摘 要：为降低烧成热耗，从热平衡等式出发，对常见的降低热耗的几种方式，如降低废气出口温度，提高二次风温，减少漏风，生料质量控制等进行分析，提出了合理的热工参数控制要求，并切合到工艺煅烧管理及设备运行管理中去。分析日常操作中出现的表观现象，问题的来源，通过操作调整，确保风、煤、料的合理匹配，避免异常工况的出现，保证热工系统稳定，解决了长期以来熟料热耗居高不下的问题。

我厂1号窑，设计5000t/d，2017年全年熟料实物煤耗高达158kg以上，影响了熟料成本的下降，为此，进入2018年，降低煤耗成为日常管理的目标。

在日常工艺操作管理和现场管理中，根据热量平衡原理，以及本烧成系统存在的热工表观状态，我们从以下几个方面着手进行分析、调整、改进。

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适当降低C1出口温度

相关计算表明，生产1kg熟料大概需要向系统投入总共约5kg物质，而出预热器系统带出废气量约是出窑熟料量的2.1倍，也就是每生产1kg熟料，预热器排出大概约2.1kg废气，一般来说，预热器出口废气温度每降低10℃，系统热耗可降低22kJ/kg.cl，亦即热耗可降低0.7%左右。一般主要操作手段就是增加产量或者降低系统拉风，来降低出口废气温度，但从实际操作来看，有些时候会出现预热器温度越低系统煤耗越高的现象，甚至出现一些较为复杂的工艺不良状态，煤耗没有降下来，产质量却出现明显下滑，这实际是出现了认知上的操作误区，存在认知盲区。

预热器出口温度实际上是系统工况综合反应的结果，往往预热器结构、工艺性能、操作风速、入窑生料饱和比高低、固气比、系统漏风、预热器结皮等会影响预热器系统换热效率。实际生产管理中就要立足不足进行工艺技改，调整好翻板阀和撒料板角度，做好密封，加强预热器系统的清理，保证工艺设备具有较好工艺性能，提高换热效果；另一方面就是要在操作上合理匹配风量风速，降低出口温度和废气排放量。

当在采用压低高温风机转速或增加喂料量方法时，出现预热器出口温度低了，反而用煤量却出现了大幅增加现象，这时实际上就是出现了风、煤、料搭配的失调。物料预热不好，或者出现了煤燃烧不完全现象，我们知道，单位摩尔的C与O2，完全反应放出的热量是407.97kJ(97.6kcal)，而反应生出CO放出的热量是122.89kJ(29.4kcal)，也就是说此时不完全燃烧产生的热量仅为正常燃烧放出热量的1/3，而造成煤耗的上升，并产生更多的烟气。

针对这种现象，我们提出了用煤优良度这一参考度量，分别以分解炉温度上升变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来进行衡量，如果实际用煤量增加带来的温度上升明显低于用煤最优良度，或增加喂料后超过最优良度，则需要对这种操作进行校正，合理风、煤、料的匹配，控制分解炉温度及预热器出口温度，以避免煤耗的上升。

通常我们的操作员在发现预热器出口温度偏低，分解炉用煤量增加，甚至出现增加用煤分解炉温度不上升甚至下降时，采取的措施之一是适当减少分解炉用煤量，很多时候并不会出现分解炉温度下降，有时候还会出现大幅上升状况，其次适当减产，合理分布预热器温度场，降低分解炉用煤量，待预热器温度回升后，在用煤量不变的情况下，系统产量反而可能更能提高一些。这样通过合理风、煤、料的调整，在满足燃料燃烧较好的情况下，烧成系统拉风从44.5Hz调整到43Hz，预热器1级筒出口温度从330℃下降到310±5℃，平均下降20℃，按照预热器出口废气温度每降低10℃，系统热耗可降低22kJ/kg.cl，亦即热耗可降低0.7%左右理论计算结果，则可降低1.4%的系统热耗，亦即可以减少1.4%实物给煤量。

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提高二次风

提高二次风温，能够改善煤粉燃烧速度，减少煤的不完全燃烧，有助工艺操作的改善，并降低煤耗。提高二次风温以及三次风温，可以降低需要燃料燃烧带入的热量，从而降低用煤量。实践中我们发现，二次风温每上升100℃，三次风温可以上升70℃，此时在保持头煤不变的情况下，分解炉用煤可以降低1.6th，以每天生产5 800t熟料计算，吨熟料可以降低6.7kg实物煤。

在操作中，我们发现影响二次风温的因素比较多，煤粉质量好，细度细，适宜的挥发份，较大的灰分，煤粉水分不高，热值高，往往就容易保持较高的二次风温；窑头负压适当偏低控制，甚至正压，则二次风温容易升高；煤管煤嘴位置靠外，适当开大煤管内流风，减少外风开度，火焰温度也会高；有时当窑内存在结圈和厚窑皮时，二次风温也偏高：尤其是篦床的控制对二次风的影响较为明显，当篦冷机供风量不变时，料层过厚或者过薄，二次风温都不容易控制。

一般物料易烧性好，窑内煅烧温度就高，而物料较难烧时窑内煅烧温度就难以控制，当出现窑内煅烧差，二次风温不高时，一般的可以采取适当降低窑速、减少喂料的方法来进行调整，并增加密头用煤量，多数可以扭转现状。应做好预烧能力的平衡，当出现预烧不足时，还应增加分解炉喂煤提高入窑物料的分解率，稳定煅烧过程。此时增加用煤是不得为之的过程，当系统转好用煤有望降低。此时可以适当提高一次风转速，以提高煤粉的燃烧速度，并综合应用提高二次风温的常规措施，过程中要注意风煤的配合，避免头煤增量过多或者风量不足出现煤粉燃烧不好，而出现系统煅烧过程恶化。应对系统参数进行分析，排除系统拉风过大，窑内结圈、三次风积料、三次风阀断裂导致窑炉通风不平衡，系统性塌料对煅烧的影响。有必要对煤质、生料的品质进行复核，以排除相关因素的制约。

一般而言，二次风温越高越好，但从带进系统的热焓来看，6m3空气带入的热量是远远低于1kg煤燃烧所放出的热量，况且由于进入的空气最终还以废气形式排放，造成热损失，而由于二次空气过热，气体膨胀，会降低实际进入窑系统的空气量，因而当二次风温较高时，还应保持系统充足的通风量，否则会造成用风不足，造成煤耗增加。

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降低系统漏风

系统漏风分外漏风和内漏风，两者对系统的影响机理是不同的，但都会造成工艺操作的不稳定，增加系统煤耗，电耗高，甚至会导致系统产生工艺故障。以回转窑为例，外漏风每增加1%，则为维持原来的温度场，系统需要增加15kJ/kg.cl，二、三次风温会降低10℃～20℃，熟料标准煤耗大约会增加1kg/t.cl，实际上由于窑系统漏风的增加，二、三次风温的降低，在一定程度上会降低煤粉的燃烧速率，并降低火焰温度，影响热交换的进行，导致窑炉热工紊乱，为稳定窑炉的温度场，维持良好的煅烧环境，有时不得不提高更多用煤和风量，提供更多的过剩空气量，造成系统废气量的增加。

由于认识上的提高，我们将漏风纳入常态化管理，将系统按照区域责任到人，实行车间三级巡查管理制度，车间依托工艺专业点检制度，每月进行不少于2次的专业检查，相关工段管理人员实行周检查，通报并考核，操作员督导并协同现场巡检进行日常漏风治理。并组织相关人员到优秀的企业参观学习，提高认识，创新方法。通过专业的常态化管理，漏风状况得到改善，以窑尾废气排放测点氧含量来看，氧含量平均下降了2个百分点，漏风治理初见成效，下一步将结合检修计划，做好耐火材料的更换并对已经出现破损的阀板、膨胀节进行更换，进一步降低系统漏风。在治理外漏风的同时，我们还注重对预热器及袋收尘器用压缩空气的管理，通过对脉冲周期及工作压力的优化，加强对脉冲装置的维护避免内漏，降低系统压缩空气消耗，从多种途径降低引入废气的氧含量。

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做好入窑生料的管理和控制

目前我公司生料控制指标80μm筛余控制在16%～18%，生料率值控制指标KH=0.880z±0.01；SM=2.50±0.01；AM=1.45±0.01，实践中我们发现，当KH值超过0.89以上时熟料较难煅烧，分解炉温度相对要提高10℃～20℃，头煤给煤量也会相对增加0.5t/h，相当于煤耗增加2.12kg/t.cl，有时为保证熟料质量，不得不减产煅烧。当生料过粗时同样的也会出现类似状况。实际煅烧表明，提高钙含量意味着更大的煤耗，更多的通风要求。熟料的形成热经验计算公式表明，当生料中的CaO、Al2O3、MgO含量增多时，熟料的形成热会增加，也意味着当通过增加Al2O3，提高液相量时，熟料热耗会增加，煅烧过程更加困难，当以降低煤耗为目的进行配料时，应当控制Al2O3的引入，以改善生料的易烧性，降低熟料烧成热耗。

因而实际操作中，我们要求窑操作员关注出磨生料情况，关注生料配比变化情况，以期能提高操作的预见性，并提醒质控部相关人员，进行配料调整。在煅烧操作中，还应要根据实际入窑生料的变化，调整分解炉控制温度，调整窑前煅烧温度，例如当铝含量高时，分解炉温度就不宜控制过高，而烧成带则需要保持较高的温度，否则熟料在窑尾就会发粘，影响结皮，并会提前结粒导致出窑熟料颗粒粗大，煅烧不足，不仅影响熟料质量，而且造成出窑熟料与冷却空气热交换差导致二次风温低，并出现红火料，导致煤耗增加较多，窑况恶化。当镁铁偏高时则可以降低烧成温度，分解炉温度也不需要刻意去提高，此时煤耗并会高，如煅烧温度过高则会导致结大块、掉窑皮等状况，不利于窑况稳定。

生料库采用IBU库，入窑生料计量采用DLD冲板流量秤，在生产时我们发现中间仓仓位不同、生料库库底下料速度不同时，冲板秤物料流量明显不同，波动较大，极差多达50t，波动量超过10%，导致分解炉用煤变化较大，造成用煤量的大幅加减，造成煤耗上升。通过摸索我们发现中间仓位维持50t～60t，库底卸料供风风压维持在20kPa～30kPa时，来料量比较稳定，保证了分解炉用煤的稳定。

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做好入场原煤的监管和使用

控制好煤粉质量，理论上煤粉水分每增加1%，会降低煤粉燃烧热值的1%，火焰温度会降低10℃～20℃。煤的灰分变化也会影响热值变化，实际上由于煤灰分变化对热值的影响约在1%～1.5%，我们发现煤粉的灰分每降低2%，头煤相对可降低0.3t/h。而挥发份的影响则有临界值，一般的当煤的挥发份低于25%时，就会对煤粉燃烧产生大的影响，此时窑的工艺状况较差，产量降低，煤耗大幅度上升。

为保证进场原煤质量及对入场煤质的把控，我们制定了原煤入场管理制定，每批次来煤，窑副操都要求到现场对原煤进行外观验证，从原煤的粒度、水分、粘度、光泽度，进行观察，以判断煤的质量状况，是否掺杂。并协同生产部、化验室、供应部、现场作业人员共同监督原煤取样情况，做好原煤取样封存。一般来说，原煤粒度小，则灰分可能会大，发热量低，颗粒物较多，则煤质相对好，发热量好。由于对入场原煤堆放情况比较清晰，因而在日常使用中，可以结合布煤质量快报，掌握入磨原煤质量状况。

日常控制中，煤粉质量控制指标力求水分控制在1.5%以下，煤粉细度一般控制在4%～6%，当煤质差时，细度控制下限。当煤质挥发份低，灰分较低时，可以适当降低窑头用煤量，而灰分较高时，则需要增加窑头用煤，在尽量提高二、三次风温的情况下，适当调整窑头煤管用风，降低外风，增加内风，提高一次风压，提高风煤混合的程度，提高煤粉燃烧速度，适当增大系统拉风，保证内通风，提高煤粉的完全燃烧程度，保证回转密煅烧处于良好工艺状态，减少了不正常的工艺现象，提高了窑系统的运转效率。

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控制好篦冷机的运行

我公司生产线所用篦冷机为某公司制造的第四代推动棒式篦冷机，型号RTLF-5000，有效冷却面积125m2。该篦冷机已经运行5年，设备摩擦面磨损变形较多，日常检修又不能得到完全更换校正；在结构上推动棒和篦板之间仅有30mm的间隙，活动棒之间距离较大，容易出现较小块料夹在推动棒和篦板之间造成较大的阻力；日常管理维护中细节注重不够，经常出现在线维修的情况，在线维护时又容易出现篦冷机料层过厚，对篦冷机的运行造成不利影响，导致在线维修比较频繁，二、三次风温很难得到保证，入窑二、三次风温不足1100℃，造成篦冷机的热回收率下降。在日常操作中，我们也发现当料层过厚，及时保持相同的窑头负压，此时窑炉温度很难保持，出现窑电流下滑，不得不大幅增加尾煤，导致煤耗上升。

我们反思认识到，篦冷机的操作应能保证其安全正常运转为前提。在篦冷机日常维护中，注重对液压系统的管理，保证液压油站的油位，避免空气进入；在补充润滑油时保证油品的清洁，尽量用滤油机进行加油，并控制液压站操作室的清洁，做好隔尘处理；按照周期及时更换过滤滤网，提高油品的过滤能力，避免二次引入颗粒磨料，颗粒的出现容易造成执行元件、控制元件磨损卡滞，导致液压系统出现泄露，控制失灵现象；控制好液压站的油温，要求油温不超过55℃，油温过高时通常容易造成密封元件损坏，并出现动力传递不足，导致推动效率下降，为降低油温一方面做好油冷却器的除垢，另一方面增加风冷装置进行有效降温，检查冷却水流量及压力是否满足工作要求。

日常对篦冷机的维护中，树立设备安全运行第一的原则，根据在线维修停止运行的列数，调整好喂料量，当窑喂料量降低到300t/h时，除分解炉降低控制温度外，头煤从未改进操作前的14.5t/h，调整到10.5t/h，降低了出窑熟料堆雪人的可能，同时任意两列单次停机时间长度控制1.5h以内，减少了熟料在篦冷机内的过厚堆积，避免了篦冷机传动装置出现高负荷运行，有效地保护了液压系统各功能单元。通过采取上述措施及操作方式改进，使篦冷机每月在线例检10多次降低到2～3次，大大提高了篦冷机的运行效率。日常运转中根据窑系统运行状况，适时调节冷却风用量和篦床运行速度，保持合理的料层厚度，料层厚度的选择及调整应以获得最佳的熟料冷却效果和最高的二、三次风温为原则。同时由于篦冷机不再出现雪人堆积，二次风温也得到有效提升，平均温度达1 170℃，三次风温也同比上升100℃有余，稳定了窑的发热能力及煅烧条件，煤耗得到明显降低。

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加强看火操作，提高工艺操作的能力

现代新型干法生产，安装的热工仪表较多，比较全面地反映了窑炉系统状态，方便了操作。对复杂多变的情况，还应通过现场看火了解相关信息，并结合化验分析数据获得直观的印象，提高操作的能力。通过现场看火，熟料是欠烧，还是还原料，火焰形状、内温度是否符合煅烧要求，一目了然，通过直观的观察往往能够起到拨乱斧正的作用，避免了操作的盲目。

操作员提高看火能力，有助于操作完善，同时还应通过日常现场的一些管理活动，了解系统漏风点，三次风阀的位置、完整性，工艺管道的积料情况、窑炉预热器的结皮情况、翻板阀活动情况，提高对工艺系统的基本情况把握，并便于对系统参数变化进行验证，提高操作的应对能力。

还应该掌握工艺设备性能参数变化对工艺操作调整的影响，避免出现错误操作，造成对系统带来不良影响。例如分解炉尾煤秤罗茨风机，备用风机额定压力偏低，风量较小，当使用备用风机时，如果尾煤用煤量过大，就会造成送煤管道煤粉浓度增大，影响到煤粉在分解炉流场的穿透分散效果，造成煤粉不完全燃烧，煤粉后燃严重，也会导致窑尾烟室温度出现较大幅度上升，结皮增加明显。另一方面由于煤粉不能完全燃烧，分解炉炉温也难以控制，满足不了物料在炉内的分解要求此种情况就必须控制分解炉用煤总量，当用煤满足不了工艺操作要求时，就只能通过减产来调整，从而避免煤耗的大幅上升。

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风、煤、料的操作控制及参数优

新型干法窑要实现煅烧要求，需要适宜的窑炉热工分布，煅烧操作的重点在于窑系统操作参数的稳定，在生产操作过程中，风、煤、料的合理匹配成为降低煤耗的重要因素，在缺乏窑尾气体分析仪器的情况下，操作的难点在于风煤的配合，如何分配窑炉用煤，窑炉通风，并确定适宜的温度分布。

系统用风量控制的主要依据是保证窑炉煤粉的完全燃烧，保证物料的悬浮预热，当分解炉用煤量偏多时，炉温难以上升，出现预热器温度倒挂，并可能出现窑尾温度升高，窑尾及烟室结皮的情况出现，此时往往需要开大三次风，以增加炉内通风；当出现窑尾烟室有存在煤粉未燃尽的火花，物料是否发粘、易结皮、缩口负压不稳定、产生黄心熟料，窑尾烟室温度高时，特别是窑电流偏低时往往是窑内通风不足的表现，需要加大窑内通风，此种情况下往往头煤也偏多还需要降低窑头用煤量。特别的是当煤质变差，挥发份偏低时由于煤粉燃烧慢，也会出现上述类似状况，需要结合窑前煅烧情况综合调整，调整用风总量以保证煤粉的完全燃烧。

窑炉用煤比例的调节主要是保证预烧能力与窑内煅烧能力的平衡，当烟室温度、窑电流、二次风温会降低，此时就可以适当增加头煤，以稳定出窑熟料质量。头煤增加过多，导致烟室结皮、甚至窑电流下滑等情况，此时可结合分解炉用煤变化，出窑熟料表观质量进行调整用煤量。

分解炉用煤量的多少实际上是控制分解炉的温度，当煤质差时，但由于新生煤灰对碳酸钙分解的促进作用，因温度变化降低了炉内风速，使得温度降低对分解率的影响并不明显，往往会出现不改变分解炉控制温度的情况下，分解率会有所提高，因而此时不宜盲目提高分解炉控制温度，使煤耗增加，甚至出现炉煤燃烧不完全而导致结皮堵塞。另一种情况也值得注意，生料饱和比高、细度粗，一方面细度粗预热器换热差，出口温度上升，另一方面CO2气体浓度增加，降低了物料的分解速率，减少热量的吸收从而造成分解炉出口温度偏高，降低了炉煤用量，但却增加了窑内的煅烧负荷，过高的饱和比还会影响到窑内火焰，导致出窑熟料发黄，且游离钙增大，对熟料质量不利，此时可以适当调整系统用风总量或窑炉用风比例，得以提高分解炉用煤，稳定窑炉用煤比例。

在实践操作中，有时窑尾温度偏高，预分解系统温度和压力基本正常，窑头用煤量也不少，但入窑生料CaCO3分解率偏低，窑产量上不去，则说明回转窑和分解炉用煤分配比例不当。这时适当开大三次风管阀门开度，缓慢加大分解炉用煤比例，适当减少窑头用煤量，则系统总用煤量会有所降低。这种情况有时在开窑时则比较常见，我们分析认为分解炉具有复杂流场得以满足燃料燃烧和物料分解要求，窑头煤燃烧产生的烟气会影响喷腾效应及分解炉煤的燃烧，窑尾过多的CO2含量会影响物料分解及煤粉燃烧的速度，不利于分解炉发挥应有的效应。

从窑的热平衡结果来看，窑头用煤消耗主要用于窑尾废气带走热值同空气预热后差值，以及筒体的散热损失，因而可以从降低出窑废气量即降低入窑风量来入手降低头煤消耗。基于上述认识，在煤粉完全燃烧的情况下，窑炉用煤和窑炉用风匹配一致原则，我们对三次风阀进行了调整，三次风阀门开度从45%调整到55%降低窑尾温度和窑内通风，窑头用煤量从14.5t/h逐渐调整到13t/h，而分解炉用煤量并没有明显增加，降低了总用煤量。这种调整应以保证物料在分解炉缩口不塌料，同时需要对煤管的位置及煤管风道进行调整，以保证窑内的煅烧强度，可以通过调节一次风速和二次风量的大小，可达到合适的火焰形状与强度，当窑内黑火头较长时，可以增加一次风速，来提高风煤混合程度，以提高火焰强度，当黑火头较短时，则需要降低一次风速，以保持适宜的火焰长度，维护好窑皮。通常煤质较差时则需要提高一次风速，合理调节内外风的比例，提高煤粉的燃烧速率。通常情况下，一次风转速以维持管道喷出压力在32kPa为宜。

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烘窑的调整

通过操作调整及工艺管理改进，我们重新制定了窑的热工制度，预热器出口温度控制在310±5℃，一级出口负压控制在5100±50Pa，分解炉出口温度控制在880+10℃，窑尾烟室温度≤1120℃，二次风温控制在1150+30℃，窑头负压20Pa～50Pa，生料喂料量385t/h.窑的转速维持3.7r/min，以保证窑内煅烧为主进行调节，头煤的调整以不同煤质进行调整，并优化窑炉通风及煤管用风。2018年2～4月份，煤耗有了明显下降，在产量不变的情况下，头煤从14.5t/h下降到11t/h～12.5t/h，尾煤从21t/h～23t/h下降到18t/h～21t/h，平均总用煤量下降了约5t。以2018年3月份为例，三月份实物煤耗136.56kg/t.cl，煤的工业分析见表1。

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结束语

综上所述，降低熟料煤耗，可以从煅烧过程的热平衡出发，在确定适宜的配料方案后，根据煤料的变化合理确定煅烧温度，保证风、煤、料的合理匹配，保证煤耗完全燃烧，提高二次风温，减少系统漏风，适当降低烟室的温度，稳定窑的热工制度完全可以实现降低煤耗的目的。