第一章   各项质量指标的制定

1.1    物料破碎粒度

      目前，物料破碎已多选用单级破碎，一般破碎设备所能接受的喂料粒度不超过1200cm,破碎后的物料粒度指标是根据使用要求或下一道粉磨工序设备的要求而定。一般来讲，用于球磨机的物料，破碎后的产品粒度小于25mm，其检验合格率应大于85%~90%。对于生料管磨，物料粒度应＜20mm。对于立磨和辊压机，则与辊子的直径（D）有关，以物料的平均易磨性考虑，入磨粒度为不大于0.05D。当然，物料破碎的粒度也不是越细越好，需要有一个合适的上下限要求。

1.2生料细度

   生料最佳细度确实原则是：

只要在窑的煅烧允许范围内，生料粒度宜于放粗，有些生产线已将生料细度控制为80um筛余量22%。

1.3生料入窑分解率

     在孰料煅烧工艺中，生料入窑分解率是衡量分解炉的任务完成好坏的唯一指标。根据目前分解炉的性能及对分解炉的实际控制能力，建议生料入窑分解炉的控制范围为90%~95%为宜。

1.4孰料游离氧化钙

孰料中的游离氧化钙表示的是生料煅烧中氧化钙与氧化硅、氧化铝、氧化铁结合后剩余的程度，它的高低直接影响到水泥的安定性和孰料强度。

1.4.1游离氧化钙产生的原因及分类

1）轻烧游离氧化钙：由于来料量不稳或塌料、掉窑皮，或燃料成分变化或火焰形状不好，使部分、乃至局部生料的煅烧温度不足形成游离氧化钙。轻烧游离氧化钙对水泥的安定性危害不大，但是会使孰料强度降低。

2）一次游离氧化钙：是在配料氧化钙成分过高、生料过粗或煅烧不良时，孰料中存在的仍未与氧化硅、氧化铝、氧化铁进行化学反应的氧化钙。一次游离氧化钙在水泥石的内部形成局部膨胀应力，使其变形或开裂崩溃。

3）二次游离氧化钙：当刚烧成的孰料冷却速度较慢或在还原气氛下形成，对水泥安定性、强度有一定影响。

1.4.2对孰料游离氧化钙含量的控制指标

合理的游离氧化钙控制范围应当是0.5%~2.0%之间，加权平均值1.1%左右，高于2.0%及低于0.5%者均为不合格品。

1.5孰料硅酸三钙

    孰料中的硅酸三钙所占比例大小及结晶发育好坏，不仅关系到水泥强度的质量指标，而且还影响到孰料易磨性的经济消耗指标。孰料中硅酸三钙的含量最高达65%，国内大多数企业控制在55%。

对于不同类型水泥的配料，应有不同的硅酸三钙含量，五大类型水泥的典型矿物组成的比例（%）数值如下：

        普通      中热/中抗    高早强   低水化热    高抗硫

C3S         55          51          56        28         48

C2S         19          24          19        49         30

C3A        10          6           10         4         4

C4AF        7           11           7       12        10

1.6孰料中硫与碱的控制范围

1）热生料中SO3应小于3%，SO3和CI的总和应小于4%；

2）在孰料中正常的SO3水平是0.6%；

3）水泥中SO3含量一般为2.5±0.3之间；

1.7熟料外观质量

理想的熟料外观特征是：

1）结粒：颗粒均齐，大小在15~30mm之间，

2）质地：致密而未烧死，内核为灰暗色。

3）色泽：颗粒表面带有浅绿色亮点的黑灰色，内部核心颜色为较暗的深灰色。

1.8煤粉细度和水分

1）煤粉细度的控制可以用一个简单的经验公式计算：

                    200#（75um）筛余量≤0.5×挥发分含量

2）水分的控制范围宜少于1.5%。

3）原煤必须满足原煤磨机的运行条件：即喂入磨机的原煤粒度应100%在25mm以下，并有30%为10mm以上；原煤水分＜10%；热风温度300~350℃。

1.8水泥细度

水泥的最佳粒径范围是3um~30um。

第二章   各项操作参数的确定

2.1烧成系统总排风参数的设定

在新型干法水泥厂中，全厂风机所消耗的电在水泥生产总用电量中约占30%，对于分解窑系统，总排风来自窑尾的高温风机，它在窑的系统中所占电耗达60%以上。不仅如此，总排风机往往是烧成系统提高窑产量的“瓶径”设备。

1）窑及预热器系统内几个主要位置需要控制的最高气流速度

        窑头罩                        6m/s

        篦冷机的篦板孔                15 m/s

        烧成带（1450℃）              9.5 m/s

        喂料端断面（1000℃）          13 m/s

        窑尾垂直上升管道              24 m/s

        预热器气体管道                18 m/s

最低气流速度应不低于以上数值的90%。

除了上面给出的需要控制最高气流速度的位置外，特别注意最低风速的控制部位是：

     三次风管                     25 m/s

     脉冲煤粉输送                 20 m/s

目前国内预分解窑所用总气体量（标准状态）为每公斤孰料1.5m3

2.2总排风量的调节

1）在投料阶段，高温风机的操作在始终保持窑尾氧含量为10%以下的同时，系统要具备投料时的最低管道风速。随着分解炉的加煤及预热器的加料，排风同步增加，但幅度要略小些，直到喂料在额定产量后，按正常风量控制，同时也应该控制废气中氧的目标值。

2）在停止喂料阶段，用风的原则恰恰相反，但是要按照停窑的类型予以区分：

长时间停窑，准备换砖，可快速急冷；若不准备换砖，要适当缓冷；

短时间止料，则应给窑保温，此时的用风量将以满足处理故障的操作需要为准。

2.3窑头一次风量的选择

新型干法窑的系统内使用的燃烧空气，根据其来源和用途，按照习惯可分为：

一次风：通过主燃烧器强制送入窑的自然空气；

二次风：从孰料冷却设备回收进窑的热空气；

三次风：经三次风管引入分解炉的来自冷却设备的热空气。

2.3.1选择一次风量大小的依据

一次风在煅烧工艺中两大任务：

1)以一定风速将煤粉送入窑内；

2）为煤粉中的挥发分提供燃烧用的氧气。

前者在风机确定后，还很大程度上取决于煤管口径，口径合理时无需太大；后者则根据原煤的挥发分含量确定，高挥发分的煤，一次风量占窑内总用风量的8%就够用，无烟煤的挥发分较低，只要2%即可。

工厂在生产线以及喷煤管已经确定之后，技术人员就可以设计实验方案，通过实践确定一次风量最少，废气中一氧化碳含量最低的合理参数。

2.3.2判断一次风量控制正确的标准

形成优异火焰是衡量一次风量正确的唯一标准   优异的火焰从外观上看有以下特征：

1）火焰位置稳定：即火焰的“前焰面”（黑火头与白火焰的交界处）相对固定于一个位置；

2）火焰形状完整

3）火焰燃烧有力：即形成再循环火焰，火头不发飘，也不向四周发散。

2.4篦冷机高温段冷却用风的选定

2.4.1篦冷机的三大任务

1）使孰料充分冷却

2）为窑内煅烧提供高质量的二、三次风

3）完成孰料的输送及破碎任务

2.4.2二、三次空气温度提高的措施

1）优化篦床上的孰料厚度。篦床上合理的孰料厚度是与孰料粒度及篦下鼓风机压力有关，细的砂性孰料会造成对冷却空气的阻力增加，使其不均匀分布，容易在篦冷机内形成“红河”，而篦下的冷却风机所具备的风压是确定最低孰料层厚度的前提。对于空气梁的篦冷机，要确保高温段的孰料料层厚度为800mm左右。

2）热回收区冷却空气的合理分布。

   准确控制篦冷机高温段冷却用风是精细操作的重要环节，既要做到足量，又不要过量。现在采用的空气梁篦冷机所用风量（标准状态）为1.5~2m3/kg，效率为45~55t/(m2.日)，篦床上的料层厚度为800mm左右。

2.5对窑头负压的控制

正常运行的窑，窑头罩处应该是微负压，窑头负压的形成可以有两条渠道，或窑尾高温风机，或窑头篦冷机排风风机。而正确的窑头负压应该来源于窑尾高温风机。正常的窑头负压不应该高于-50Pa，甚至可以再低些。

2.6一级预热器出口温度的控制

目前一级预热器出口温度国内的先进水平是：四级预热器系列时为360℃左右，五级预热器系列为360℃左右。该温度越低越好，是设计与操作共同追求的目标，是实现系统单位孰料热耗低的重要指标之一。

降低一级预热器出口温度的措施：

1）提高各级预热器的热交换能力与效率   特别要重视各级旋风筒之间连接管道的直径与长度，保证有适宜的风速与必要的停留时间。实践证明，管道风速约在18m/s为宜。

2）提高各级旋风筒的选粉效率   旋风筒结构是直接影响其效率的关键，尤其是不靠增加风速而提高效率更是结构设计的任务，这和旋风筒内筒的直径与高度，进风口径的大小与形状，甚至外壳形态有关。

3）增加预热器系列的旋风级数

2.7分解炉温度的控制

   现在越来越多的实践证明，在窑煅烧系统中，分解炉的能力要比窑径更显得重要，很多系统改造中，只增加了分解炉的容量，窑的直径并没有增加，相应提高窑速后，就可以大幅度增加孰料的台时产量。

2.7.1合理的分解炉温度的控制范围

对于每个具体的系统，分解炉温度一般控制在830℃~850℃范围为宜，当系统运行稳定时，此数值不应该有大的波动，基本恒定在中心值上下2~3℃的范围内变化，而且是以入窑生料分解率达到90%~95%为最终的衡量标准。

2.8窑尾温度的控制

窑尾温度在全窑系统中是很重要的温度参数之一

1）它表示窑头火焰的位置及煅烧情况

2）它能反映出窑、炉用风是否平衡

3）间接放映出生料入窑分解率的高低

4）表征窑与分解炉的功能分工是否合理

一般合理的窑尾温度应该在950℃~1000℃范围内，

2.9窑内烧成温度的控制

2.9.1烧成温度的重要性

就全烧成系统的温度分布而言，烧成温度是最为核心的温度参数。如果该参数控制不稳，其他参数的控制与稳定就无从谈起，它的重要作用表现在以下三个方面：

1）直接影响熟料质量的高低

2）直接影响窑内耐火砖衬寿命的长短

3）是判断火焰控制是否合理的重要标志之一

合理的烧成温度为1400℃~1450℃范围

2.10对二次风温的控制

理论上讲，二次风温度越高，说明熟料的冷却热量被利用的越多，但是，此温度过高，对窑头罩的衬料寿命不利，还容易在篦冷机热端形成“雪人”，因此，该参数的目标值应该介于1050℃~1150℃之间。

2.11孰料出篦冷机温度的控制

根据目前篦冷机的设计性能，孰料出篦冷机温度大多为：环境温度+65℃

2.12进入窑尾、窑头收尘器废气温度的控制

   对于电收尘器，要求进入的废气温度介于120℃~150℃之间为宜

对于袋收尘器，可按照袋子的质地允许程度控制次温度在150℃~200℃之间。

2.13对出磨水泥温度的控制

建议出磨机的水泥温度保持在90℃~115℃之间，具体要根据石膏的脱水温度等特性而定。

控制出磨水泥温度的措施：

1）稳定入磨机物料的温度

2）合理调节磨机内的喷水量

3）稳定喂料，稳定选粉机选分效率，减少过细粉磨得可能；

4）保持磨内通风良好。

第三章   操作方法与技巧

3.1燃烧器（喷煤管）位置的确定

    实践证明，窑头罩、窑、篦冷机及三次风管之间的布置关系是确定燃烧器位置的关键。

1|）喷煤管前端面与窑出料口端面间的位置   对于用篦冷机的窑，喷煤嘴端面应当伸在窑口护板处，即进窑口端面5~30cm的范围。

2）喷煤管轴线与窑轴向中心线的相对位置   正常时喷煤管的轴线就应当是窑的轴线中心线。

3）喷煤管的轴向移动   一般当喷煤管在窑内时，外风道用风应当适当减少，内风道用风适当增加；在窑外时，则与之相反。但是还要视具体情况而定。

3.2窑的点火及投料方法

根据分解炉的不同类型，下面介绍几种投料方法

1）先将窑升温至所需投料温度，便向预热器投料，此时投料量最多只有正常喂料量的1/3，直到熟料出到篦冷机后，使入分解炉的三次风温升到600℃以上时，再投入分解炉用煤。这种投料方法从投料到窑正常运转，至少需要8小时以上，在此期间付出的热耗、电耗都很高。并且挂出的窑皮不牢固。

2）在分解炉温度达到300℃左右时，便将分解炉点火使其升温至800℃~900℃，与此同时，窑内及预热器温度都符合要求，此时可投料为正常量的1/2，但是投料时，窑的转速只在1~1.5r/min,这是目前大多数厂的通行做法。

3）投料前通过对系统重点温度的控制，使全煅烧系统温度都满足投料需要。此时窑的转速保持高于3r/min，投料量为正常量的1/2，用煤量为正常量的1/2略多。在投料之前，将用风量提至不足正常的2/3（使窑尾的氧含量约10%），然后迅速投料，拉风与投料的时间差越小越好，目的是让生料立即进窑，以阻止加大拉风后已创造好的理想温度分布向后转移。分解炉同时很快加煤。这种方法只有少数厂的操作员掌握。

3.3合理点火投料方法的评定标准

1）能挂上结实可靠的窑皮，而窑内耐火材料削弱得最少；

2）从投料到正常运转所用的时间最短，即能节能，又最快达到额定产量，经济效益最好。

上述第三种投料方法从投料到运行正常所用的时间最短，能挂出均齐而牢固的窑皮，符合上述投料的评定标准，是最合理最经济的方法。

3.4 点火阶段的安全操作要点

1）操作人员应该掌握即将使用的燃料特性

挥发分含量越高的煤，越容易点火和燃烧，而高挥发分的煤（35%以上）比低于25%的低挥发分的煤更有易爆炸的危险，当煤的挥发分大于45%时，需要有特殊的防护措施。

2）点火前完成所有的准备工作

所有的工具和材料都应该从窑内搬出，所有的门都要关闭。

3）点火后严防燃料的不完成燃烧

可以通过设在窑的喂料口、下烟道和收尘器入口的气体分析仪帮助检测，当CO大于1%时应该报警，大于2%时应该停止喂煤，如果是电收尘配置，就要关闭电收尘的电源。

4）升温期间防止系统负压过大。

5）点火失败后重新点火更需要注意安全，如果升温过程中火焰被抽灭，重新点火的正确做法是：用5倍于窑、预热器、管道和收尘器体积的空气吹扫（时间为3~5min），然后才能重新点火。

3.5对原煤品质的评价及无烟煤使用

原煤变成煤粉后质量的均匀性和稳定性的重要程度远比原煤的质量（热值大小、挥发分和灰分含量多少，甚至含水量及易磨性）重要。

无烟煤使用的难点和对策

难点：

1）窑内无烟煤燃烧的难点：无烟煤燃点高、燃尽慢。如果按烟煤的办法，火焰会很长，使窑尾温度偏高。

2）无烟煤一旦着火，因其热值高，处理不当，高温区很集中，窑前温度很高，窑的烧成高温区耐火砖和窑头罩衬料寿命很短。

分解炉中无烟煤燃烧的难点

   分解炉中无烟煤燃烧主要是设法延长燃料、生料在炉内的停留时间，并加快煤粉燃烧速度。

   对策：

1）对此采取的措施除了提高燃料成分中心值的稳定度、提高入窑的二次风温之外，关键是选择较高推力的喷煤管及与之匹配的一次风机。

2）由于一般无烟煤的磨蚀性较大，较少选用立磨，而更多采用管磨机磨制煤粉。为了加速煤粉在分解炉的燃烧速度，分解炉内需要更细的煤粉，80um的筛余量仅为2%，窑头用煤粉则可适当放宽，为此，煤粉制备系统常设置两级分选，以同时生产两种不同细度的煤粉。

3）在操作中应该努力做到保持风、煤、料在质与量上的稳定。

3.6球磨机钢球的选配原则

球磨机钢球配比不仅直接影响着水泥质量的提高，更在水泥单位电耗、单位球耗量等起着重要作用。衡量钢球配比是否合理有着以下原则：

对于两个仓的闭路球磨机，其中一仓长度是总长度的30%~33%，选用高铬钢球和高铬衬板有以下原则：

1）钢球装入的总量决定了磨机的电耗：水泥的单位球耗量应当不超过50g/t水泥。

2）一仓内装配球原则：一仓喂入的孰料颗粒最大达30mm，所以它的主要作用是破碎。装入50~90mm钢球时，钢球的比表面积要达到每吨9.5~10.5m2，对于带辊压机的闭路球磨，此值可调整为12~14 m 2/t。所用衬板为连续提升型。

3）二仓内装配球的原则：进入磨机二仓的孰料都小于2~3mm，所以它的作用是细磨，用单一尺寸的小球（20~25mm）该仓钢球的范围应该是15~50mm，如果二仓内仍然选用一定范围直径的钢球，可采用分级衬板，让较大的球保持靠近隔仓板，而较小的球位于出料端。装入的钢球比表面积应该为35~38m2，对于带辊压机的闭路球磨，此值可调整为38~40 m 2/t钢球。

合理实现配球

1）做好钢球使用记录：包括各种直径钢球的重量、供货厂家、装入日期、磨机运转时间、产量、孰料及辅料来源，每次清仓结果及补充钢球的记录。

2）定期对磨机内的钢球清仓；

3）定期对磨机衬板、隔仓板、卸料板测量；

3.7输送设备的选择与使用

3.7.1对输送设备的基本要求

1）运转可靠

2）节能降耗

3）使用寿命长

3.8自动控制回路的使用及确定

DCS系统四大基本功能：

1）实现上千台设备开关量的自动开停与联锁；

2）实现自动化控制回路；

3）实现控制参数在屏幕上直接显示与调节；

4）实现报警功能。

   确保窑的系统运行基本稳定是使用自动控制回路的前提条件。推荐几条可实施的控制回路：由总工程师主持工艺技术人员与自动控制人员共同讨论该生产线自控回路设计的范围及控制思路。

对窑系统提出以下建议：

1）分解炉用煤量对分解炉温度的控制；

2）窑头负压对篦冷机高温段用风量的控制；

3）篦冷机篦下压力对篦速的控制；

4）预热器一级出口温度对增湿塔水泵转速的控制；

5）窑尾废气分析中一氧化碳含量对窑前用煤的控制；

6）窑尾废气分析中氧含量对系统总排风的控制。

对磨机系统的控制回路建议如下：

1）水泥细度（采用统计质量控制方法）与选粉机转速的控制；

2）水泥SO3的检测与石膏配料秤的控制。

DCS系统报警功能的使用

１）认真的设计选择工艺报警及设备报警参数：要做到凡会影响人身或设备事故的参数应该有报警设置，下面几个参数应该作为报警重点：废气中的CO过量，筒体扫描温度过高，易发生堵塞的预热器出口温度及负压过高，窑尾风机及窑传动等重要轴承温度过高，润滑系统的油压过低等；

2）谨慎设置上下限的报警点；

3）在设计临界报警值时，应当使其在问题校正之前能被消除；

4）重视自控回路的维护。

3.9强化化验对质量的控制功能

3.9.1化验室的基本任务

    国内各企业化验室的组织结构基本是一模式，按照检验手段划分为三大组：控制组、分析组及物理组。化验室的基本任务如下：

1）负责进厂原燃料质量合格验收。该任务主要由分析组完成，控制组予以配合。

2）监督和服务企业内部各生产环节半成品的质量控制。该任务主要由控制组负责，分析组配合；

3）负责出厂水泥合格。保证用户对产品质量的满意，这是物理组的任务。

3.9.2进厂原燃料质量的检验

进厂原燃料质量的检验关键在于检验工作的时效性。时效性是指从取样到报告结果所需时间对实效性发挥的影响程度。

3.9.3半成品及成品质量的检验

   主要指生料入窑分解率检验，孰料游离钙的检验以及水泥比表面积的检验。

3.9.4出厂水泥质量的检验

3.10空压机的使用与节约用风

压缩空气（压力在0.6~1.2Mpa或6~12kgf/cm2）在水泥厂主要用于：泵送物料，清扫物料，仪表气动控制及保护等，在上述用气点推荐使用的压力如下：

输送用：0.2~0.3Mpa

控制用：0.6~0.8Mpa

清扫用：0.8~1.2Mpa

节约压缩空气成本的途径

1）选择先进的空气压缩机，选用螺杆空气压缩机是现在水泥厂的趋势。

2）减少压缩空气用量。

3.11收尘方案的确定及收尘管理

3.11.1水泥厂常采用的主要收尘方式

1）旋风收尘器

   旋风收尘器的典型效率为95%，而颗粒小于5um时，效率大约降至60%，正常的进出口风速为10~20m/s，压降为50~1500pa，高径比为3~5，目前多用做排放粉尘浓度过高时的一级收尘。

2）电收尘器   目前新建的水泥厂或粉磨站越来越少采用电收尘器。

3）袋收尘器   根据它的处理气体特性及风量大小，无论是滤料种类，还是清灰方式，种类繁多。

3.11.2对收尘设备选型与设计布局的建议

1）窑尾废气处理的收尘器

目前采用袋收尘器的较多。

2)煤粉磨机的废气处理   

考虑到防静电滤料比电收尘更安全可靠，现在多采用袋收尘器。

3）窑头废气处理   

在篦冷机废气进入收尘器之前设置一套热交换器或加设冷风门，在此基础上采用袋收尘器比电收尘器更有优势。