应该从改善入分解炉物料的分散性和优化分解炉结构出发，才能达到比较好的效果，期望通过增加上升烟道风速去托起已经成股的未分散物料基本上是不可行。

  4 结束语

  上升烟道是连接窑尾烟室和分解炉的部件，在现有的新型干法生产中是最容易结皮的部位，会对生产产生多种不良的影响，也是影响运转率的重要因素。其面积的大小应该以方便三次风阀门灵活调节为依据，实际控制中，不宜过小，否则会增大系统阻力，使三次风阀门调节困难；也不宜过大，否则会使三次风阀门调节失效，窑内通风量过大，不利于生产控制。