在水泥生產(chǎn)線熱工測定中，水泥回轉(zhuǎn)窯次風(fēng)溫的測量一直是困擾熱工測定的難題之一。實測出的二次風(fēng)溫從700～1250℃不等，與實際窯系統(tǒng)和冷卻機(jī)的熱平衡很難吻合，實際測量與熱平衡的誤差通常在100℃左右，有時偏高，有時偏低。而人們常常把這誤差歸結(jié)于高溫氣流的測溫誤差，雖然在測量中按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用抽氣熱電偶測溫，但測量精度仍然不能滿足實際需要，而被迫用熱平衡值來代替實測值。

就系統(tǒng)熱平衡而言，需要測定截面上的熱流分布，以確定穿過系統(tǒng)界面的熱量。而測量截面的熱流分布實際上非常困難，通常需要測量平均溫度和平均流速來確定。確定回轉(zhuǎn)窯平均溫度需測定斷面上的溫度分布，測量平均速度要求測點的風(fēng)速分布不能太復(fù)雜，這對實際測點位置的選擇提出了要求，盡量遠(yuǎn)離彎頭和變徑等引起流場復(fù)雜變化的部件，以使測量得到簡化。而實際系統(tǒng)要滿足上述要求是比較困難的，這是二次風(fēng)溫測量中誤差的一個重要來源。

通常采用抽氣熱電偶測量二次風(fēng)溫。這是因為二次風(fēng)速較低，一般每秒只有幾米，而物料、壁面和氣流的溫差較大，采用抽氣電偶測量二次風(fēng)溫可減少因壁面和物料輻射導(dǎo)致的測溫誤差。一般水泥廠設(shè)備回轉(zhuǎn)窯測定使用的抽氣熱電偶是按照國標(biāo)推薦的形式，其測量誤差一般可控制在3%左右[1]，但實際誤差則在10%左右。表1是一組二次風(fēng)溫實測數(shù)據(jù)和熱平衡值，其中A、B兩條生產(chǎn)線都是大型干法水泥生產(chǎn)線，均使用推動篦式冷卻機(jī)，因此具有一定的可比性。由表1可以看出，在不同的生產(chǎn)線上測量，其測量值與熱平衡結(jié)果的誤差有明顯差異。從現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)上看，用輻射誤差來解釋測量誤差是不合適的，因為類似的系統(tǒng)中熱電偶所受到的熱輻射情況類似，誤差或者都偏正方向，或者都偏負(fù)方向。在現(xiàn)場測試時，將抽氣熱電偶放入測試位置后，先不抽氣測得風(fēng)速為零時的溫度，再抽氣后溫度明顯上升，這表明氣體溫度確實比壁面溫度要高。而A廠的實測值比熱平衡值高，B廠的實測值比熱平衡值低，實測時的重復(fù)性誤差小于2%。此外，A線和B線是同一種類型的冷卻機(jī)，其熟料的單位熱耗差距并不十分大，而實側(cè)數(shù)據(jù)相差較大，這說明除測量誤差外還有其它的誤差來源。

看出，測量的C線二次風(fēng)溫和料溫明顯低于A、B兩線，但熱耗卻比B線低，比A線高。二次風(fēng)溫的高低應(yīng)反映的是冷卻機(jī)的效率，這意味著C線系統(tǒng)中冷卻機(jī)的效率遠(yuǎn)低于A、B線，窯系統(tǒng)的效率則遠(yuǎn)高于A、B兩線。而實際上A線窯爐系統(tǒng)的熱效率在全國是領(lǐng)先的，這從系統(tǒng)的其他測試參數(shù)可以明顯看出。由此可見，這種方式測出的二次風(fēng)溫由于誤差的影響，即使?jié)M足熱平衡，對于系統(tǒng)的實際狀況仍不能給出正確的指導(dǎo)。

在新型干法水泥生產(chǎn)線技術(shù)中,DD 預(yù)分解法是一種非常典型的窯外分解技術(shù),DD 預(yù)分解法的全稱是Dual Com bu st ion and Den it rat ion P rocess, 即雙重燃燒與脫氮(預(yù)分解)過程。我國的天津水泥設(shè)計研究院曾經(jīng)購買了該預(yù)分解技術(shù), 經(jīng)過再研發(fā)推出了該單位自己的窯外預(yù)分解水泥熟料燒成技術(shù)。其中, 典型的分解爐有TDF 分解爐及其派生的分解爐(TSD 分解爐, TFD 分解爐, TWD 分解爐等)。最近, 日本的神戶制鋼公司和日本的太平洋水泥公司(原日本水泥公司)根據(jù)社會發(fā)展的新要求,經(jīng)過研發(fā)又推出DD 分解爐的系列改進(jìn)型2 DD ê 分解爐,DDê d 分解爐,DDê x 分解爐。圖1 表示就是DD 分解爐與這三種改進(jìn)型的DD 分解爐的比較。推出這些DD 分解爐的目的是為了適應(yīng)更多品種的原
料、燃料, 以及為了滿足更為嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。這3種分解爐的特點如下:圖1　DD 分解爐與3 種改進(jìn)型的DD 分解爐(1)DDê 分解爐和DDê d 分解爐DDê 型分解爐和DD ê d 型是一種高溫燃燒型的分解爐, 在這兩種類型分解爐內(nèi)保持高溫的目的是為了能夠燃燒一些更為難燒的燃料, 像石焦油、無煙煤以及一些工業(yè)廢料。傳統(tǒng)DD 分解爐的結(jié)構(gòu)是1 個圓筒體, 它是由2個室所組成, 下一個室是一個燃燒室, 上一個室是混合室, 室之間是一個縮口。3 次風(fēng)管與煤粉燃燒位于燃燒室的底部。煤粉燃燒器位于3 次風(fēng)管的口處的上方, 這樣可以保證煤粉在有充足氧氣的情況下進(jìn)行燃燒。預(yù)熱生料的下料點位于燃燒器的上方, 這樣可以防止此處因過熱而損壞耐火材料, 生料的下料處配置有一個可調(diào)式的可撒料箱。
DDê 型分解爐為了改善燃料的燃燒條件, 需要滿足以下3 個條件: 第一, 高溫; 第二, 有足夠的燃燼時間; 第三, 在高氧氣濃度中燃燒�！�DDê 分解爐的結(jié)構(gòu)為了滿足這些條件, 與DD 爐相比,DD ê 作了分送到DDê 分解爐上面的混合室。② 加大燃燒室和混合室的容積。③ 燃燒室的下料點稍稍偏離燃燒器。DDê 分解爐的結(jié)構(gòu)見圖2。進(jìn)行上述改進(jìn)措施的理由是: 通過改進(jìn)措施, 能夠?qū)⒁徊糠诸A(yù)熱生料分向混合室, 實際上是減少了燃燒室內(nèi)生粉的吸熱量, 這必然會升高燃燒區(qū)域的溫度, 至于分走多少預(yù)熱生料, 這與燃料的性質(zhì)有關(guān), 需要在具體生產(chǎn)中進(jìn)行摸索與優(yōu)化。具體措施是通過調(diào)節(jié)分料閥來實現(xiàn), 當(dāng)然, 分走的生料多, 有利的一方面是燃燒室內(nèi)的溫度升高; 但是, 不利因素卻是由此可能引起燃燒室內(nèi)耐火材料的過熱、耐火襯磚被損壞、發(fā)生結(jié)皮堵塞事故等一系列問題的出現(xiàn)。一般來說, 要控制DDê 分解爐燃燒室出口處的溫度
不超過980 ℃; 在改進(jìn)措施②中, 加大燃燒室和混合室的體積是為了延長燃料在分解爐內(nèi)的停留時間;在改進(jìn)措施③中, 下料點偏離燃燒室是為了提高燃料著火燃燒處的溫度與該處的氧氣濃度。為了進(jìn)一步提高燃料以及氣固流在分解爐內(nèi)的停留時間, 日本的神戶制鋼公司和日本的太平洋水泥公司在DD ê 分解爐的基礎(chǔ)上, 又推出DD ê d 分解爐,DD ê d 分解爐設(shè)置了兩個縮口, 以適應(yīng)更為難燃燒的一類燃料。盡管分走了一部分預(yù)熱料(10%～ 20% )到混合室, 但是由于大部分的燃料(80%～ 90% )仍在燃燒室內(nèi), 因此出DD ê 分解爐與DD ê d 分解爐生料的
分解率仍可保持在92%左右(2)DDê x 型分解爐DDê x 分解爐是低NOX 型分解爐, 在下料方式上,DD ê x 分解爐與DD ê d 分解爐相類似, 而主要區(qū)別點就是三次風(fēng)的入爐方式上,DD ê x 分解爐的三次風(fēng)被分成三處入爐。在每一個三次風(fēng)入爐處的上方都有一個燃燒器, 所以DDê x 屬于多級燃燒的分解爐, 圖3 是DDê x 分解爐的結(jié)構(gòu)簡圖。分解爐的結(jié)構(gòu)簡圖Dê x 分解爐降低NOX 排放濃度的工作原理
主要集中在2 個方面: 一是將出窯廢氣中的NOX 盡可能地還原為N 2, 二是減少分解爐內(nèi)NOX 的生成量。其中, 第一個方面是利用燃燒室下面的還原燒嘴產(chǎn)生還原氣氛來實現(xiàn)(空氣過剩系數(shù)在0. 85～ 1. 0的范圍) , 第二個方面是依靠分解爐內(nèi)多重燃燒的原理來實現(xiàn), 對于DD ê x 分解爐來說, 其燃燒室內(nèi)的溫度和三次風(fēng)量都是可調(diào)的, 以便于生產(chǎn)操作上的優(yōu)化。DDê x 分解爐的NOX 排放濃度比傳統(tǒng)DD 分解爐的排放濃度要低50%左右。

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