1 概述
90年代初，随着立窑水泥生产技术的不断进步和水泥需求量的增长，当时φ3.0m机立窑得到广泛使用。从而，提高了机立窑单条生产线生产能力，降低了机立窑水泥生产成本，同时提高了劳动生产率。
1993年底，广东省建材机械厂与广东省南海水泥厂合作研制开发φ3.2m×11m塔式机立窑建成投产，当时熟料台时产量就达到了13t。几年时间，广东省又有多台φ3.2m×11m塔式机立窑相继建成投产，为φ3.0m机立窑的扩径改造奠定了基础。
90年代末至现在，立窑扩径改造仍然是提高立窑台时产量的有效措施之一。因此，一些φ3.0m机立窑企业纷纷进行立窑扩径改造以达到增产增效之目的。总结φ3.0m机立窑扩径改造的经验可以发现，一些企业达到了预期效果，但也有一些企业并未达到应有的效果，甚至部分企业不但产量没有提高，而且熟料质量下降，原因是多方面的。本文就φ3.0m机立窑的扩径改造提出一些值得注意的问题，仅供使用φ3.0m机立窑企业参考。
2 扩径改造的问题
2.1 确定窑径问题
众所周知，立窑生产过程存在通风不均问题，并且是窑径越大通风越难均匀。窑内通风不均，导致了偏火等不正常窑况的发生，必然影响熟料产质量。在我国立窑水泥工业的发展史上也曾有过φ3.6m的机立窑，因窑内通风不能均匀等问题，不得不将窑径缩小至φ3.2m。据说前苏联曾经建过φ5.0m机立窑生产线，但经过一段时间的生产实践证明，该立窑直径过大，立窑横截面通风不均现象非常严重，尤其是立窑中边部通风不均更为严重，熟料强度低于400号，最终只有废弃该窑。
φ3.0m机立窑扩径改造前后横截面积、横截面积增加量及增加比例见表1。
窑 径(m)
ø3.0
ø3.1
ø3.2
ø3.3
ø3.4
ø3.5
横截面积(m2)
7.07
7.55
8.04
8.55
9.08
9.62
增加量(m2)
0.48
0.97
1.48
2.01
2.55
增加比例(%)
6.79
13.72
20.93
28.43
36.07
从表1可以看出，当φ3.0m机立窑扩径后窑径≤ 3.2m时，横截面积的增加量<1m2，增加比例<14％，增加比例不是太明显；当φ3.0m机立窑扩径后窑径≥ 3.3m时，横截面积的增加量约1.5m2以上，增加比例约21％以上，增加比例很明显。因此，φ3.0m机立窑扩径后的窑径最好≤φ3.2m，这样容易达到预期效果；而对于那些投产多年而至今尚未达标达产的φ3.0m机立窑，最好暂不进行扩径改造，因为这些企业可能有很多方面不具备扩径改造的条件。
2.2 卸料篦子问题
φ3.0m机立窑扩径改造时，最好不选用塔式卸料篦子。因为，塔式篦子一般较高，一方面容易造成立窑中部卸料能力大于边部，必然导致立窑中火拉深，甚至抽心；另一方面，塔尖容易接触到过高温度的熟料而加快磨损，缩短塔尖寿命。
φ3.0m机立窑扩径改造时建议选用卸料均匀性较好的半球型或球锥组合型卸料篦子，也可选用盘面面积相对较小的盘塔式卸料篦子。如果要选用塔式卸料篦子，则应选择高度小于1.5m的塔式篦子，并且最好将整个塔式篦子分为塔尖、塔圈两个铸件，这样磨损快的塔尖更换周期可短些，而磨损较慢的塔圈更换周期可相对长些，并且还可选用耐磨耐热性能更好的材料制造塔尖。
2.3 立窑供风问题
φ3.0m机立窑扩径改造后最好选用风量306～354m2/min、风压29.4～34.3kPa的罗茨风机。选用罗茨风机时一般都考虑了一定的富余量，如果采用简单的放风方法来改变入窑风量，则一方面产生较大的噪声，另一方面电能浪费也较严重。因此，采用调速装置来改变入窑风量，这样就能起到消除放风噪声、节约电能的效果。
电机调速方式很多，其中变频调速器体积小、重量轻、安装及改装方便、启动电流低、对电网设备冲击小，只要改变电源频率，便可改变异步电动机的转速，实现异步电动机交流调速。因此，立窑罗茨风机可选用变频调速。
机立窑生产过程出现偏火现象似乎是不可避免的，φ3.0m机立窑扩径改造后窑内横截面积增大，偏火现象变得容易出现，并且是一旦出现偏火纠正起来比扩径前要困难得多。因此，为了能够及时有效地纠正偏火，φ3.0m机立窑扩径改造后应设置腰风。腰风阀选用8个，单层均布，手动控制即可。2.4 生料质量问题。
水泥熟料的主要矿物是靠固相反应形成的，而固相反应是通过高温下反应物接触表面上质点热运动的加强，并相互扩散而进行的。因此，生料混合不均匀，有效接触面就少，必然影响反应速度。从整体上看，即使配料方案是合理的，但如果生料混合不均匀，就会造成局部化学组分的偏高或偏低。φ3.0m机立窑扩径改造后，对生料的均匀性提出了更高要求，只有入窑生料成分均匀稳定，立窑生产才能保持正常稳定，熟料产质量才有保证。因此，建议控制机立窑入窑生料氧化钙合格率≥85％，入窑生料氧化铁合格率≥90％。生料细度，特别是900孔筛（0.2mm筛）筛余量，对熟料矿物形成和固相反应完全程度影响很大。900孔筛筛余量增加，粗粒子增多，导致熟料中fCaO增加而引起水泥安定性不良。因此，φ3.0m机立窑扩径改造后，为了有利于减少熟料中的fCaO，应控制生料900孔筛筛余量≤0.5％为宜。
2.5 料球球径问题 众所周知，大小不同的料球其对流传热系数也不同，料球的对流传热系数随其颗粒尺寸的增加而下降，小料球具有较高的对流传热系数和传质速率。料球小入窑冲击力也小，不易破碎，含水量少不易粘结；体积小受热均匀不易爆裂，有利于窑内通风和料球的传热和传质。料球颗粒过大，传热传质慢，易炸球；料球颗粒过小或颗粒不均匀，则不利于窑内通风。
φ10mm的料球直径是φ5mm料球的2倍，而体积则是8倍。因此，φ3.0m机立窑扩径改造后，若窑内通风情况良好，则控制料球直径φ5mm～8mm为宜；若窑内通风情况很一般，则控制料球直径φ7mm～10mm为宜，以降低通风阻力。
2.6 其它方面问题
(1)φ3.0m机立窑扩径改造中通常采用加过渡斜衬板的方法或扩大托盘的方法，但是，最好不采用加过渡斜衬板的方法。因为，加过渡斜衬板的方法会使中部和边部的卸料速度差加大，导致中部卸料过快，中部底火拉深，影响立窑正常生产及熟料产质量。
(2)φ3.0m机立窑扩径改造后，喇叭口角度可选择12m2～14m2。喇叭口高度可选择1600mm～1800mm，喇叭口的高度主要根据煅烧操作方法而定。
(3)立窑生产过程中，普遍存在边部通风好于中部。φ3.0m机立窑扩径改造后，这种差别可能会进一步加大，为了能有利于缩小这种差别，在立窑内层耐火砖砌筑时，可考虑设置倒喇叭，以改善中部通风。
(4)立窑生产过程中，存在着中部窑温高于边部。φ3.0m机立窑扩径改造后，这种差别可能会进一步加大，给生料配热和立窑煅烧操作带来困难。为了能有利于缩小这种差别，一方面应选用硅酸钙板或硅酸铝纤维毡等高保温性能的保温隔热材料，另一方面应尽量避免边风过剩。
(5)立窑系统的设备运转率是影响立窑熟料产质量的重要因素之一。φ3.0m机立窑扩径改造后达到或基本达到预期效果的企业，其立窑系统的设备运转率都是相当高的。因此，在进行φ3.0m机立窑扩径改造的同时，还需要在提高立窑系统设备运转率方面做一些有益的改进、完善工作。
3 结束语
机立窑生产技术的不断完善和提高为φ3.0m机立窑扩径改造提供了条件，φ3.0m机立窑扩径改造后，对生料质量、料球球径、立窑供风、卸料篦子等都提出了更高的要求。因此，φ3.0m机立窑企业在进行扩径改造时，一方面要结合企业自身的条件，确定扩径后的窑径；另一方面要在扩径改造的同时进行立窑系统的改造、完善工作，只有这样，才能取得预期的效果。
