預(yù)分解窯結(jié)球原因及處理措施

王志紅

預(yù)分解窯結(jié)球原因及處理措施

Reason and Solution to Ball Formation in Precalciner Kilns

王志紅

我公司2號(hào)窯為?3.3m×50m預(yù)分解窯，從4月6日到4月8日三天，窯內(nèi)連續(xù)結(jié)直徑1.5m以上大球，處理過程中，造成窯止料共計(jì)21.5h，嚴(yán)重影響到熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量，影響到窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 結(jié)“大球”的機(jī)理

結(jié)“大球”是預(yù)分解窯內(nèi)的病癥之一。原燃料內(nèi)含有較多的堿、氯、硫等有害化合物，這些化合物在熟料煅燒過程中揮發(fā)，隨窯內(nèi)煙氣后逸，當(dāng)煙氣溫度降低時(shí)，原燃料中有害元素?zé)o法以氣態(tài)形式逸出，重新冷凝成液態(tài)或固態(tài)返回高溫區(qū)，接著受熱后重新變成氣態(tài)，這種反復(fù)循環(huán)富集增加了有害元素的濃度，他們富集在預(yù)熱器的某個(gè)部位，就形成了結(jié)皮，富集在窯內(nèi)，就形成低溶物的核心，并被生料包裹成球。當(dāng)窯徑小時(shí)，小球很難爬上窯皮，球就會(huì)越滾越大，尤其窯有后結(jié)圈時(shí)，球徑就會(huì)很大，甚至大于后圈直徑，將整個(gè)窯皮后眼堵死。這種“大球”一旦形成，就不會(huì)是一個(gè)。另一種情況是未完全燃燒的煤粉，在窯內(nèi)燃燒，形成局部高溫，致使窯料局部熔融，粘結(jié)周邊窯料，當(dāng)窯內(nèi)含有低熔融有害元素化合物時(shí)，易形成結(jié)球。

2 結(jié)“大球”的危害

大球的產(chǎn)生不僅增加窯的負(fù)荷，影響窯內(nèi)正常通風(fēng)及物料的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且它反復(fù)翻滾，極大損害窯皮后部窯磚的壽命，使該部位的耐火磚成了窯內(nèi)襯料的最薄弱環(huán)節(jié)之一。當(dāng)大球滾向窯頭時(shí)，會(huì)威脅噴煤管及篦冷機(jī)安全，嚴(yán)重影響窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 導(dǎo)致窯內(nèi)結(jié)“大球”的各種因素

生料成分波動(dòng)，液相量過多；喂料量不穩(wěn)定，導(dǎo)致窯尾、分解爐溫度時(shí)高時(shí)低，難以控制；設(shè)備故障率高，停機(jī)較為頻繁；原、燃材料中，硫、氯、堿等有害成分含量較高；煤粉質(zhì)量波動(dòng)大，入窯生料均化效果差，生料波動(dòng)大；窯灰摻入不均勻；操作人員疏忽，溫度控制不當(dāng)或長時(shí)間打慢車等。

3.1 窯尾產(chǎn)生局部高溫使液相提前出現(xiàn)形成球核

（1）窯頭煤秤喂煤波動(dòng)，窯頭煤給定2.5t/h，窯頭喂煤壓力在13kPa至18kPa之間波動(dòng)，造成窯頭煤粉燃燒不完全，窯高溫帶后移，使窯尾溫度過高，窯內(nèi)提前出現(xiàn)液相，使窯很容易形成大球。

（2）現(xiàn)階段用粘土與前段時(shí)間粘土分析比較，粘土中Al2O3明顯降低，粘土全分析見表1。

（3）該批原煤質(zhì)量較差，煤中含硫量經(jīng)化驗(yàn)室測(cè)定為1.30%，遠(yuǎn)高于控制指標(biāo)。窯4月6日凌晨2:00點(diǎn)火后，升溫時(shí)間較長，造成煤灰大量不均勻摻入生料，煤灰中含硫量偏高，在生料中大量沉落造成入窯生料中SO3含量異常高，4月7日粘土堿含量是2.65%，高于控制指標(biāo)，窯內(nèi)硫堿比高，為大球形成創(chuàng)造了條件。

3.2 燃煤品質(zhì)差促進(jìn)大球形成

燃煤灰分高、熱值低、可燃性差容易導(dǎo)致煤粉不完全燃燒，有助于促進(jìn)大球的形成。統(tǒng)計(jì)分析也表明，使用高灰分的煤易結(jié)大球，圖1為煤灰分與結(jié)大球次數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

結(jié)大球期間煤質(zhì)分析見表2。

表1 粘土全分析，%

表2 結(jié)大球期間煤質(zhì)分析

表3 入窯生料成分（%）及率值

圖1 煤灰分與結(jié)大球次數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.3 煤粉不完全燃燒產(chǎn)生大球

煤粉在窯內(nèi)或分解爐內(nèi)燃燒不完全時(shí)，會(huì)被帶到窯尾或較低級(jí)筒去燃燒，煤粉二次燃燒產(chǎn)生局部高溫，使液相在窯尾提前形成，隨著窯的轉(zhuǎn)動(dòng)而形成球核。球核形成后向窯頭方向運(yùn)動(dòng)，由于離心力的作用使液相向表層運(yùn)動(dòng)，再粘附生料粉而形成大球中間層，有時(shí)窯內(nèi)有后圈擋住大球，使其在窯尾來回滾動(dòng)而越長越大，當(dāng)自身重力足以克服后圈阻力時(shí)，大球就滾向燒成帶，粘附熟料粉形成大球表層，使球進(jìn)一步變大。

3.4 窯操作不當(dāng)引起結(jié)球

（1）為了提高分解爐溫度，提高入窯生料分解率，分解爐用煤量過大，兩把火比例失調(diào)。

（2）入窯生料喂料量波動(dòng)大，很容易擾亂窯的熱工制度。加減煤跟不上喂料量的變化，也很容易導(dǎo)致煤粉的二次燃燒。

（3）窯速過低。由于2檔托輪4號(hào)瓦發(fā)熱，車間限制窯速設(shè)定不能超過2.6r/min，窯實(shí)際轉(zhuǎn)速2.3r/min，窯內(nèi)物料填充率過高。窯速正常時(shí)，窯內(nèi)物料填充率為12%左右，填充率過高時(shí)，極易在窯燒成帶后面形成后結(jié)圈，導(dǎo)致窯內(nèi)通風(fēng)不暢，煤粉燃燒不完全，造成結(jié)大球；窯速過低時(shí)，極易使窯通風(fēng)量過大，窯頭煤粉燃燒不完全，窯高溫后移，物料在窯尾提前形成液相。（4）入窯生料率值硅率偏低將使液相量偏高，物料容易結(jié)塊。入窯生料率值波動(dòng)大，易引起回轉(zhuǎn)窯結(jié)大球。

入窯生料變化見表3。

（5）喂料量波動(dòng)大且劇烈時(shí)，很容易擾亂窯的熱工制度。由于操作的滯后特征，加減煤跟不上喂料量的變化，甚至出現(xiàn)斷料也不能及時(shí)減煤，也很容易導(dǎo)致煤粉的二次燃燒，也易引起回轉(zhuǎn)窯結(jié)大球。

3.5 設(shè)備工藝故障頻繁

開停窯頻繁，窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率低，窯內(nèi)熱工制度波動(dòng)大，造成窯內(nèi)部分物料未經(jīng)分解爐，直接由三級(jí)預(yù)熱器進(jìn)窯或由二級(jí)預(yù)熱器經(jīng)四級(jí)預(yù)熱器直接入窯，形成塌料現(xiàn)象，塌料機(jī)會(huì)越多，窯內(nèi)結(jié)球越容易。

3.6 預(yù)熱器系統(tǒng)因漏風(fēng)點(diǎn)多，系統(tǒng)負(fù)壓偏低，系統(tǒng)總負(fù)壓只達(dá)到4200Pa左右，分解爐爐內(nèi)和出口溫度過低，尾煤在分解爐內(nèi)燃燒不完全，引起系統(tǒng)紊亂性塌料后，煤粉在窯尾燃燒，形成局部高溫，形成結(jié)皮，處理時(shí)進(jìn)入窯內(nèi)，極易形成球核。

4 回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)結(jié)球的處理方法

若窯內(nèi)已經(jīng)形成料球，應(yīng)對(duì)成球的原因進(jìn)行全方位分析，找準(zhǔn)原因，對(duì)癥下藥。如料球比較小，操作上應(yīng)適當(dāng)增加窯內(nèi)通風(fēng)，使火焰順暢，必須注意窯尾溫度的控制，使其不要過高；可略微減少窯頭用煤，保證煤粉的完全燃燒，并適當(dāng)減少喂料量，稍降低窯速，讓窯內(nèi)的料球滾入燒成帶；等料球到燒成帶后，再降低一些窯速，用大火在短時(shí)間內(nèi)將其燒垮或燒小，以免進(jìn)入冷卻機(jī)發(fā)生堵塞或砸壞篦板，但此時(shí)應(yīng)特別注意窯皮的情況。如果結(jié)球較大，可采用冷熱交替法進(jìn)行處理；當(dāng)料球在過渡帶時(shí)不易前行進(jìn)入燒成帶，這時(shí)可將噴煤管伸進(jìn)去，適當(dāng)降低喂料量，燒1～2h后將煤管拉出再燒1～2h，周而復(fù)始，直到料球破裂；若實(shí)在不能使其破裂，便可停窯冷卻1～2h后點(diǎn)火升溫，讓料球因溫差過大而破裂。注意在處理過程中，切忌讓大料球滾入冷卻機(jī)內(nèi)，那樣會(huì)對(duì)冷卻機(jī)造成較大損傷；另應(yīng)控制窯尾溫度不能過高，避免后面的小料球接二連三地出現(xiàn)。

5 回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)結(jié)球的預(yù)防措施

根據(jù)大球的形成機(jī)理，為預(yù)防結(jié)球可采取如下措施：

（1）選擇合適的配料方案，穩(wěn)定生料成分。采取工藝措施，加強(qiáng)入窯生料喂料穩(wěn)定；加強(qiáng)工藝管理力度，提高入窯生料成分的均勻性。發(fā)揮好原料預(yù)均化堆場(chǎng)的作用，提高生料均化庫均化效果。

（2）盡量選用含有害成分物質(zhì)較低的原燃材料，特別是煤；要加強(qiáng)燃煤的均化，并在能夠滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)盡可能降低煤粉細(xì)度；煅燒過程中要加強(qiáng)風(fēng)與煤混合，盡量避免煤粉過粗而引起的不完全燃燒；如使用揮發(fā)分較低的煤粉，因其著火速度慢、燃燒時(shí)間長，火力強(qiáng)度不集中，應(yīng)盡量降低煤粉的細(xì)度和水分。

（3）提高窯速，實(shí)現(xiàn)薄料快燒，穩(wěn)定操作，保持窯內(nèi)熱工制度穩(wěn)定。

[1]余定德.窯外分解窯結(jié)蛋原因的研究[J].水泥，1989，（9）.

[2]周正立.預(yù)分解窯結(jié)蛋成因及解決措施[J].水泥技術(shù)，1993，（6）.

[3]肖成平.預(yù)分解窯結(jié)蛋機(jī)理研究[J].水泥，1998（4）.

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呂 光