二、三次風在熟料生產中不但是煤粉燃燒的氧氣供應者，又是回轉窯、分解爐的重要熱源，更是物料在分解爐中完成懸浮、混合、旋噴、擴散等多重任務的動力源泉，具有三重重要意義。二、三次風是一對孿生兄弟，都源於窯頭罩，具有相同的溫度和成分性質，一個用于回轉窯，一個用于分解爐，是熟料生產所需的必要條件。水泥熟料的生成是液相燒結，較高的反應溫度可獲得較高的合成率；同理相同的合成率，溫度越高，反應時間越短，反應速度越快，高溫對固相反應的擴散具有大的影響。新型干法生產追求較高的反應程度、最低的時間消耗、達到最高的產量。更少的反應時間需要有較高的反應溫度，二、三次風溫的高低與煤質的優劣是影響溫度、影響熟料煅燒效果的兩大因素，而二、三次風溫的高低常有著不被人十分看重的重要意義。 

1、三次風對分解爐工作狀態的影響

1.1 分解爐的工作狀態

（1）輝焰燃燒。當煤粉噴入分解爐后，在三次風的作用下物料、煤粉顆粒在熱氣流中懸浮，吸收熱量燃燒，發出光和熱，形成無數的小火星；這些小火星實質上是一個個小的火焰，它們在氣流作用下懸浮、充滿整個分解爐，形成燃燒區，但從整體上卻看不到具有一定輪廓的有形火焰。因此分解爐中煤粉燃燒并不是一般意義上的無焰燃燒，而是充滿全爐的無數小火星組成的燃燒反應，稱之為輝焰燃燒，物料顆粒在三次風動力的作用下懸浮、擴散于高溫熱氣流中，固體顆粒發出光、熱輻射，呈輝焰狀態。三次風溫的高低、風量的多少直接影響著輝焰燃燒的效果和分解爐的工作狀態。

（2）輻射傳熱。分解爐內的傳熱主要以對流為主，約占99%，其次是輻射傳熱。輻射傳熱速率隨溫度的四次方而變化，這種輻射傳熱雖然只占分解爐內總傳熱量的1%，但卻對全爐的溫度均勻分布極為有利。由于分解爐中燃料與物料是以懸浮狀態混合在一起的，燃料燃燒放出的熱量立刻被物料吸收。三次風溫高，燃料燃燒快、放熱快，物料分解就快；三次風溫低，燃料燃燒慢、放熱慢，物料分解就慢。因此，三次風溫度的增減對分解爐工作影響很大。 

在分解爐中，生料分解在接近平衡的條件下進行，爐內溫度一般在860℃～920℃之間，這時如果溫度有一定變化，如升高或降低，都將因幅射傳熱的變化打破原有的平衡，會引起分解反應速度的升高或降低，由于CaCO3分解反應對溫度變化的敏感，溫度升高或降低都將引起反應速度常數的增加或降低。這一反應速度直接受三次風溫高低、速度、數量大小的影響。 

1.2、作為動力的三次風氣流 

在分解爐中，燃料燃燒放熱，懸浮狀態傳熱，與物料分解吸熱這三個過程是緊密結合在一起的，只有在燃燒放熱速率與分解吸熱速率相適應時，分解爐才能發揮其應有的作用。因此，分解爐的大小首先應保證生料碳酸鹽分解率符合要求（一般在85%～95%）及燃料完全燃燼。從實驗得知，當生料預熱到600℃進入分解爐、在懸浮狀態下、900℃時，0.8s內分解率可達到85%；而煤粉燃燼時間約需1.5s～2s，可見煤粉完全燃燼所需的時間比碳酸鹽分解所需的時間要長。因此，對分解爐內氣流運動提出一定的要求，以適應物料吸熱分解與燃料燃燒放熱時間的一致。 

首先是分解爐在設計上利用自身結構上的變化、使氣流產生強烈的旋轉或噴騰效應，又由于離心力的影響，物料的流動速度滯后于氣流的運動速度，使三次風在充分供氧的同時、成為物料激烈旋轉、循環噴騰、懸浮輸送的動力。為此要求分解爐各部位風速穩定，物料懸浮均勻，在相同的斷面風速下，生料和煤粉由于氣流附壁效應產生離心力的影響，使其在爐內所走的路程與氣流所走的路徑不同，從而使其在爐內的停留時間大幅度延長；爐內的氣流依靠附壁效應使其含塵量大幅度增加而又不產生落料，使料粉在爐內獲得適當長的吸熱分解時間。

同樣，由于爐內的旋流或噴騰效應，煤粉滯后于氣流，使煤粉顆粒在爐內的停留時間大大延長，造成爐內煤粉濃度增大，這樣也會使分解爐單位容積燃燒顆粒總面積增加、使總的燃燒速度增大，從而提高分解爐單位容積的熱負荷。 

二是用增大分解爐的容積和降低爐內風速來延長物料在爐內的存留時間。但大型窯外分解系統如片面增大分解爐容積，將增加制造、安裝的難度、費用和運轉能耗。為此出現了在分解爐上方至5級筒之間加裝長60m大鵝管的設計，大鵝管具有增大爐容、延長路徑、延長分解時間、延長煤粉燃燒時間等明顯效果，是預分解窯技術的創新與發展。而降低風速，將減小氣流懸浮輸送能力，制約產量的提高，不可行。

1.3、三次風溫 

分解爐是窯外分解窯的核心，它不但承擔著系統燃料燃燒、氣固換熱、物料在分解爐中完成懸浮、混合、旋噴、擴散、碳酸鹽分解等多重任務，具有重要意義，而且對整個燒成系統的熱力分布，熱工制度的穩定起著至關重要的作用。雖然現在應用的分解爐型式眾多，結構各異，但其特點和具有的功能基本相同，都屬于高溫氣固多相流反應器，且具有懸浮床的特征。中控操作者應認識到：三次風溫、分解爐溫度是最重要的檢測和控制參數，它不但表征了生料在分解爐內的預分解情況，即生料分解率的高低，同時也表征了燃料的燃燒情況。三次風溫是窯系統最重要的操作參數，知道進分解爐三次風溫的溫度，基本上就可以判斷出該窯系統的運轉狀況：如二次風溫、燒成帶位置、分解爐溫度、進窯生料分解率、熟料的預期質量等。在正常情況下（三次風閥開到位、三次風管截面積正常）：如進分解爐三次風溫的溫度在900℃～950℃，燒成帶位置應在窯前，熟料28d強度應在56MPa以上；如三次風溫的溫度在800℃～900℃，燒成帶應在窯中，熟料28d天強度應在55MPa以下；如三次風溫的溫度在800℃以下，熟料燒不透、“黃心”、淬冷不好，28d強度應在50MPa左右或以下等，且對燃料消耗指標有明顯的影響。因此三次風溫是窯系統操作優劣的明顯標識，是最重要的操作參數，中控操作員對此應嚴格把握，努力改善分解爐的工作狀況，穩定熱工制度。對燒成帶位置影響二、三次風溫高、低的這種依存關系也應是工廠管理者對生產環節關注的首要著眼點。同時應當指出：三次風溫高、熟料質量好，是節能降耗、降低成本、提高產量的前提。

溫度是影響生料分解速度的最主要因素，隨著溫度的升高，分子運動速度加快，反應速度增加，分解速度常數增加，CaCO3分解時間縮短，速度加快，分解效果提高；分解率高、低是評價分解爐性能優劣的標志。三次風溫的高低變化對分解爐爐溫產生直接影響，故進入分解爐的三次風溫應高于分解爐的中心溫度，三次風溫高，可直接提高分解爐爐溫和分解率，入窯分解率高，窯內熱負荷小，窯速快，熱工制度穩定，熟料產、質量高。但這并不是說，分解爐內溫度越高越好，分解率越高越好（如100%）。因為當生料還沒完全分解時，燃料燃燒所放出的熱量，除加熱生料到分解溫度以外，其余全部用于生料中碳酸鹽的分解，這時爐內溫度基本恒定，一般在850℃～950℃之間，當分解爐中分解用熱有富裕時，多余的熱量就用于加熱爐內物料，這時爐內和爐出口溫度就要升高，這會導致分解爐內旋風筒及連接管道、下料管結皮堵塞、熱量損失。因此，入窯分解率應控制在一定范圍內，一般要留出一定比例的物料（如5%左右）入窯分解，以使操作穩定，同時在分解爐中沒有被分解的物料大部分是結粒比較大、較難分解的；這些較難分解的物料喂入窯內經較長時間的煅燒，碳酸鹽分解較為完全，在經濟上是合理的。 

三次風溫高，分子運動速度加快，反應速度增加，分解速度常數增加，分解效果提高。但結構致密的石灰石，晶體間離子鍵作用力大，抵抗外來破壞的能力強，分解速度慢；結構相對疏松的石灰石分解速度較快。 

三次風溫低，爐內部分熱量要用來增補、提高三次風的風溫，造成煤粉燃燒速度變慢，以致發生不完全燃燒；未燃燼的煤粉顆粒隨氣流離開分解爐后，在C4、C3等預熱器內繼續燃燒，造成分解爐、預熱器等后續系統的超溫、結皮，嚴重時引起堵塞、塌料等。 

三次風溫低、分解爐溫度較低，物料吸熱不足，分解不完全，入窯生料表觀分解率降低，未分解的物料進入回轉窯后，進一步吸熱，完成分解反應，從而使回轉窯內過渡帶相對延長，其余各帶相對縮短，燒成帶向窯頭方向壓縮，使原本就不長的燒成帶變短；熟料燒不好、燒不透，同時由于窯內吸熱量的增加，需要增大窯頭用煤量來補充熱量的消耗；為保證煤粉完全燃燒，就要加大窯內二次風量，增加煤粉完全燃燒所需要的氧氣，引起窯爐、風、煤的波動和比例失調；也由于物料分解在窯內吸熱，影響窯內正常的熱工制度：引起物料壓迫火焰形狀不規整、火焰回縮，輕者窯速波動大，穩不住，熟料產質量下降，游離鈣高，出現黃心料；重者窯內竄灰、跑生；更為嚴重的是，由于熱工制度不穩，火焰形狀不良，極易引起窯內窯皮垮落、結圈、火焰沖刷腐蝕，造成窯皮變薄，耐火磚受損，甚至紅窯等事故的發生。因此，在日常的操作中，首先要保證入窯物料分解率在規定的范圍內，同時盡量使其相對穩定，避免大的波動，以保證回轉窯的正常穩定運行。

1.4、三次風量 

分解爐內匯聚一、二、三次風、窯風及CaCO3分解釋放出來的CO2等風量的總和，但只有三次風是含氧風量，是影響分解爐工作狀態的重要因素。而大量不含氧，溫度在800℃以上的窯風、CO2氣等，與三次風一起是以后在四個預熱器中加熱生料粉的可靠熱源。三次風量小、風速低，會造成物料擴散性、懸浮性變差，旋噴效果下降，減小傳熱面積，改變分解過程的性質，分解率降低；三次風量大、風速高，懸浮性好，傳熱面積增加，分解率提高等。降低或提高三次風量、風速是影響料粉懸浮分散程度、生料分解速度、分解率的重要因素。在分解爐中，物料以懸浮態存在于熱氣流中，可看作是單顆粒，傳熱面積大，這就增大了料粉與熱氣流的接觸面積，傳熱系數比回轉窯高2.5～10倍，傳熱面積則比回轉窯大1 300～4 000倍，回轉窯在800℃～1 100℃的溫度下，CaCO3的分解通常需要15min以上；而在分解爐內、850℃時，生料表觀分解率達到85%～95%只需幾秒鐘；分解爐中CO2濃度低、分壓低，有利于CaCO3的分解，充足的三次風量可有效降低CO2濃度，是碳酸鹽順利分解的有力保證。 

煤質對分解爐內溫度和分解率的影響十分顯著：煤粉細、水分小，分散懸浮度好，燃燒完全，可獲得較高的燃燒效率；反之，煤粉粗，分散不好、燃燒不好，造成煤粉后燃、在C4、C3等預熱器中繼續燃燒，嚴重時引起結皮、堵塞等事故，并極易燒毀C4、C3等預熱器掛片，因收塵效率下降，造成塌料；揮發分高的煤噴入分解爐與高溫三次風混合后迅速燃燒，易在分解爐底部形成局部高溫而產生結皮。

2、二次風對燒成帶溫度的影響 

燒成帶是水泥熟料礦物形成、耐火材料經受高溫、液固兩相交錯反應、窯皮集中形成的地方，燒成帶的溫度是影響熟料產、質量的關鍵因素。影響燒成帶溫度的因素很多，如窯尾溫度、喂煤量、煤粉熱值、一次風速、風量、二次風溫、風量、筒體表面散熱、窯體轉速、出窯熟料溫度、熟料產量等，都對燒成帶溫度具有重要影響。燒成帶溫度較高時，阿里特晶型由MⅠ向MⅢ型轉變。MⅢ型早期水化較慢，3d后的漿體致密，強度提高快，貝利特在高溫煅燒及快速冷卻下，可使B礦保留活性較高的a型；煅燒溫度提高使液相粘度降低，有利于Al2O3溶進鐵相 ，形成C6A2F，鐵相增加，而剩余下來生成含鋁相的Al2O3減少；煅燒溫度提高也使A礦中固溶的Al2O3增加，從而減少鋁相。提高燒成帶的溫度是改善熟料質量的關鍵措施之一。 

隨著二次風溫的增高，熟料燒成帶溫度呈明顯的增加趨勢。較高的二次風溫不僅是窯內煤粉燃燒的熱源，而且為煤粉燃燒提供所需要的氧氣；根據二次風溫，可以了解熟料的煅燒狀況，從而明顯減少窯頭喂煤量。計算表明，1 200℃的二次風溫較1 100℃的風溫，可節約4%的燃料消耗。因此，較高的二次風溫對提高燒成帶溫度、節省能源是有益的。 

理論上燒成帶溫度隨窯尾溫度的升高而降低，出窯尾廢氣的溫度越高，帶走的熱量就越多，燒成帶溫度也會隨之降低。但在實際生產中，在其他條件并非不變的情況下，隨著窯尾溫度的升高，可提高分解爐內生料的分解率，增高入窯物料的溫度。當入窯物料溫度升高時，燒成帶溫度會有明顯上升。入窯物料溫度的升高阻止了燒成帶溫度的下降，因此盡量提高入窯生料分解率，可以減輕窯內的熱負荷，又能盡快升高物料溫度，在回轉窯內大部分熱量都用于物料升溫，而不是碳酸鹽的分解，分解率的提高既可縮短碳酸鹽分解帶的長度，又可提高燒成帶溫度，減小窯頭喂煤量。根據測算：窯尾物料溫度每提高10℃，可以減少窯頭1%的喂煤量。實踐表明：只要碳酸鹽沒有被完全分解，物料溫度就不會一直升高，且在分解溫度以下，也就是說物料升高的溫度是有限的，因此提高入窯生料分解率對水泥回轉窯的優質、高產、低消耗至關重要；當入窯生料溫度在870℃時，窯尾溫度應控制在1 100℃左右。 

窯頭喂煤量和二次風溫、風量同是向窯內提供熱源的主要方式，窯頭喂煤量的多少直接影響窯內燒成帶溫度，但在缺乏二次風的情況下，增加喂煤量，燒成帶溫度并不一定增加。原因是由于二次風的缺乏，會造成煤粉的不完全燃燒，抵消增加喂煤量的效果。可見，二次風的多少將影響煤粉的燃燒效果。 

窯頭喂煤所占比例越大燒成帶溫度越高，這是緣于假定其他的條件都相同的情況下，但是實際生產中，隨著窯頭喂煤量的增加，窯尾溫度會隨著增加，尤其是調節窯內用風量時。隨著窯尾溫度的升高，窯頭喂煤量的效果會逐漸削弱。當前運轉的多數預分解窯操作都是基本固定風量，隨溫度和喂料量的變化增、減用煤量。這種操作十分有害，甚至會起到適得其反的作用，增加窯頭用煤量，如果缺少與之匹配的二次風量，要么會造成窯尾氣體溫度升高，或者造成燃料的不完全燃燒，不會增加燒成帶溫度。因此在增加窯頭喂煤量以提高燒成帶溫度時，應做到風、煤匹配、同步，適當增加二次風量，同時注意窯尾溫度的升高和監控煙氣中CO的含量。 

二次風溫和三次風溫是冷卻熟料時的風溫，兩者之間存在相關性。隨著出窯熟料溫度的增加，二次風溫和三次風溫可同時升高。隨著燒成帶溫度的增加，出窯熟料溫度亦會增加，兩者之間有近似直線的關系，說明出窯熟料溫度受到燒成帶溫度的影響。在實際生產中，出窯熟料溫度應基本恒定為1300℃，在二次風量較大時，窯尾溫度也會增加；燒成帶溫度隨著二次風溫的增加呈明顯的增高趨勢。 

二次風與三次風有一個風量分配的問題。隨著三次風溫的升高、風量的加大，由于風量分配的變化，燒成帶溫度有可能下降，因此為保證二次風量不變，需加大尾風排風量。

3、改善燒成帶位置，提高二、三次風溫

燒成帶位置決定二、三次風溫。燒成帶前移、提高熟料出窯溫度，是提高二、三次風溫改善煅燒工作的重心和核心，應認真研究、仔細落實。燒成帶是回轉窯熟料煅燒最重要的工作帶，溫度從1 280℃開始出現液相、直到1 450℃，承擔并完成熟料主要礦物的最后燒成過程。燒成帶應位于窯前5m～30m處，這一位置看似簡單，但在實際生產中多數企業的燒成帶多不能位居于此，而是偏離在窯前15m～50m之間，其影響在于：

一是燒成帶偏離正確位置，位居窯中，擠占了過渡帶的“地段”，過渡帶因而過短，C2S的生成量不足，影響C3S的生成數量、質量和速度，也是熟料松散、不致密、“黃心”的重要原因。 

二是冷卻帶因此偏長，熟料出窯路徑長、時間長，熟料以“冷料”出窯，淬冷效果不好，強度下降；由于“冷料”入篦冷機，致使窯頭罩風溫低，是影響二、三次風溫的關鍵因素；有的企業三次風溫甚至長期低至700℃～800℃之間，影響分解爐的工作效果，影響熟料質量和余熱發電量。 

改善燒成帶位置，提高二、三次風溫的方法和措施： 

（1）窯風過大、風速過快是多數燒成帶偏離窯頭的重要原因，所以降低窯內風速是燒成帶火頭前移的首要措施。 

（2）三次風閥是調節二次風、三次風量、風速的重要手段，加大三次風閥的開度，是減少二次風量、加大三次風量、降低窯內風速的必要措施；正確實施二、三次風的6∶4分風，做到風、煤匹配，同時要檢查三次風管面積是否細小，產生窯風大、尾風小等現象。如某院設計的三次風管斷面截面積僅為正常值的65%，是導致窯內風速過大、燒成帶多居窯中、或窯尾的重要原因，凡是該院設計的水泥熟料生產線都存在這一毛病，應認真核查、整改。加大三次風閥的開度、減少二次風量，窯內可能會出現還原反應，此時應通過加大篦冷機通風、減少窯頭排風，或加大窯尾排風等措施加以平衡和調節。 

（3）改進噴煤咀工作狀態，改進火焰形態，適當降低一次風壓、風速、風量等。 

（4）加強篦冷機通風、漏風檢查，提高窯頭罩內熱氣溫度等。 

（5）提高煤粉質量，提高窯內煅燒溫度，提高出窯熟料溫度。 

上述措施的中心目的都是為提高熟料出窯溫度，提高二、三次風溫。

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