周濤

摘要：本文就海拔高度因素對(duì)水泥廠工藝設(shè)計(jì)的影響做了分析。國家和社會(huì)的發(fā)展建設(shè)離不開水泥等建筑材料的貢獻(xiàn)。水泥廠中工藝設(shè)計(jì)對(duì)于水泥廠的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都有非常大的影響。由于我國地形復(fù)雜，不同地區(qū)的海拔高度差異較大，所以研究海拔高度對(duì)水泥廠工藝設(shè)計(jì)的影響能夠更好地提高水泥廠的生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：海拔高度；水泥廠；工藝設(shè)計(jì)

1.高海拔對(duì)水泥廠工藝設(shè)計(jì)的具體影響

1.1高海拔對(duì)氣壓及風(fēng)機(jī)選型的影響

我院設(shè)計(jì)的華新水泥（西藏）有限公司30001/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線擴(kuò)建項(xiàng)目，海拔高度3534m，代人公式（1）計(jì)算可得本項(xiàng)目大氣壓約為海平面大氣壓的2/3。

對(duì)于工藝風(fēng)機(jī)選型來說，必須保證系統(tǒng)的氣體質(zhì)量流量G（kg/h或m3/h）與海平面相同。對(duì)于高海拔地區(qū)，這就需要提高系統(tǒng)的氣體體積流量。同時(shí)由于系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)阻力也發(fā)生變化，因此系統(tǒng)內(nèi)的ID風(fēng)機(jī)以及篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)、窯頭排風(fēng)機(jī)等工藝風(fēng)機(jī)必須根據(jù)需要的風(fēng)量和風(fēng)壓重新選型。

1.2高海拔對(duì)燃料燃燒的影響

新型干法水泥熟料的制成可分為兩個(gè)階段：主要發(fā)生在分解爐內(nèi)的生料碳酸鈣分解和發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熟料燒成，而這兩個(gè)階段都需要燃料燃燒來提供適宜的高溫環(huán)境。因此，燃料的著火時(shí)間、燃燒速度以及燃燒溫度對(duì)水泥熟料的制成就顯得尤為重要?？諝庵醒鯕庹急然颈３趾愣?，不隨海拔高度變化而變化，但由于空氣壓力、溫度和密度服從理想氣體的狀態(tài)方程，即在一定溫度下，空氣密度與大氣壓力成正比，因此高原地區(qū)空氣密度低，氧含量也隨之降低。這對(duì)燃料的著火時(shí)間、燃燒速度有很大影響?？諝饷芏鹊屯瑫r(shí)使得其對(duì)流程度降低，熱量傳導(dǎo)減慢，這對(duì)于生料分解及窯內(nèi)熟料燒成來說是非常不利的。由于受到氣壓影響，使得空氣的傳熱系數(shù)急劇下降，導(dǎo)熱程度受到嚴(yán)重的影響，這對(duì)于水泥廠的工藝設(shè)計(jì)來說是非常大的影響。

1.3高海拔對(duì)熟料冷卻的影響

對(duì)于新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，熟料冷卻一般采用篦式冷卻機(jī)。對(duì)于篦式冷卻機(jī)，氣流垂直通過填充床，其雷諾數(shù)為：

當(dāng)篦式冷卻機(jī)工作氣壓改變時(shí)，流體阻力只和流速及氣體的密度有關(guān)。隨著海拔的增高，篦冷機(jī)氣壓相應(yīng)降低，若要保持與海平面地區(qū)相同的產(chǎn)量，篦冷機(jī)內(nèi)氣體體積必然增大，從而導(dǎo)致篦冷機(jī)冷卻風(fēng)速變大，系統(tǒng)阻力變大，篦冷機(jī)與高溫熟料的換熱時(shí)間縮短，導(dǎo)致篦冷機(jī)換熱效率降低，容易導(dǎo)致出篦冷機(jī)熟料溫度過高，同時(shí)無法保證二三次風(fēng)風(fēng)溫，最終導(dǎo)致熱耗升高。

2.降低海拔高度對(duì)水泥廠工藝設(shè)計(jì)的影響的有效措施

2.1優(yōu)化工藝設(shè)備配置，滿足工藝要求

水泥廠的制造工程從本質(zhì)上來說是一系列的化學(xué)反應(yīng)，通過這些化學(xué)變化來達(dá)到制造水泥的目的。在這一過程中，水泥廠的工藝設(shè)計(jì)會(huì)受到多方面因素的影響，其中，海拔高度就是非常重要的一個(gè)影響。在高海拔地區(qū)，會(huì)由于氣壓的問題使得相同質(zhì)量流量的氣體體積流量增大很多。為保證正常的工藝要求，需要合理優(yōu)化工藝設(shè)備選型，對(duì)工藝風(fēng)機(jī)流量壓力等參數(shù)選取適宜的修正系數(shù)，在保證滿足工藝生產(chǎn)的前提下，盡量減少電耗的增加。同時(shí)，需要進(jìn)一步創(chuàng)新水泥的設(shè)備制造工藝，積極尋找高效的水泥制造路徑，提高高海拔地區(qū)水泥制造的化學(xué)反應(yīng)效率。

2.2保證燃料的充分燃燒

不論是生料分解還算熟料燒成，都需要燃料的充分燃燒才能保證。而高海拔地區(qū)較低的大氣壓和空氣氧含量都對(duì)都燃料著火時(shí)間、燃燒速度以及燃燒溫度有不利的影響。為了降低這些因素的影響，需要采取必要的措施，如適度增大窯頭一次風(fēng)風(fēng)量，保證窯內(nèi)高溫區(qū)的氧含量；優(yōu)煤粉燃燒器設(shè)計(jì)，保證火焰溫度及良好的火焰形狀；分解爐錐部燃燒器采用多點(diǎn)噴煤，多點(diǎn)喂料，保證燃料充分燃燒的同時(shí)，增進(jìn)燃料與原料混合，提高生料分解速度；適度增大分解爐有效容積，保證生料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，進(jìn)一步使其充分分解，從而提高生料入窯前的分解率，提高水泥的生產(chǎn)效率。

2.3增強(qiáng)換熱效率，做好水泥冷卻

生料在各級(jí)預(yù)熱器內(nèi)與高溫上升煙氣的充分混合換熱對(duì)于生料的碳酸鈣分解具有重要意義，只有增強(qiáng)換熱，才能保證生料入窯前的分解率。我院設(shè)計(jì)的適宜高海拔地區(qū)的五級(jí)高效懸浮預(yù)熱器，在增大分解爐爐容的同時(shí)，增大各級(jí)懸浮預(yù)熱器下料管斜直段長度，保證生料進(jìn)入撒料臺(tái)的線速度，使其進(jìn)入下一級(jí)旋風(fēng)筒上升管道后充分打撒，與熱煙氣換熱更加迅速完全，從而提高生料入窯前的高分解率，提高水泥的生產(chǎn)效率。

經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高溫?zé)频氖炝?，需要驟冷處理才能保證具有較高的活性和水硬性，這樣生產(chǎn)出的水泥才能滿足工業(yè)制造中的要求。不同水泥廠所處的海拔高度不同，這必然會(huì)對(duì)熟料冷卻過程造成一定的影響，在高海拔地區(qū)，由于大氣壓低，空氣密度低，氣體流動(dòng)性不足，使得篦式冷卻機(jī)不能很好地進(jìn)行熟料冷卻，同時(shí)熱量回收效率大大降低。想要降低海拔高度對(duì)于熟料冷卻的影響，就需要改良篦式冷卻機(jī)設(shè)計(jì)，保證熟料料墊的穩(wěn)定性，同時(shí)優(yōu)化篦冷機(jī)的風(fēng)機(jī)配置，適度增大風(fēng)機(jī)壓力和風(fēng)量，在盡可能不降低二三次風(fēng)溫前提下，保證熟料在出篦冷機(jī)后降低到適宜的溫度，保證熟料質(zhì)量的同時(shí)，得到合理的熟料燒成熱耗。

3.總結(jié)

本文就海拔高度對(duì)水泥廠工藝設(shè)計(jì)的影響做了分析。由于高海拔地區(qū)的氣壓不足，空氣氧含量低，會(huì)影響水泥制造的化學(xué)反應(yīng)過程，燃料燃燒過程和換熱效率。優(yōu)化工藝設(shè)備配置，提高反應(yīng)進(jìn)度，保證燃料充分燃燒，增強(qiáng)換熱及冷卻效率是關(guān)鍵。