塌料是NSP窯系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)中普遍存在的一個(gè)問(wèn)題。它不僅影響燒成系統(tǒng)的熱效率和窯的快轉(zhuǎn)率，嚴(yán)重時(shí)造成預(yù)分解系統(tǒng)堵塞或窯頭回火，出現(xiàn)人身傷害事故。本文就預(yù)分解系統(tǒng)塌料的原因進(jìn)行分析并提出一些相應(yīng)的措施。  

1　塌料的原因分析 

　　所謂塌料就是生料在預(yù)熱器內(nèi)的不均勻流動(dòng)或聚集致使大量生料集中從旋風(fēng)筒錐體通過(guò)排灰閥、下料管加入下一級(jí)旋風(fēng)筒出口管道，而其管道風(fēng)速又不足以將大股生料吹散、托起，生料直接通過(guò)旋風(fēng)筒或分解爐塌入窯內(nèi)。造成預(yù)分解系統(tǒng)塌料的主要原因有以下幾個(gè)方面。 

1.1　喂料量不均勻 
　　
生料壓庫(kù)時(shí)間長(zhǎng)、水分大，松散度差；喂料倉(cāng)起拱，喂料機(jī)內(nèi)生料時(shí)有時(shí)無(wú)；螺旋喂料機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，造成喂料不勻等都容易引起塌料。這是因?yàn)樯衔沽狭繒r(shí)多時(shí)少很難使預(yù)分解系統(tǒng)熱工制度趨于穩(wěn)定。喂料量少時(shí)懸浮在熱氣流中的生料量減少，燃料燃燒放出的熱量不能大部分被生料吸收，產(chǎn)生局部高溫容易在旋風(fēng)筒的壁面、錐體和下料管等處粘附，形成結(jié)皮。當(dāng)喂料量多而系統(tǒng)管道風(fēng)速又不足以將生料吹散時(shí)，生料就不能均勻地分散懸浮于氣流之中，不僅降低傳熱效率，而且容易造成生料堆積和塌落。另外，喂料量忽高忽低，使入窯生料溫度、分解率、窯內(nèi)物料負(fù)荷率都有較大波動(dòng)，出窯熟料不是生燒就是過(guò)燒，操作員風(fēng)、煤、料和窯速之間的關(guān)系很難掌握，系統(tǒng)的熱平衡被破壞，極易產(chǎn)生塌料或結(jié)皮和堵塞。 

1.2　旋風(fēng)筒結(jié)構(gòu)形式不合理  
　　
旋風(fēng)筒進(jìn)口以及渦殼底部?jī)A角斜度太小，水平段太長(zhǎng)，在投料初期由于系統(tǒng)風(fēng)量較小，斷面風(fēng)速較低，大量生料容易在小傾角、水平段沉降聚積。當(dāng)系統(tǒng)氣流的擾動(dòng)或壓力發(fā)生變化時(shí)，大量物料突然滑落造成塌料。旋風(fēng)筒錐體部分錐角太小，尤其該部位耐火襯料平整度差時(shí)，也會(huì)引起積料。時(shí)間長(zhǎng)了，不是造成堵塞，就是大股物料的塌落。 

1.3　旋風(fēng)筒錐體出料口、排灰閥和下料管漏風(fēng) 
　　
預(yù)分解系統(tǒng)漏風(fēng)有外漏風(fēng)和內(nèi)漏風(fēng)兩種形式。所謂外漏風(fēng)是指系統(tǒng)周圍的大氣在系統(tǒng)負(fù)壓作用下，從檢查孔、測(cè)量孔、排灰閥、連接管道法蘭以及旋風(fēng)筒人孔門漏入的冷空氣。而當(dāng)排灰閥因燒壞變形或配重太輕時(shí)，下一級(jí)旋風(fēng)筒出口的熱氣流直接經(jīng)下料管通過(guò)排灰閥由錐體出料口進(jìn)入旋風(fēng)筒內(nèi)，這樣的漏風(fēng)稱為內(nèi)漏風(fēng)。 
　　
一般情況下，旋風(fēng)筒錐體部分的負(fù)壓是由上到下逐漸增大的。也就是說(shuō)錐體底部及出料口負(fù)壓較大，系統(tǒng)周圍的冷空氣容易漏入。而錐體底部尤其是出料口處，氣流的旋轉(zhuǎn)半徑小，離心力小，極易受漏風(fēng)干擾產(chǎn)生紊亂的不利于氣固分離的氣體流場(chǎng)，從而使即將被收集的物料出現(xiàn)返混，降低旋風(fēng)筒的收塵效率。另外，冷空氣的漏入使旋風(fēng)筒錐體中心部分向上的軸向風(fēng)速增加，使已經(jīng)與氣流分離的生料產(chǎn)生較大的逆向飛揚(yáng)也會(huì)降低收塵效率，導(dǎo)致旋風(fēng)筒內(nèi)氣體含塵濃度急劇增加。隨著時(shí)間的推移，旋風(fēng)筒內(nèi)生料濃度越來(lái)越大以致超過(guò)氣流的上托能力，大股生料突然沖向出料口，通過(guò)排灰閥、下一級(jí)旋風(fēng)筒或分解爐，塌入窯內(nèi)。 
　　
至于預(yù)分解系統(tǒng)的內(nèi)漏風(fēng)，一般不被人們所重視，也不容易被發(fā)現(xiàn)，通常只能靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。其實(shí)，內(nèi)漏風(fēng)導(dǎo)致塌料的嚴(yán)重程度比外漏風(fēng)更大。這是因?yàn)橄乱患?jí)旋風(fēng)筒出口氣體經(jīng)下料管、排灰閥和錐體排料口漏入旋風(fēng)筒時(shí)，會(huì)使旋風(fēng)筒收集下來(lái)的生料重新上升，在預(yù)熱器內(nèi)造成循環(huán)。由于排灰閥失去鎖風(fēng)作用，使旋風(fēng)筒錐體出料口處上升風(fēng)速較高，氣流浮力較大，當(dāng)旋風(fēng)筒內(nèi)的生料達(dá)到足夠數(shù)量時(shí)突然向下沉落，造成嚴(yán)重塌料。一般情況下，大股物料突然向下沉落時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大負(fù)壓，這時(shí)聚集在旋風(fēng)筒進(jìn)口和渦殼底部水平段的物料被強(qiáng)大渦旋氣流擾動(dòng)，隨大股物料一起塌落，塌料嚴(yán)重時(shí)會(huì)看到幾個(gè)排灰閥閥桿高高翹起，不久窯頭會(huì)出現(xiàn)較大回火，噴出火龍能延續(xù)數(shù)秒鐘。 
　　
系統(tǒng)漏風(fēng)不僅影響NSP窯系統(tǒng)的操作，使旋風(fēng)筒的分離效率急劇下降，已預(yù)熱的物料向上一級(jí)較低溫度的旋風(fēng)筒返混增加，降低熱效率，而且冷風(fēng)的摻入使系統(tǒng)廢氣量增加，風(fēng)機(jī)電耗和廢氣帶走的熱損失提高，也使系統(tǒng)氣體溫度下降，從而降低廢氣和物料之間的綜合傳熱系數(shù)，其結(jié)果使入窯物料溫度和分解率明顯偏低。一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)NSP窯的熱工指標(biāo)大多低于國(guó)外同類窯型指標(biāo)，系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重是諸多重要因素之一，應(yīng)該引起人們的足夠重視。 
1.4　NSP窯低產(chǎn)量情況下運(yùn)行更易引起塌料 
　　
整個(gè)預(yù)分解系統(tǒng)，包括窯尾上升煙道、分解爐、各級(jí)旋風(fēng)筒及其連接管道，它們的斷面風(fēng)速都有一定的要求以確保生料懸浮在熱氣流中，并有較高的熱效率和分離效率。但是設(shè)備規(guī)格的確定是以設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為依據(jù)的，也就是說(shuō)達(dá)到設(shè)計(jì)能力的最佳喂料量，各處的斷面風(fēng)速也處于最佳狀態(tài)。當(dāng)然設(shè)備選型一般都留有一定的富余能力，例如窯尾高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)量風(fēng)壓都在15%以上。只要風(fēng)機(jī)在其設(shè)定的參數(shù)范圍內(nèi)運(yùn)行，窯的實(shí)際生產(chǎn)能力超過(guò)設(shè)計(jì)產(chǎn)量也是常有的事。這是因?yàn)楫a(chǎn)量增加，雖然引起系統(tǒng)阻力升高，電能消耗相應(yīng)加大，但是總產(chǎn)量提高了，單位熟料電耗、熱耗不一定高，這里有個(gè)綜合平衡、經(jīng)濟(jì)核算的問(wèn)題。然而產(chǎn)量過(guò)低情況就不一樣了，首先產(chǎn)量過(guò)低，系統(tǒng)各處的風(fēng)速低，物料在預(yù)熱器系統(tǒng)的水平管道、旋風(fēng)筒渦殼底部和錐體等部位堆積。物料堆積到一定程度，當(dāng)系統(tǒng)溫度、壓力、風(fēng)量略有變化就會(huì)往下塌落。另外，產(chǎn)量低，熱耗高，單位熟料的廢氣量大，在這種情況下預(yù)分解系統(tǒng)的過(guò)?？諝庀禂?shù)也大，但各級(jí)旋風(fēng)筒進(jìn)出口風(fēng)速還遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。系統(tǒng)中風(fēng)料比大，亦即濃度小，旋風(fēng)筒分離效率急劇降低，部分生料在預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。隨著生料的不斷喂入，系統(tǒng)中的生料循環(huán)量也逐漸增加，生料濃度達(dá)到一定程度，氣流風(fēng)速不足以將物料吹散、托起，而是直接塌入窯內(nèi)。這就是NSP窯產(chǎn)量越低塌料越頻繁，窯速提不起來(lái)容易跑生料的重要原因。 

2　減少塌料的幾點(diǎn)措施 

　　 
2.1　嚴(yán)格控制出磨生料水分，穩(wěn)定入窯生料喂料量 
　　
入窯生料成分的均勻程度是決定水泥熟料質(zhì)量的重要因素。但是出磨生料水分太大，不僅使生料均化庫(kù)頂斜槽容易堵塞、庫(kù)壁容易粘結(jié)，減少均化庫(kù)的有效容積、庫(kù)底中心攪拌室內(nèi)易出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，生料不能充分流態(tài)化，直接影響生料的均化效果，而且水分高的生料在窯尾喂料小倉(cāng)內(nèi)也容易起拱，生料下落不均或塌方，致使進(jìn)入預(yù)分解系統(tǒng)中的料量忽多忽少，容易引起塌料。所以出磨生料水分應(yīng)嚴(yán)格控制在≤0.5%。 
　　
有了成分均勻、流動(dòng)順暢的生料，假如喂料量控制不及時(shí)，計(jì)量不準(zhǔn)確也難以穩(wěn)定入窯生料喂料量、保證窯系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定和燒出高質(zhì)量的水泥熟料。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)大中型新型干法水泥廠普遍采用稱重倉(cāng)配申克電子皮帶秤生料喂料計(jì)量系統(tǒng)或采用日本粉研轉(zhuǎn)子秤，它們不僅計(jì)量準(zhǔn)確，來(lái)料量也能及時(shí)控制，操作中很少出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，熟料質(zhì)量都比較高。但是大多數(shù)中小型新型干法水泥廠，由于條件所限，入窯生料喂料量一般都波動(dòng)較大，再加上操作不得法，預(yù)分解系統(tǒng)塌料頻繁，窯速提不起來(lái)，燒成系統(tǒng)熱工制度不穩(wěn)定，熟料產(chǎn)質(zhì)量普遍偏低。筆者認(rèn)為，對(duì)于這些水泥廠，在生料水分不大和喂料小倉(cāng)料面基本恒定的前提下，如果將雙管螺旋喂料機(jī)的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)改為用變頻調(diào)速器控制的異步電動(dòng)機(jī)并消除氣力提升泵氣流對(duì)計(jì)量設(shè)備的影響，喂入預(yù)分解系統(tǒng)的生料量就能比較趨于均勻。再加強(qiáng)崗位培訓(xùn)，改變操作方法，系統(tǒng)的塌料現(xiàn)象和熟料的產(chǎn)質(zhì)量都能得到改善。 

2.2　變旋風(fēng)筒水平段為傾角，避免物料堆積 
　　
NSP技術(shù)發(fā)展到今天，國(guó)內(nèi)各設(shè)計(jì)單位也都研制出了各具特色的預(yù)分解系統(tǒng)。而旋風(fēng)筒體積小、阻力低、預(yù)熱效果好則是大家追求的共同目標(biāo)。有的已將旋風(fēng)筒進(jìn)口和渦殼底部改成一定程度的傾角，從而杜絕了大量積料的可能性。但也有的仍然沒(méi)有什么變化，尤其是早期建成的預(yù)分解窯生產(chǎn)線，大多保留了旋風(fēng)筒進(jìn)口和渦殼底部的水平段。建議這些水泥廠適當(dāng)提高旋風(fēng)筒進(jìn)口風(fēng)速，改渦殼底部?jī)A角≥45°，這樣系統(tǒng)的塌料現(xiàn)象定會(huì)減輕。 

2.3　旋風(fēng)筒錐體出料口以下設(shè)置錐形膨脹倉(cāng) 
　　
旋風(fēng)筒錐體以下設(shè)置錐形膨脹倉(cāng)可以擴(kuò)大錐體出料口的直徑，從而有效地減少物料在錐體底部堆積和起拱的可能性。另外，膨脹倉(cāng)的斷面比旋風(fēng)筒錐體出料口斷面大，物料進(jìn)入膨脹倉(cāng)由于其斷面驟然擴(kuò)大，物料下落速度減慢，起到了緩沖作用。也能使排灰灰閥和下料管內(nèi)部負(fù)壓減小，有利于緩解內(nèi)漏風(fēng)和外漏風(fēng)引起的塌料現(xiàn)象。 

2.4　合理調(diào)節(jié)排灰閥桿的角度及其配重 
　　
排灰閥的作用同時(shí)兼顧鎖風(fēng)和下料。但如果閥桿角度及其配重不當(dāng)，不是閥板上方容易堆料造成堵塞，就是閥板不到位產(chǎn)生較大的內(nèi)漏風(fēng)。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，排灰閥平衡桿的位置應(yīng)在水平線以下并與水平線之間的夾角小于30°，最好能調(diào)到15°左右。因?yàn)檫@時(shí)平衡桿重心的線位移變化很小，而且隨閥板開度增大，平衡桿的重心和軸間距同時(shí)增大，力矩增大，閥板復(fù)位所需時(shí)間縮短。至于配重，應(yīng)在冷態(tài)時(shí)初調(diào)，調(diào)到用手輕輕一抬平衡桿就起來(lái)，一松手平衡桿就復(fù)位，熱態(tài)時(shí)只需對(duì)個(gè)別排灰閥作微量調(diào)整即可。這樣排灰閥平衡桿擺幅小頻率高，既能及時(shí)排料又能減少內(nèi)漏風(fēng)，塌料現(xiàn)象定能得到改善。 

2.5　盡快跳過(guò)低產(chǎn)量的塌料危險(xiǎn)區(qū) 
　　
預(yù)分解窯生產(chǎn)工藝的最大特點(diǎn)是約60%的燃料在分解爐內(nèi)燃燒，一般入窯生料溫度可達(dá)830～850℃，分解率達(dá)90%以上。這就為快轉(zhuǎn)窯、薄料、長(zhǎng)焰煅燒創(chuàng)造有利條件。所以NSP窯開窯加料的起點(diǎn)值就應(yīng)該高，一般應(yīng)不低于設(shè)計(jì)產(chǎn)量的60%。以后逐步增加喂料量，但應(yīng)盡量避免拖延低喂料量的運(yùn)行時(shí)間。在喂料量逐步增加的階段，關(guān)鍵要掌握好風(fēng)、煤、料和窯速之間的關(guān)系，操作步驟應(yīng)該是先提風(fēng)后加煤，先提窯速再加料。初期加料幅度可適當(dāng)大些，80%喂料量以后適當(dāng)減緩。只要系統(tǒng)的熱工參數(shù)在合理范圍的上限，盡管大膽操作。這樣即使規(guī)模很大的NSP窯，在1h以內(nèi)即可加到設(shè)計(jì)喂料量。一般情況下，喂料量加至設(shè)計(jì)值的80%就比較穩(wěn)定。筆者操作NSP窯較長(zhǎng)時(shí)間，大到3200t/d，小到700t/d，在窯皮正常的情況下，從開始喂料到最高產(chǎn)量，一般都能在1h以內(nèi)完成。如果說(shuō)70%以下喂料量為塌料的危險(xiǎn)區(qū)，那么喂料量從60%增加到70%，跳過(guò)這個(gè)危險(xiǎn)區(qū)只需幾分鐘的時(shí)間，以后窯況就趨于穩(wěn)定。這時(shí)預(yù)分解系統(tǒng)中料量已達(dá)到一定程度，料流順暢，旋風(fēng)筒錐體出料口、排灰閥和下料管內(nèi)隨時(shí)都有大量物料通過(guò)，對(duì)上述部位的外漏風(fēng)和內(nèi)漏風(fēng)又能起到抑制作用，因此很少塌料，即使有也是很小的，對(duì)操作運(yùn)行沒(méi)有什么影響。所以人們都說(shuō)NSP窯產(chǎn)量越高越容易操作就是這個(gè)道理。