1  技改工程介紹
　　福建水泥股份有限公司3號窯(以下稱3號窯)技改工程是我院承擔(dān)可行性研究和工程設(shè)計的。該工程于1995年1月開始工程設(shè)計，同年9月份開始進行分解爐、三次風(fēng)管、旋風(fēng)筒、各種管道等非標(biāo)設(shè)備的現(xiàn)場制造，并在不影響生產(chǎn)的條件下，進行分解爐框架、三次風(fēng)管支柱及部分窯頭設(shè)備基礎(chǔ)等的土建施工和這些設(shè)備的安裝工作。在所有技改增加設(shè)備安裝就緒并做好一切準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，于1995年11月1日停窯，于1996年1月中旬施工安裝完畢，1月18日點火烘窯，1月20日開始投料，進入生產(chǎn)調(diào)試階段。到3月24日，全系統(tǒng)順利通過連續(xù)運行72h的達標(biāo)考核，熟料產(chǎn)量、熱耗及熟料標(biāo)號均達到技改設(shè)計指標(biāo)(設(shè)計指標(biāo):熟料產(chǎn)量:1320t/d;熱耗:3768kJ/kg熟料，熟料標(biāo)號大于60MPa)。該項技改工程總投資約2600萬元，停窯施工安裝75d，技改后增加熟料產(chǎn)量約500t/d?？己私Y(jié)束后，3號窯轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)運行。目前，窯產(chǎn)量已達1350t/d以上，窯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率達90%以上，其中NSP狀態(tài)運轉(zhuǎn)率達75%以上，并正在穩(wěn)步提高。        

　　3號窯燒成系統(tǒng)原為懸浮預(yù)熱器窯(SP窯)，技改前產(chǎn)量為850t/d左右，熱耗約4396kJ/kg熟料。為滿足沿海地區(qū)市場對高標(biāo)號水泥需求量的日益增加及進一步增強公司自身的科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟實力，公司決定用預(yù)分解新技術(shù)對3號窯系統(tǒng)進行技術(shù)改造。本次技改增設(shè)了我院研究開發(fā)的Φ3.8m×18m微增型離線噴騰———管道式分解爐和三次風(fēng)管系統(tǒng)一套，改造和更換了原有預(yù)熱器系統(tǒng)旋風(fēng)筒、連接風(fēng)管、下料管、閥門等所有設(shè)備，更換了新的LBT篦式冷卻機及煤粉計量、輸送和燃燒裝置，更換了新的增濕塔和窯尾主排風(fēng)機，還改造了煤粉制備系統(tǒng)和冷卻機余風(fēng)排放系統(tǒng)的除塵放風(fēng)設(shè)備及窯頭罩、點火燃油系統(tǒng)、各處風(fēng)管閥門等附屬設(shè)備或附屬系統(tǒng)等等。

　　2 技改后的生產(chǎn)調(diào)試操作  
　　經(jīng)過技改后的3號窯，于1996年1月18日點火烘窯，20日投料，進入生產(chǎn)運行，到春節(jié)前的2月8日為止，作為一個運行周期。通過這一階段運行，一方面使系統(tǒng)進行磨合，另一方面從中暴露問題，尋求優(yōu)化整改措施。2月8日到2月11日，結(jié)合回轉(zhuǎn)窯定期檢修，對3號窯系統(tǒng)進行了優(yōu)化整改。從2月12日起，重新點火，以SP窯狀態(tài)進入春節(jié)期間正常生產(chǎn)，春節(jié)后從3月6～24日，進行生產(chǎn)優(yōu)化操作并完成了達標(biāo)考核。整個調(diào)試達標(biāo)過程，包含春節(jié)在內(nèi)，僅用了67d。

　　2.1  第一周期生產(chǎn)操作及其分析
　　2.1.1　運行情況及存在問題
　　3號窯系統(tǒng)技改后，在生產(chǎn)調(diào)試第一周期內(nèi)，我們以SP窯運行為主，分解爐僅短時投入試運行，摸索NSP運行性能。這一期間，生產(chǎn)操作主要參數(shù)(隨機抽樣)見表1。由表1可見，3號窯系統(tǒng)從總體來說，基本達到設(shè)計目標(biāo)，工藝流程設(shè)計及計算正確，設(shè)備選型合理，主附機設(shè)備運行可靠穩(wěn)定。尤其是在這一時期內(nèi)，SP窯運行情況良好，產(chǎn)量達到1000t/d，據(jù)公司1月份生產(chǎn)統(tǒng)計，從1月20日中班投料到1月31日，生產(chǎn)熟料達11326t。在整個第一周期(1月19日到2月8日)，從回轉(zhuǎn)窯連續(xù)轉(zhuǎn)動開始到停窯檢修，生產(chǎn)運行時間共488h，其中因各種原因?qū)е碌耐８G時間總和23.13h，即窯系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)率達到95.26%。       

　　但是，通過這一階段的生產(chǎn)運行，3號窯系統(tǒng)還是暴露出一些問題和不足，主要是一些參數(shù)和操作情況并未達到優(yōu)化，特別是分解爐投運時問題比較突出，有些問題還會影響NSP窯系統(tǒng)的長期安全運行。

　　歸納這些問題主要是:
　　(1)C1出口溫度偏高(見表1)；

　　(2)窯尾上升煙道上的高溫調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)范圍偏小，使窯、爐兩個系列風(fēng)量匹配調(diào)節(jié)不夠理想，調(diào)節(jié)較難。

      (3)在NSP狀態(tài)運行時，系統(tǒng)用風(fēng)量偏大，這一點在表1中明顯可見，從SP狀態(tài)變?yōu)镹SP狀態(tài)時，系統(tǒng)負壓增加1.63kPa，窯尾主排風(fēng)機電流增加26.1A，排風(fēng)機轉(zhuǎn)速增加400多轉(zhuǎn)。這將影響整個系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和優(yōu)化操作。           　

                  表1   第一階段生產(chǎn)主要參數(shù)

　　(4)在NSP狀態(tài)運行時，C3筒時有下料不暢情況發(fā)生。分解爐也有塌料情況發(fā)生。

　　(5)窯中傳動大齒輪連接螺栓斷裂，引起NSP窯運行時窯中基礎(chǔ)發(fā)生振動。

　　(6)增濕塔噴槍頭在高溫下滴水，對高溫含塵氣體增濕降溫不夠，并導(dǎo)致收下的粉塵較濕，影響生產(chǎn)和電收塵器長期安全運行。

 　　(7)進廠原料成分波動很大，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的操作和熟料質(zhì)量。

　　(8)3號窯系統(tǒng)入窯生料、煤、熟料均缺乏較準(zhǔn)確的計量，生產(chǎn)中多憑經(jīng)驗控制，難以適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)。

　　2.1.2  原因查找及分析
　　(1)從工藝技術(shù)、機電設(shè)備上分析，首先是因為整個系統(tǒng)是按1320t/d規(guī)模設(shè)計的，在SP窯生產(chǎn)時，產(chǎn)量僅為設(shè)計產(chǎn)量的65%～70%，系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)量也降低20%～30%，故管道內(nèi)風(fēng)速較小，使喂入生料分散性能較差，預(yù)熱器系統(tǒng)換熱效果不夠好，導(dǎo)致物料預(yù)熱不理想，氣體降溫也差。也因為產(chǎn)量低，三級筒下分料閥管道內(nèi)物料較少，當(dāng)來料量波動時，容易引起料封性能不佳，產(chǎn)生下漏風(fēng)，影響三級筒分離效率，形成三級筒有時下料不暢。其次，因為窯尾上升煙道上高溫調(diào)節(jié)閥門在1320t/d范圍生產(chǎn)時，其通風(fēng)面積調(diào)節(jié)范圍偏小，使窯系統(tǒng)阻力較小，即使三次風(fēng)管上調(diào)節(jié)閥門處于全開狀態(tài)，窯系統(tǒng)阻力仍然偏小。當(dāng)分解爐投入運行時，窯、爐兩個系統(tǒng)風(fēng)量平衡難調(diào)，若窯尾排風(fēng)小了，反映在爐內(nèi)風(fēng)量不夠，入爐生料懸浮不充分，易產(chǎn)生沉落塌料。若排風(fēng)過大，則反映在窯內(nèi)通風(fēng)量過大，使火焰向后拉，窯內(nèi)高溫帶后移，窯皮長達30多米，窯頭溫度降低，難以正常煅燒。第三是C3筒下分料閥到分解爐的下料管布置上有欠缺，中間有一段彎管，容易產(chǎn)生物料聚積，引起下料不暢。第四是入窯生料成分大范圍波動，影響窯系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定，從而影響預(yù)熱器系統(tǒng)的操作穩(wěn)定，也會引起堵料或爐內(nèi)溫度波動，進而引起分解爐塌料，我們在操作中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)入窯生料的硅率小于一定值(相應(yīng)熟料硅率小于2.2)時，三級筒下料管、分料閥等處易發(fā)生下料不暢或堵料現(xiàn)象，分解爐內(nèi)溫度易上下波動，若處理不當(dāng)，容易發(fā)生塌料情況。

　　(2)從操作上分析，由于該生產(chǎn)線是非標(biāo)準(zhǔn)型的生產(chǎn)線，是在原預(yù)熱器窯基礎(chǔ)上改造的，缺少可仿效的先例，也缺乏相應(yīng)的操作借鑒經(jīng)驗，在生產(chǎn)調(diào)試初期，對系統(tǒng)真正具備的生產(chǎn)能力和性能需要了解熟悉，特別是微增型分解爐系統(tǒng)中，燃料的分配、入窯物料分解率的控制、風(fēng)煤料的平衡等，還需要進行實踐摸索。再加客觀上，該系統(tǒng)原有計量設(shè)施(未改造部分)與改造部分設(shè)施的銜接不夠完備，缺乏完備的計量能力和精度，必然給優(yōu)化操作帶來很大困難。

　　(3)一些其他因素如附屬設(shè)備的安裝問題，分料閥、翻板閥的漏風(fēng)問題，吹掃系統(tǒng)的設(shè)置問題，測試儀器和控制儀表的校調(diào)問題，窯頭罩較小等等，也會影響系統(tǒng)的優(yōu)化操作。

　　2.2  優(yōu)化整改方案及其實施
　　我們根據(jù)現(xiàn)場情況，提出的優(yōu)化整改方案主要有:

　　(1)適當(dāng)加長Cl～C2、C2～C3筒之間的連接風(fēng)管上撒料箱內(nèi)的撒料板長度，加強喂入物料在上升氣流中的分散程度，使系統(tǒng)換熱效果更好。

　　(2)適當(dāng)加長Cl筒內(nèi)筒的長度，提高Cl筒的分離效率，減少生料飛損。

　　(3)在窯尾上升煙道高溫調(diào)節(jié)閥閥體內(nèi)增設(shè)風(fēng)冷圓柱內(nèi)芯，使該調(diào)節(jié)閥在NSP狀態(tài)下運行時，有較寬的調(diào)節(jié)范圍，能夠調(diào)節(jié)自如。

　　(4)適當(dāng)縮小分解爐下縮口，進一步提高入爐風(fēng)的噴騰速度，減少分解爐和系統(tǒng)的用風(fēng)量，并減少或消除分解爐塌料的可能性。

　　(5)在C3筒下料管及分料閥上下處增設(shè)壓縮空氣吹掃裝置。

　　(6)用耐高溫(300～400℃)的膠帶處理增濕塔噴槍噴頭，使其在高溫狀態(tài)下不滴水，保持較好的霧化。

　　(7)更換回轉(zhuǎn)窯傳動大齒輪連接螺栓。

　　(8)對系統(tǒng)中所有測溫、測壓及其他測試儀器和所有控制儀表進行校調(diào)，以保證顯示的參數(shù)具有一定的準(zhǔn)確性。

　　(9)加強進廠原料成分和配料、生料制備各過程的技術(shù)控制，保證入窯生料成分盡量在要求的范圍內(nèi)波動，超標(biāo)波動盡量少發(fā)生。

　　(10)對熟料計量、煤粉計量、喂煤計量進行標(biāo)定，對生料入窯采用計量手段，生產(chǎn)中對煤、料進行量化控制。

　　除此之外，在定期檢修階段，要求對存在的附屬設(shè)備問題進行修理和技術(shù)處理，使整個系統(tǒng)處于更完善狀況。

　　在2月8～11日3號窯的定期檢修中，我們提出的前八項優(yōu)化整改方案得到了較好的實施，對第九項方案采取了許多控制措施，但第十項方案尚有待更好實施。

　　2.3  優(yōu)化整改后的生產(chǎn)操作
　　經(jīng)過實行優(yōu)化整改，3號窯系統(tǒng)運行技術(shù)性能更趨完善合理，操作中風(fēng)煤料能更好地達到平衡，主附機設(shè)備運行更加可靠。到3月24日，3號窯系統(tǒng)完成連續(xù)運行72h的達標(biāo)考核。這段時間內(nèi)，NSP系統(tǒng)生產(chǎn)操作參數(shù)(隨機取考核期及考核期前后共5d的代表性數(shù)據(jù))見表2。             

　　從表2數(shù)據(jù)及現(xiàn)場操作情況看，經(jīng)優(yōu)化整改后的NSP窯系統(tǒng)各項生產(chǎn)參數(shù)比較理想，C1筒出口溫度能控制在合理范圍內(nèi)，系統(tǒng)阻力反映在C1筒出口約5kPa左右，與技改前的SP窯系統(tǒng)相比，增產(chǎn)50%左右，而阻力沒有增加，Cl出口氧含量基本在6%～8%之間，系統(tǒng)用風(fēng)量得到控制，基本處于較合理范圍內(nèi)?；剞D(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速、窯尾主排風(fēng)機能力等尚有增產(chǎn)的可能。特別要說明的是，由于該燒成系統(tǒng)的生料喂料部分僅對提升泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)作了少量改造，沒有更換設(shè)備，在實際生產(chǎn)中，窯系統(tǒng)生產(chǎn)能力受到了喂料設(shè)備能力的限制。在整個NSP窯運行時，生料喂料系統(tǒng)始終處于滿負荷工作條件下，熟料產(chǎn)量決定于喂料設(shè)備的喂料能力。據(jù)考核期及考核期前后一段時間的生產(chǎn)計量統(tǒng)計，熟料產(chǎn)量約55～58t/h。我們認為，若將喂料系統(tǒng)中設(shè)備進行更換，使喂料系統(tǒng)喂料能力能充分滿足技改后燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)需要，則3號窯系統(tǒng)生產(chǎn)能力還可進一步提高，各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)還有望進一步優(yōu)化。在此期間，3號窯燒成系統(tǒng)用煤熱值基本在20900～22600kJ/kg間波動，耗煤量約9t/h左右，按計算，技改后3號窯系統(tǒng)生產(chǎn)熱耗約3550kJ/kg熟料。

 表2  優(yōu)化整改后NSP窯系統(tǒng)主要生產(chǎn)操作參數(shù)

　　我們把技改前后3號窯系統(tǒng)主要生產(chǎn)參數(shù)列于表3，進行對比分析。

表3  技改前后3號窯系統(tǒng)主要生產(chǎn)參數(shù)對比

　　通過技改前后生產(chǎn)參數(shù)對比可知，技改后C1出口溫度略有升高，若提高生料喂入量，使熟料產(chǎn)量提高的話，可有望使其降低。C1出口負壓幾乎沒有變化，若考慮產(chǎn)量增加使整個系統(tǒng)物料輸送量增加的話，實際上系統(tǒng)阻力是降低的。增設(shè)分解爐后，由于入窯物料分解率提高一倍左右，使窯內(nèi)熱負荷減輕，生產(chǎn)能力提高，窯產(chǎn)量提高約50%，熱耗降低約800kJ/kg熟料。其經(jīng)濟效益十分可觀，從表中看出，技改后的各項生產(chǎn)參數(shù)更為優(yōu)化合理。

　　3  技改及生產(chǎn)操作經(jīng)驗簡析
　　在這次技改中，我們根據(jù)3號窯現(xiàn)有工藝、設(shè)備條件，采用目前新的工藝技術(shù)和設(shè)備，改造老的生產(chǎn)線，取得了好的效果。我們認為，為了適應(yīng)生產(chǎn)方法的改變，生產(chǎn)操作方法和習(xí)慣以及管理模式也應(yīng)有相應(yīng)的進步。從原料開采、生料配制到熟料燒成熱工制度及熟料冷卻，整個生產(chǎn)過程也應(yīng)有所改變。福建水泥股份有限公司作為一個大型老企業(yè)，在管理及生產(chǎn)技術(shù)上有較高的水平，能在短時間內(nèi)適應(yīng)這種改變，較快掌握新的生產(chǎn)操作技術(shù)，對3號窯技改達標(biāo)起了十分重要的作用。通過這一階段的生產(chǎn)操作，我們?nèi)〉貌簧俳?jīng)驗，并提出一些建議。

　　(1)前階段實踐證明技改后的NSP窯窯內(nèi)煅燒溫度較高，強化煅燒能力較強，因此可利用以前不能使用的含結(jié)晶硅砂土配料，生產(chǎn)高標(biāo)號水泥。           

　　(2)3號窯系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)試表明，對于NSP窯，要求采用高硅率、高鋁率、中飽和比的配料方案生產(chǎn)水泥較好。由于原料本身品質(zhì)問題及該公司考慮1號、2號窯對原料的適應(yīng)性問題，長期以來，該公司SP窯采用低硅率、高飽和比配料方案生產(chǎn)水泥。我們在技改后的操作中也對配料方案問題進行過嘗試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，若生料成分不合適，特別是SM值較低，則C3旋風(fēng)筒容易發(fā)生下料不暢或堵塞情況，從生產(chǎn)記錄看，調(diào)試過程中C3筒堵得較多的時候，往往是SM值較低的時候。至于SM值對窯頭煅燒的影響，在我們生產(chǎn)調(diào)試階段，尚未明顯發(fā)現(xiàn)。從系統(tǒng)生產(chǎn)操作經(jīng)驗及該公司具體情況看，我們認為采用中高硅率(SM>2.2)、中高飽和比(KH=0.91～0.92)、高鋁率的配料方案較好。既利于生產(chǎn)操作，熟料質(zhì)量也好，系統(tǒng)煅燒穩(wěn)定。在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)加控制入窯生料成分，另外，為了穩(wěn)定入窯生料成分，提高入窯生料合格率，針對公司粘土礦現(xiàn)狀，有必要對粘土質(zhì)原料采取預(yù)均化措施。        

　　(3)在NSP窯生產(chǎn)操作中，要求穩(wěn)定喂入生料量和煤量，還要穩(wěn)定分解爐中分料量及窯、爐煤的比例，并據(jù)此調(diào)節(jié)好系統(tǒng)用風(fēng)量，使系統(tǒng)各部分壓力和溫度相對穩(wěn)定。由于分解爐內(nèi)空氣不僅起助燃作用，還起著懸浮輸送物料的作用。故這一部分風(fēng)的多少及窯、爐兩個系列風(fēng)的平衡對系統(tǒng)操作影響很大。操作上可根據(jù)Cl出口氧含量及窯、爐內(nèi)煤粉燃燒情況調(diào)節(jié)三次風(fēng)管與上升煙道上的兩處閥門，使系統(tǒng)總風(fēng)量及兩個系列風(fēng)量平衡均達到要求。另外，根據(jù)3號窯預(yù)熱器系統(tǒng)及窯本體的原有情況，確定技改后產(chǎn)量增加50%左右為宜。以后隨著操作水平的提高及系統(tǒng)性能的熟悉，尚有增加產(chǎn)量的可能。但在目前情況下，根據(jù)已定的增產(chǎn)目標(biāo)，我們認為控制入窯生料表觀分解率不要太高比較適宜，片面提高入窯分解率會使窯、爐能力的平衡遭到破壞，影響系統(tǒng)的優(yōu)化操作，是不合適的。在操作上可通過調(diào)節(jié)分料閥門及改變分解爐內(nèi)溫度來調(diào)整入窯生料的表觀分解率。         

　　(4)出C3筒的物料經(jīng)分料閥，一部分進入分解爐，一部分進入窯尾上升煙道。該分料閥可在0～100%范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。正常生產(chǎn)時，可根據(jù)窯內(nèi)煅燒情況確定向爐內(nèi)的分料量，并根據(jù)爐內(nèi)溫度相應(yīng)調(diào)節(jié)喂煤及風(fēng)量。當(dāng)分解爐系統(tǒng)需停止工作時，可將物料全部分入上升煙道。在65%～70%產(chǎn)量狀況下以SP窯方式繼續(xù)生產(chǎn)，使回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)率較高，但在此種情況下系統(tǒng)操作可能不是最優(yōu)狀況。調(diào)試操作還表明，該系統(tǒng)在SP窯狀態(tài)轉(zhuǎn)入NSP窯狀態(tài)時，操作十分簡單。只要先在分解爐內(nèi)加煤燃燒、供風(fēng)，達一定溫度時，交分料閥直接開到設(shè)定值，一步到位，進入NSP狀態(tài)運行，隨后根據(jù)爐內(nèi)溫度微調(diào)煤量和風(fēng)量即可。整個投爐過程僅需10～20min。

　　(5)操作中要根據(jù)情況合理掌握冷卻機料層厚度、冷卻風(fēng)機用風(fēng)量及冷卻機余風(fēng)放風(fēng)量等，保證入窯二次風(fēng)溫和入爐三次風(fēng)溫不致太低，又能有效對出窯熟料進行快速冷卻。燃燒器適當(dāng)向外拉出，使窯內(nèi)燒成帶適當(dāng)前移。這些措施對穩(wěn)定窯況及保證熟料質(zhì)量有很大作用。        

　　(6)對于目前存在的三次風(fēng)管集灰斗排灰較多，C3筒有時下料不暢等問題，我們建議，一方面應(yīng)繼續(xù)研究工藝、設(shè)備改進措施，一方面應(yīng)從原料開采、生產(chǎn)制備、調(diào)節(jié)翻板閥配重、減少漏風(fēng)等操作上摸索經(jīng)驗，使整個系統(tǒng)更趨完善。              

　　(7)3號窯系統(tǒng)在技改中盡管采用了NSP生產(chǎn)技術(shù)，但在生產(chǎn)檢測和控制上，目前仍采用儀表控制和原來的計量設(shè)備，生產(chǎn)實踐表明，這些計量設(shè)備和儀表在生產(chǎn)中不能盡如人意，反映的數(shù)據(jù)和參數(shù)誤差較大，特別是生料、熟料、煤粉的計量和預(yù)熱器系統(tǒng)的溫度參數(shù)反映情況不夠真實，且難以調(diào)校，對優(yōu)化操作帶來困難。我們建議公司在下一步工作中要對此引起重視，采取必要措施，加強對生產(chǎn)的監(jiān)控和計量，進一步實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)。