新型干法窯生產過程中，風、煤、料和窯速是公認的四大操作要素，其中用風問題是最重要，也是最為復雜的控制參數。系統用風變數較大，某個部位結構尺寸的細微變化，或外在因素（如積料、結皮和漏風等）的影響，都會使用風狀況發生變化，給窯系統的產質量、電熱耗產生負面影響，實際生產過程中調控操作難度較大。本文結合我公司采用的ＲＳＰ爐預分解系統、高原型第三代充氣梁篦冷機和１０００ｔ／ｄ ３．３ｍ×５０ｍ窯，探討窯系統的風量控制方法，分析各子系統用風的要理及其相互間的影響，供同仁參考。
１ 中小型窯風量控制的主要難點
（１）中小型窯固有的系統性機電和工藝故障相對較頻繁，造成作業場所粉塵大，環境惡劣，很難滿足精密氣體分析儀對周圍環境的苛刻要求。雖然多數新型干法窯原設計時各主要部位均設置有氣體分析儀，但能長期正常運行的的極少，有的生產線干脆僅僅在溫度較低的窯尾電收塵進口設置ＣＯ分析儀，僅能防止ＣＯ含量超高引起電場爆炸事故，致使窯尾、分解爐出口、預熱器出口等重要部位的Ｏ２、ＣＯ、ＮＯｘ等含量無法獲知，失去了風量調節最直接最有用的信息來源。
（２）全窯系統基本未設置氣體流量計，無法從直觀上準確判斷各點風量的合理性，一般情況下只能依靠風溫和風壓間接判斷。
（３）系統設備完好率不高，高溫風機、篦冷機風機等各種通風設備的能力往往同銘牌標識存在一定的偏差，分析核算用風量較為繁雜。
（４）電氣自動化水平難以同大型窯相提并論，工藝穩定性欠佳，自動調節回路運行情況都不太理想。分解爐出口溫度同尾煤加入量、篦冷機一室篦下壓力同一段篦床速度、預熱器出口Ｏ２含量同高溫風機轉速、窯頭負壓同篦冷機余風排出量等自調回路難以正常運行，手動調節，變數較大。
２ 系統總風量的調控及要求
窯系統用風控制點分布如圖１所示。
圖１中Ａ為高溫風機排風量控制點，排風量的大小決定了預熱器及分解爐各部位的風速、窯爐用風總量和系統空氣過剩系數。Ｂ點為三次風閥，控制窯爐風量平衡問題。Ｃ點為冷卻用風總量控制點，決定了單位熟料消耗空氣量和高低壓風的匹配。Ｄ點主要為余風排出，控制著窯頭壓力和入窯爐二、三次風量，主要跟篦冷機的冷卻效率有關。
系統總風量的控制主要取決于窯爐用煤量的大小和系統生產能力的高低。一般在投料初期或低負荷生產能力下，為保證預熱器各進出口風速高于最低允許風速，要求適當加大空氣過剩量，提高氣固比，不應過分追求風煤的配合比例。投料前最好將預熱器頂級出口負壓拉至２８００～３３００Ｐａ，即大風量投料操作，之后無需過多的調整。在滿負荷正常生產狀況下，由于系統各部位尺寸設計時，預熱、分解系統內所需風量及風速，主要以消耗的燃煤充分燃燒所需空氣量為基礎，因此空氣過剩量無需過大。
操作控制方面主要采取：一是盡量避免ＣＯ的出現，保證進窯尾電收塵進口ＣＯ含量≤０．１５％；二是系統在不同的運行狀況下，適時地手工取樣分析窯尾、分解爐及頂級預熱器出口煙氣的ＣＯ和Ｏ２含量，總結出與系統各參數（包括溫度、壓力、高溫風機轉速及其電流等）間的對應關系來指導操作，把上述三個部位的Ｏ２含量處于１．５％～２％、２％～３％、４％～５％時的系統熱工狀況及參數作為控制基準；三是依據各級旋風筒進出口溫度、壓力和錐體壓力的穩定性，進一步結合電收塵進口ＣＯ含量來判斷風量是否足夠，以此來調節總風量和冷卻機鼓風量；四是用校正過的皮托管測出進高溫風機的廢氣管道內傾斜微壓差，換算成單位熟料排出的廢氣量進行間接判斷。一般情況下，預分解窯系統各部位風量的正常匹配如表１所示。
３ 窯頭用風
窯頭用風好壞在一定程度上決定了窯系統能否長期安全運轉。為了靈活調節火焰的形狀規整性、強度和軸向長度，減少低溫一次風量和有害氣體的排放，重點控制的參數有一次風量、各風道內氣體流速及壓力、燃燒器噴出速度、風煤比例、燃燒能力及其窯皮狀況等。
３．１ 輸送煤粉風機的選用
目前國內使用最多的三種是羅茨風機、回轉式滑片壓縮機和離心式風機。一般的離心式風機壓力都較低，在新建的生產線喂煤系統中已極少使用。回轉式滑片壓縮機性能是優良的，但滑片的壽命很短，專用油昂貴，氣流油污多，運轉成本高。羅茨風機出口壓力高，風量調節方便，出口空氣潔凈，使用維護簡單，生產中應優先考慮使用。選用時風量主要按以下兩點確定：一是窯頭燃燒器煤風道理論噴出風速２５～３２ｍ／ｓ，考慮漏風和管道動量損失以及煤粉濃度對輸送過程的加速作用后，工況風速大約在２４～２６ｍ／ｓ之間；二是煤粉輸送氣固混合比０．３～０．５，或輸送濃度６～１０ｋｇ／ｍ３。風機的風量不能選得過小，應在選型計算的基礎上按１．１的富余系數考慮，以防止煤粉沉積在管道內，避免造成股流狀輸送，風機能力相對較大的情況下可以采取放風的方式。入窯煤風壓力控制在２．０～２．５ｋＰａ為宜。
３．２ 一次風量及噴出風速
一次風量的作用是供煤粉內揮發分燃燒，分成高速軸流風、旋流風和少量低速中心風輸送煤粉進入窯內，在窯內形成一個活撥有力的“柳葉”型火焰。一次風量減少，自然可增加高溫二次風用量。但生產實踐告訴我們，過低的一次風量，對于中小型預分解窯，尤其高海拔地區的生產線而言并不太現實，不能一味地套用大型窯追求超低一次風量的生產模式。生產中使用性能優良的燃燒器和全窯系統較高的生產管理水平是最基本的前提條件。目前，國內中小型預分解窯配套使用的燃燒器多為國內設計，窯頭送煤風和一次凈風總量大多占窯內燃燒空氣總量的１０％～１５％左右，也可認為是目前所能夠達到的實際水平。根據我公司目前使用的進口皮拉德Ｒｏｔａｆｌａｍ型旋流式四風道煤粉燃燒器和國廠ＴＪＢ型四風道煤粉燃燒器的適應性能，結合所用的燃煤品質（熱值２４１００ｋＪ／ｋｇ，灰分３１．５％，揮發分２３％，細度５％～８％），得出以下幾點認識。
Ｒｏｔａｆｌａｍ型燃燒器追求低風量、低旋流角度（≤２０°）、中等風速（１５０～１７０ｍ／ｓ），采取煤風置于旋流風內側的獨特結構，使之形成強度適中、長度方向熱力分布合理的火焰，生產中便于適時調節控制，用于帶高效篦式冷卻機的窯系統時，一次風比例基本可控制在８％左右；用于帶單冷機的窯系統時，配套進口的一次風機能力明顯偏小，經數次改進，將一次風比例提高至１４％～１８％后，窯系統方才進入良好狀態。
ＴＪＢ型四風道煤粉燃燒器類似于洪堡ＰＹＲＯ－ＪＥＴ型燃燒器，追求超高軸流風速（２００～４００ｍ／ｓ）、大旋流角度（～３５°）、中等旋流風速（１３０～１８０ｍ／ｓ）和較低中心風速（４０～６０ｍ／ｓ），使用初期效果并不十分理想，軸向熱力分布不盡合理，存在一定的局部高溫。由于高海拔等因素的影響，原配用的一次風機能力有些不足。通過調整噴嘴結構，增大一次風機傳動輪比例和提高風機轉速后，動壓得以提高，燃燒器推力增強，各風道風速達到設計要求，一次風比例由設計值（～８％）調整為１０％～１２％。但火焰軸向分布未能徹底改善，仍存在局部高溫現象，今后在生產中還需就軸流噴嘴的擴散角度和旋流風擴散速度等問題作進一步研究改進。
４ 窯尾用風
４．１ 窯尾基本特點及工藝參數
窯尾主要包括煙室、縮口、斜坡及進料舌頭等，除了起連接窯和分解爐的作用外，結構及尺寸對工藝的影響也較大。會導致窯內的煙氣與進入分解爐的三次風之間的平衡問題，窯內飛灰循環問題，窯尾阻力和結皮問題等。
ＲＳＰ爐型預分解窯中，來自ＳＣ室的高溫料氣流約以６０°的向下傾斜度流入ＭＣ室內，高溫粉料下沖勢能較大，窯尾縮口應具有２５ｍ／ｓ以上的噴騰風速，否則生產中難免會發生物料短路直接入窯的情況，這點在無數次的點火升溫投料實踐經驗已得到證明。考慮該部位漏風的影響，通風面積設計以斷面風速３０ｍ／ｓ左右為宜。縮口高度不能小于６５０ｍｍ，以形成穩定的柱塞流。四個角圓滑過渡，使氣流均布，不產生偏流，減少結皮。
煙室與縮口之間連接要過渡漸近，減小阻力損失，且不易結皮；煙室應發揮收集窯內飛灰的作用，斷面風速不應大于１０ｍ／ｓ。斜坡表面要平整，斜度≥５０°；來自Ｃ５的生料入窯最好從正背面順著斜坡溜入窯內，盡量避免側面入窯方式。
窯尾進料斜坡至拱頂的通風斷面受到窯轉動和進料舌頭的影響，通風斷面難以大幅度增大，往往成為眾多生產線的瓶頸部位。風速高，必然引起生料入窯不暢和大量飛灰，通風受阻，結皮堵塞幾率增加，產能下降。因此，窯尾拱頂耐火襯澆注時設法形成導角使之同斜坡水平，斜坡及進料舌頭耐火襯全部采用澆注料，取消硅酸鈣板，總澆注厚度≤１８０ｍｍ，舌頭底部托板盡量貼近窯壁，進料舌頭端面伸到窯內的距離控制在１００～２００ｍｍ。
４．２ 生產中窯尾風量控制方法
窯尾擁有在線氣體分析儀時，我們可通過Ｏ２及ＣＯ含量來分析判斷窯內空氣過剩情況。無在線檢測儀的情況下，確認預分解系統溫度穩定和系統各部位無明顯結皮結圈后，可從以下幾方面進行綜合判斷窯內用風的合理性：
（１）窯尾溫度及負壓。尾溫愈高，負壓愈大，表明窯內拉風較大，窯內高溫區后移；反之，負壓小，溫度較低時，說明窯內通風不足，三次風相對過量。
（２）根據窯前煅燒情況判斷。如窯前溫度高，黑火頭短，火焰不順，窯皮較短，筒溫前高后低時，說明窯風偏小，窯頭憋火；如果火焰拉得較長，窯前溫度低，窯皮長度超過窯長的４０％，燒成帶筒溫明顯降低，尾溫異常升高時，說明三次風過小，窯風過大。
（３）現場觀察分析。看窯尾縮口內是否有熒光火花；斜坡積料發粘程度；縮口風速是否穩定，是否存在塌料、竄料、窯尾冒煙等現象。如果有這些現象，說明窯內通風不足，縮口噴騰風速不夠。
（４）適時地人工取氣體樣進行成分分析。窯系統穩定運行狀況下，人工分析煙氣成分來掌握燃燒完全程度和空氣過剩量是很有必要的，可以給系統優化調整提供依據，即便是在線分析儀檢測出的結果，準確性也無法同人工分析相提并論。
５ 回轉窯和分解爐風量平衡調節
窯系統在正常運行狀況下，窯路和爐路氣體流量應同時滿足喂入的燃料燃燒需求。窯尾高溫風機排出的風量風壓一定時，兩者不平衡將會導致以下結果：一種情況是窯風過大，三次風量不足，致使燒成溫度降低，高溫后移，窯尾溫度及負壓升高，三次風溫風速均降低，爐內煤粉燃燒不完全，易形成系統溫度倒掛，高溫級粘結堵塞。另一種情況是窯內通風不足，三次風過量，致使燒成還原氣氛濃重、尾溫低，窯尾有害組分富集而阻塞，通風落入惡性循環。因此，根據窯系統生產情況，及時有效地調節好回轉窯和分解爐風量平衡顯得很重要。
目前較常用的調節方式為：窯尾縮口采用固定式，三次風管上設置調節閥。控制技術關鍵點：一是根據窯生產設計能力和窯尾通過的工況氣體流量來確定縮口截面積（宜以實際風速≥２５ｍ／ｓ為基準）；二是三次風調節閥全開時，窯路通風阻力大于爐路，即窯內風量不足；三是三次風調節閥關至風管截面的５０％以上時，爐路風量達不到正常值，即生產中調節閥應開至５０％以上，以避免系統過大的阻力損失；四是分析判斷時，要綜合考慮窯爐用煤量，窯尾溫度、負壓，入爐三次風溫、風壓，窯內煅燒狀況，爐出口溫度和壓力的穩定性，系統是否存在塌料等。
６ 篦式冷卻機風量控制途徑
篦冷機內以氣固兩相間的熱傳遞和機械移動為主要過程，用風問題始終圍繞如何通過控制物料的機械移動、各區域冷空氣的分配和流動，以獲得熟料淬冷，達到較高的入窯二次風和入爐三次風溫、較低的出口熟料溫度和余風溫度、減少余風的風量。生產中可按以下操作程序進行：
首先，基于高溫篦床區采用了高阻力、氣流滲透性能好的控制流篦板，極大地降低了熟料顆粒變化和料層厚度改變對高壓風鼓入量的影響，因此要用足用大１～３室風量，加厚料層至６００ｍｍ以上，提高熟料淬冷效果。
其次，根據篦下壓力和二、三次風溫度來調節低溫區冷卻風，使篦冷機內零壓區處于三室和四室之間，避免低溫區冷卻風流入窯爐內。
再次，根據余風溫度和窯頭罩負壓來調節余風排放量。窯頭罩負壓不能控制過大，應在０～－４０Ｐａ之間，負壓過大，說明了入窯爐熱風量和供煤磨熱風減少，余風排放量加大，易引起煤磨因熱風不足而減產，窯爐內供風不足而使系統產生惡性循環，產質量降低。余風溫度應控制在１５０～２６０℃，過低則表明單位熟料消耗的冷卻風量過大，篦冷機實際熱效率不會太高；余風溫度過高時廢氣收塵系統不能適應。
７ 結束語
窯系統用風控制是影響優質高產的關鍵因素，也是節能降耗、提高生產效率最為重要的操作手段。系統重要部位沒有在線氣體分析儀的情況下，需要通過無數次的工藝運行情況分析與總結，并借助必要的熱工標定和人工分析檢測，形成操作參數與系統熱工狀態一一對應關系，用以指導生產。系統總風量和窯爐用風匹配具有相對穩定性與可變性，可變性主要體現在系統出現結蛋、結圈、粘結堵塞等工藝故障時，各部位風量將發生改變，需適時地跟蹤調節。窯頭用風對煤粉燃燒、燒成熱耗、熟料產質量和回轉窯運轉的安全性起到關鍵的作用，生產中必須精細化調整。冷卻機操作看似簡單，但可變因素也較多，對窯爐運轉效率影響甚大，是生產中用風調整最為頻繁的一個系統，最終要達到二三次風溫高、余風和熟料溫度低的“兩高兩低”控制目的。
