前言
日产万吨熟料生产线代表了当前水泥工艺和生产装备的最高水平，它对操作也提出了更高的要求，操作员不但需要较为丰富的理论知识，更需要一定的经验积累，只有理论与实践相结合才能增强操作主动性和预见性，提高驾驭生产线的能力。
我公司日产万吨生产线于2004年7月投入运行，各项经济技术指标一直处于国内四条同类窑型前列，综合能耗率先达到国家能耗推荐指标。笔者长期从事干法水泥窑中控操作和工艺管理，为增进技术交流，本文以枞阳海螺万吨线为例，对万吨线中控操作和运行管理作一些具体介绍，并根据自己操作体会与5000t/d生产线进行对比，仅供参考。
1 万吨线窑及预热器系统参数
预热器系统压损：约4800 Pa
预热器出口气压：约-50 mbar
预热器出口
气流量：≤1.5m²N/kg熟料
9324 m³N/mir
20873 m³/min
温度：315℃
静压头：≤5500 Pa
氧气含量：约4%
含尘浓度：≤70 g/Nm³(65 Nm³)
燃烧器：
窑头燃烧器能力：32.3 t/h
分解炉燃烧器能力：2×16.15t/h
窑尾烟室燃烧器能力：4 t/h
预热器各旋风筒选粉效率：
C5:96%(注：该线定义最上一级为C5筒)
C4:87%
C3:85%
C2:85%
C1:80%(注：该线定义最下一级为C1筒)窑尾烟室：
倾斜角：60°
横截面积最小处风速：24.5m/s
横截面积最小处温度：1150℃
分解炉：
分解炉燃烧器煅烧能力：2×369 GJ/h
出分解炉物料分解率：90%～95%
物料停留时间：15s
气体停留时间：5.7s
气体流速：14.8m/s
热负荷：1789kJ/m²·h,或152069kJ/m³·h横截面积(从耐火材料内壁算起):40m²容积(从耐火材料内壁算起):3403m³
燃料分配比例：
窑头燃烧器：(50%～40%),一般为45%
分解炉燃烧器：(50%～60%)一般为55%
对煤粉的要求：
80μm筛余12%,20μm筛余1%,90μm筛余最大13%
含水率小于1%
低热值最小为21700 kJ/kg
挥发份22%
灰份26%
含硫量小于1.0%
生料粉的要求：
80μm筛余12%,20μm筛余1%
含水率小于1%
碱含量：最大0.09%
SO₃含量：最大0.5%
CaCO₃成分波动：±0.2%之间
熟料：
热耗2952 kJ/kg熟料，或705 kcal/kg熟料
(熟料的热耗取决于煤粉的计量，要求喂煤秤的波动应小于1%)
硅率：2.3～2.6(若硅率在2.7～3.0之间，每增加0.1,熟料的热耗增加10 kcal/kg熟料)
铝率：1.2～1.6
石灰饱和系数(LSF):94～96
fCaO含量：最大1.2%
窑系统用风(二、三次风总量)达最大0.86Nm³kg熟料时，冷却机的热量回收率应≥74%。
2 窑系统主要工艺设备
3 万吨线工艺系统的评价
(1)原料磨与煤磨均配置两台，有较大的富余能力。运行至今，均化库一直保持在高料位，进一步减小了生料成分的波动；反过来又为预检修提供了时间，使磨机保持良好运转状态。煤磨不再受产量制约，煤粉质量稳定，给窑的煅烧提供了有力保证；
(2)窑、炉热工系统稳定，2005年5月曾发生DCS故障，在无法操作的情况下，窑系统安全稳定运行5h。
(3)对原燃材料的适应性强，能满足各种条件下的生产运行。由于公司所购原煤产地众多，进厂煤质稳定性较差，灰分从15%到40%,热值从4000到5600 kcal的都有。从运行结果来看，除使用特别高灰分煤时需要适当减产外，产质量基本不受大的影响。
(4)预分解系统热效率高，正常运行中预热器出口温度平均315～320℃,通过操作的不断优化，还有进一步下降的空间。由于采用了管道式分解炉，煤、料在炉内停留时间长，换热充分，有效地消除了底部旋风筒与炉出口温度倒挂的现象，提高了热效率，降低了旋风筒内结皮的可能性，有利于系统的长期安全运行。
(5)窑系统分别在窑尾烟室、C₃筒出口以及高温风机出口配置了5台气体分析仪，通过相互间的对比，可以迅速准确地判断出窑、炉内的燃烧以及系统漏风状况，保证产品质量，降低能耗。
(6)分解炉煤粉仓及喂煤秤都采用窑尾布置，与一、二期的窑头布置相比，避免了输送管路长带来的喂煤波动，为稳定炉内燃烧起到了积极作用。
(7)窑头燃烧器内外流采用两风机供风，可实现内外流的独立调节。结合三次风挡板，可灵活有效地调整火焰形状，防止筒体高温。同时，双风机配置还能保证在一台风机出现故障停机后窑的运行，提高了系统的可靠性。
(8)窑筒体在2.4m～3.4m,82.0 m～85.0 m两处分别设置了变径，与国内同等规模的窑型相比，有效地减轻了窑口2 m处耐火砖的受力，延长了窑口砖的使用寿命。
(9)篦冷机内两侧使用了渐窄板，有利于保持熟料的横向均匀分布，缩短了细料边红河长度，提高了熟料的冷却效率。
4 万吨线的中控操作
4.1 点火升温
(1)打开Cs筒出口冷、热风挡板，启动系统排风机，调整窑尾高温风机、系统排风机挡板开度，使窑头罩负压维持在-20～-40 Pa之间。
(2)启动一次风机组和柴油泵组(可提前打循环)。
(3)现场点火，确认火点着后根据火焰形状来调整喷油量、一次风压及燃烧器内外流风机风门开度(注：内外流各配置一台变频风机，风门开度可中控调节，原设计中是电子点火)。
(4)根据升温曲线进行升温，升温温度以窑尾温度为主。
(5)当尾温升至250℃时，开始适量加入煤粉，实行油煤混烧。
(6)注意防止突然喂煤后，造成燃烧器熄火，适当调整燃烧器内外流风机风门开度，既保证煤粉充分燃烧，风量又不能过大。
(7)根据升温曲线增加喂煤量，逐渐减少喷油量，尽量避免烟囱冒黑烟，控制高温风机出口CO含量在0.1%以下，同时严格控制窑头负压，防止预热器出口温度过高。
(8)当发现系统供氧不足时，可启动篦冷机一、二室风机来补充氧气。
(9)如遇燃烧器突然熄火，应立即停柴油泵并停止喂煤，检查原因重新点火，升温时以点火当前窑尾温度为准。
(10)升温过程中慢转窑(具体见表2),雨雪天气应根据实际情况相应缩短慢转窑间隔时间，暴雨时连续慢转。
(11)当窑尾温度达到950℃以上或尾温900℃左右，预热器出口气体温度在400℃左右，根据窑内情况，其它条件都满足时可进行投料操作。
(12)当增湿塔出口温度达到180℃时，进行喷水操作，启动增湿塔程序之前，对水泵进行选择 (两系列备有三台水泵),在增湿塔出口温度稳定后，考虑自动喷水。
万吨线18 h升温曲线见图1。
4.2 投料前准备工作
(1)投料前1 h,投球、放预热器翻板阀，启动高温风机，给窑尾电收尘器荷电。
(2)当窑尾温度达到800℃以上时，连续慢转窑(慢转窑可由中控操作),通知润滑班给轮带内加石墨锂基脂。
(3)根据窑内换砖量判断是否提前预投料。
(4)投料前30 min启动窑头排风机，给窑头电收尘器荷电，保证窑头微负压，原则上投料之前适当将窑头负压控制大一些，在-100～-120 Pa左右。
(5)投料前20 min启动篦冷机系统和熟料输送系统，篦床速度设定最低，以便形成料层，提高入窑气体温度。
(6)启动生料输送系统，将喂料缓冲仓料位设定为120～130t,确认生料喂料量为“0”。
(7)当尾温达到950℃以上或尾温900℃左右，预热器出口气体温度在400℃左右时，根据窑内情况，在其它条件都能满足时进行投料操作。
4.3 投料操作
(1)确认窑速为零，中控进行主、辅电机切换，将窑速设定在0.4～0.6 r/min,待窑停稳后启动主马达。
(2)回转窑首次喂料200 t/h,根据预热器出口温度和系统风量，逐渐调节冷、热风挡板开度。一般投料后，热风挡板全开，冷风挡板开50%,预热器出口负压控制在-1300～-1500 Pa左右，投炉后即可全开热风挡板，全关冷风挡板。
(3)通知现场检查各级翻板阀动作是否灵活，防止物料被翻板阀卡死。
(4)注意预热器两系列各对应点温度、压力变化，并进行对比，判断系统是否正常。
(5)通知原料系统调节风机挡板开度，保证窑主排风机出口负压。
(6)当熟料进入篦冷机后，逐渐增加篦速和冷却风量，以提高二、三次风温，稳定窑头负压为原则，同时要防止投料后篦冷机头部堆“雪人”。
(7)投料稳定后，当二次风温达到700℃时，停柴油泵，通知现场拨油枪，待冷却后洗好雾化器和节流片，备用。
4.4 投炉操作
(1)MSC型管道式分解炉，原则上投料后即可进行投炉操作。
(2)投炉步骤：启动分解炉煤粉输送系统，并从中间仓往窑尾煤粉仓进煤；调整系统风量(以气体分析结果作为风量调整主要依据),三次风挡板开度(三次挡板开度30%以上),燃烧器内外流风机风门开度(内流风压力约14 kPa,外流风压力约16 kPa),首次喂煤量约为2～4 t/h,确认煤粉在炉内完全燃烧；待煤粉着火，预热器系统温度上长，根据情况加料，加料幅度每次20～30 t;根据窑内热工状况(主要从窑电流、NO,浓度、窑头火焰温度来进行综合判断),预热器各点温度逐渐提高窑速；投炉时，窑头煤大于炉喂煤，待窑加产后，逐渐减少窑头煤，增加炉喂煤，两者比列为W窑：W炉=(40～50):(60～50),原则上窑、炉喂煤量根据窑工况和产、质量来确定。
(3)投炉过程中，严格控制以下参数：CO含量0.01%～0.05%,O₂含量3%～4%,分解炉出口温度860～880℃,入窑物料温度850～860℃,窑尾温度950～1050℃。
(4)投炉过程中，通知发电带AQC和PH锅炉，喂料400～500t/h,原料开磨，停增湿塔水泵，根据预热器出口废气温度调节PH锅炉挡板，根据窑头废气温度调节AQC锅炉挡板，最大限度利用余热进行发电，同时要兼顾原料磨和煤磨操作，保证烘干热源：
(5)窑尾回灰控制：原料开磨前，增湿塔及发电回灰入窑，有一台原料磨开启，回灰即可入库。
4.5 满负荷运行
(1)尽可能稳定喂煤、喂料和窑速，减少不必要调整，严禁大风大料操作，防止过烧或欠烧，保持窑内热工制度的稳定。正常操作应根据“三元控制”原则来控制合适的冷却风量、窑头负压和熟料料层厚度，篦板温度不超过80℃,灰斗温度不超过50℃,注意预热器各级筒负压、温度变化，防止系统堵料，正常操作中入窑物料温度小于880℃,严禁超过900℃。
(2)满负荷运行时工艺参数控制：喂料量720～730 t/h,窑头喂煤量23～25 th,分解炉喂煤量28～30th,预热器出口负压-4.8～-5.0kPa,窑尾负压-300～-400kPa,窑尾排风机出口CO含量2%～4%,CO含量0.01%～0.05%,NOx浓度350～450 ppm,最上一级筒出口温度310～320℃,分解炉出口温度860～880℃,入窑物料温度850～860℃,二次风温1150～1250℃,三次风温850～950℃,窑尾温度1000～1100℃,一段篦压0.75～8.0 kPa,窑头负压-30～-50 Pa,窑电流700～800A,入窑生料表观分解率90%～92%;
(3)窑速与喂料匹配见表3,可根据具体情况灵活运用。
(4)负荷运行时操作画面见图2,此画面反映的是高温风机变频改造和余热发电投运前的一次瞬时状态。
4.6.1 计划检修停窑
(1)接具体停窑时间通知后，用反推方式，估计所需煤粉量，控制窑头、窑尾、中间仓煤粉量，根据煤粉量确定煤磨停磨时间。
(2)提前1 h通知发电车间甩炉，保证停窑前将锅炉回灰送空。
(3)当分解炉煤粉仓料位在10％时，窑喂料减至400～500t／h，开始做停窑准备，当分解炉煤粉仓料位在5％时，操作员作好随时断煤操作，通知现场敲打煤输送管道和煤粉仓。
(4)分解炉喂煤秤一旦断煤，设定喂煤秤自动转空，关闭三次风挡板，调整系统用风，将窑喂料减至150～200，待确认分解炉煤粉送空后，停止分解炉喂煤系统，缓慢降低窑速。
(5)当窑头煤粉仓仅剩少量煤粉时，停出库卸料组，拉空喂料缓冲仓，同时原料停磨，开增湿塔水泵。
(6)当入窑生料输送组设备内物料送空时，停止该组设备，逐渐减少窑头喂煤，调整系统风量，调节热、冷风挡板开度，控制预热器出口废气温度，降低窑速至1．0—1．2r／min。
(7)当窑头煤粉仓排空后，通知现场敲打仓锥部送煤管道后停止供煤系统，停增湿塔水泵，全开冷、热风挡板和三次风挡板，按降温曲线降温(万吨线降温曲线见图3)
(8)窑止料30～40 min后，通知现场确认窑内倒空，停主传，启动辅传，停窑尾高温风机，启动慢转，按规程慢转窑，盘窑进度见表4(雨雪天气应根据实际情况相应调整，暴雨时连续慢转窑)。
(9)窑头断煤后4 h停燃烧器一次风机，自动启动事故风机，当篦冷机篦床上无“红料”,停冷却风机，篦床熟料送完后停篦冷机传动系统，当窑尾高温进口温度低于100℃时停风机慢转，停系统排风机。
4.6.2 临时停窑
(1)停止喂料，停分解炉煤，适量减窑头喂煤。
(2)调整系统风量，关闭热风挡板，打开冷风挡板，停窑尾排风机，当预热器系统温度偏高时，可加大窑头排风机抽力。
(3)停主马动，待窑停稳后启动辅转，按规程盘窑。
(4)现场清理窑尾结皮，检查预热器，做投球试验。
(5)注意系统保温，随时准备投料。
5 万吨线中控操作中需注意的事项（与5000t\d生产线对比）
万吨熟料生产线运用了许多新工艺新装备，同其它窑型相比，工艺更先进，操作要求也更高，下面对操作中需注意事项作一些介绍。
5.1 脱氮装置的使用
随着环保要求的提高，NOx排放量已成为熟料生产线主要控制指标，5000 td生产线从操作上控制NOx含量，主要是降低烧成温度、减小系统风量，对熟料产、质量有一定影响，万吨线设置了三次风上挡板，入炉物料由主、辅管道多点喂入，并在窑尾烟室配置一台脱氮燃烧器，通过分风、分料和多级燃烧来降低NOx浓度，操作稳定，效果明显。其主要脱氮原理如下(见图4)。
(1)通过窑尾烟室用煤，在窑尾烟室和分解炉底部形成还原气氛。分解炉底部及窑尾烟室的O₂含量最低下降到0%,相应地CO气体含量增加；
(2)分解炉下部三次风入口与顶部三次风管入口之间也在还原气氛下操作，通过调整风量及喂煤量达到该目的；
(3)窑尾烟室至下三次风入口区域内的还原气氛，不仅使得已生成的NOx得到还原，还抑制了新的NOx生成，可使NOx排放浓度进一步降低；
(4)上三次风管以上区域因顶部三次风的加入，形成氧化气氛，保证CO及燃料的完全燃烧。因此，多级燃烧情况直接受到顶部三次风管挡板开度的影响。
我公司脱氮装置调试阶段主要参数对比见表5。万吨线脱氮装置操作简单，效果明显，但要加强运行监控，防止窑尾温度上升，产生系统结皮。
5.2 熟悉设备联锁
水泥窑系统一般采用标准化、模块化和系列化设计，由过程控制级、控制管理级和生产管理级所组成的一个以通信网络为纽带的集中显示操作系统，称为集散控制系统，它是一个控制相对分散，具有灵活配置，组态方便的多级计算机网络系统。相对5000 t/d生产线，万吨线自动化控制程度更高，设备联锁也更复杂，AB-PLC程序通常的控制联锁有启动联锁、安全联锁、操作联锁、和保护联锁，操作员只有熟悉联锁关系，才能进行正常操作。将我公司5000t/d生产线和万吨生产线窑主传联锁进行对比可知，5000t/d生产线联锁比较简单，容易掌握，万吨线要启动主传，就必须先开启托轮润滑油泵，预润滑3min,如果有一只托轮轴承温度超过45℃,主传也不能启动。运行联锁中需要注意的是，如果出现一段活动端风机(F4、F5、F6)停机，操作员就要作好停窑准备，2 min时间是无法处理风机故障的，这一联锁主要是保护篦冷机充气梁，安全联锁中需要注意的是，一旦窑速≤1.0 r/min时，必须保证托轮润滑油泵能全部自动开启，如果有一台油泵在现场或手动位置就会联锁跳窑，因此操作员要关注托轮润滑油泵的状况。
这里只对两种窑型主传联锁作一些简单对比和介绍，各公司对设备的联锁设置不尽相同，主要目的都是保护设备，提高设备受控程度，作为操作员只有熟悉设备联锁才能进行正常操作。
5.3 冷、热风挡板的调节作用
5000 t/d生产线在二级筒出口管道上安装有大气排放阀，主要作为点火烟囱同时也能在停窑时调节系统温度，万吨线预热器系统没有大气排放阀，但在一级筒(最上一级筒)出口管道上安装了热风挡板和冷风挡板，点火升温时，打开冷、热风挡板，作为点火烟囱，需要注意的是，开始油煤混烧，要合理调节热风挡板开度来保证煤粉充分燃烧。
在停窑时，通过冷、热风挡板来调节系统温度，如果是临时停窑系统保温，则关闭热风挡板，用冷风挡板来调控入增湿塔温度，防止温度过高(≥450℃)高温风机联锁跳停；如果是计划停窑，系统自然冷却，热风挡板打开50%,冷风挡板全开，再根据降温曲线来调节热风挡板开度；如果是窑大幅度减产(如：一台入窑喂料斗提跳停或分解炉喂煤秤故障SP窑运行),在利用高温风机来调节系统风量和温度的同时，也可以通过热风、冷风挡板的合理调节(适当打开冷风挡板关小热风挡板)来进行操作调整，控制合适的系统温度和风量，防止出现系统高温，从而保证低产下系统安全运行。
5.4 关注气体分析结果
回转窑操作中最需要关注的参数是气体分析仪的检测结果，通过O₂、CO、NOx、SO₂含量的分析来合理调节系统风量，控制烧成温度，改善系统运行状况。5000 t/d生产线一般在预热器出口安装一台气体分析仪，气体分析结果只能作为系统运行状况的整体判断，不能提供确切的操作调整数据；万吨线在窑尾、三级筒(一级筒为最下一级筒)出口两侧、两台高温风机出口安装有5台气体分析仪，能对两系列气体参数作出准确分析，成为操作调整的重要依据，在实际操作中，喂煤量取决于喂料量，也就是说在保证熟料质量的前提下来调节喂煤，系统风量取决于喂煤量，也就是说在保证煤粉充分燃烧的情况下来调节风量，反应在操作参数上，就是要控制系统O₂含量，不能出现CO。万吨线安装了5台分析仪，一旦系统出现CO,就可以根据每台分析仪的气体分析结果来判断是窑内不完全燃烧还是炉内燃烧不充分，两系列风量是否平衡，从而进行有效的操作调整，避免盲目大风操作带来的热损失，降低高温风机功耗，使经济技术指标得以优化。
6 万吨线运行管理中的成功经验
——作者：朱永礼，枞阳海螺水泥股份有限公司
——来源：《新世纪水泥导报》2009年3期
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