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回转窑预分解窑结蛋原因及处理方法
       通常回转窑预分解窑都遭遇过结蛋的困扰。所谓“结蛋”,是指熟料煅烧过程中粉料相互粘附形成的大于正常熟料结粒的大块。有的水泥厂结蛋十分频繁,结的蛋大小不等,接二连三,1年结蛋多达100 多次。大蛋直径可达到2m,几乎占去了回转窑设备的一半空间。
 
(1)回转窑预分解窑结蛋的危害
 
①降低回转窑的运转率。大蛋在窑内“卡死”滚不出来时,就只能停窑处理,即人工打蛋。处理一个蛋需要2-3h,有时更长。影响回转窑的正常运转,降低了窑的运转率。
 
②缩短窑衬使用寿命。大蛋在窑内滚动时,由于与窑皮的摩擦容易使其脱落,进而挤压窑衬使其受到磨损,窑衬的使用寿命因此而缩短。
 
③影响冷却机的安全运转。大蛋从窑头掉到冷却机上,容易砸坏冷却机的部件而影响冷却机的安全运转,如篦冷机的篦板和输送链条时常被大蛋所砸坏。
 
④影响水泥的产量和质量,影响企业的经济效益。
 
(2)回转窑预分解窑结蛋的原因
 
①窑尾产生局部高温使液相提前出现形成蛋核。窑尾温度过高,回转窑设备很容易滚出大蛋。据某厂统计结蛋时的窑尾温度确实比不结蛋时高。
 
②煤灰大量不均匀掺入生料易形成结蛋。由于煤灰中富含硫,如K2SO4 、Na2SO4 、CaSO4,煤灰在生料中的掺入也可能使生料在煅烧过程中液相开始出现的温度降低而有利于大蛋的形成。在通常情况下,生料在煅烧过程中液相开始出现的温度为1250℃左右,硫酸钙、硫酸钾、硫酸钠和氯化物共同存在时,低共熔物的温度可接近700℃。
 
③煤粉不完全燃烧产生结蛋。煤粉的不完全燃烧是结蛋的根本原因。煤粉在窑头或分解炉中燃烧不完全时,会被带到窑尾或较低级筒中去燃烧。煤粉的二次燃烧会产生局部高温,使液相可能提前在窑尾出现并在生料粉表面铺展开来,随着窑的回转而形成蛋核。温度越高,液相的表面张力越小,液相越容易在生料粉表面铺展,也就越容易形成蛋核。蛋核形成后随窑向窑头运动,由于离心力的作用使液相被摔向表层,再粘附生料粉而形成大蛋中间层,有时回转窑设备内有后圈挡住大蛋,使其在窑尾来回滚动而越长越大,当自身重力足以克服后圈阻力时,大蛋就滚向烧成带,粘裹熟料粉形成大蛋表层,使蛋进一步变大。
 
④回转窑燃煤品质差促进大蛋形成。燃煤灰分高,热值低,可燃性差,容易导致煤粉不完全燃烧,有助于促进大蛋的形成。据某厂统计,使用高灰分的煤易结蛋。
 
⑤回转窑设备操作不当引起结蛋。有些水泥厂为片面提高入窑生料中碳酸钙的分解率,分解炉用煤量过大,两把火比例失调。分解炉用煤过多,而炉的空间有限,煤粉不完全燃烧具有极大的可能性。喂料量波动大且剧烈时,很容易扰乱窑的热工制度。由于操作的滞后特征,加减煤跟不上喂料量的变化,甚至出现断料也不能及时减煤,也很容易导致煤粉的二次燃烧。火焰过长,局部时间内窑后温度过高,出现液相,容易使窑内结蛋。设备的超负荷运转、煤粉细度粗等也容易导致煤粉的燃烧不完全,从而引起结蛋。
 
⑥回转窑有害成分含量高引起结蛋。根据国内外一些回转窑预分解窑结皮结蛋样的分析得知,有害成分(主要是K2O、Na2O、SO3 )是影响结皮结蛋的重要原因,结皮料有害成分的含量明显高于相应生料中的含量,有害成分能促进中间相特征矿物的形成,而中间相是形成结皮结蛋的特征矿物(如钙明矾石2CaSo4 • K2So4 ,硅方解石2C2S• CaSO4等)。
 
在水泥熟料的煅烧过程中,生料、燃料中的挥发性组分会在窑的高温带挥发出来,随窑气向窑尾运动,一部分冷凝在温度较低的生料上而后再入回转窑,再度从高温带挥发出来,构成内循环。一部分随废气从最高级筒排出窑系统,经过收集后重新入窑,构成外循环。挥发性有害组分在生料中的循环富集,一方面可能使液相开始出现的温度降低。另一方面,挥发性有害组分的循环富集和非挥发性有害组分(如MgO)含量高也可能使液相量增大,这些都有助于促进大蛋的形成。
 
有害成分含量越高,挥发率越高,富集程度越高,内循环量波动的上极值越大,则特征矿物的生成机会越多,窑内出现结蛋的可能性越大。
 
⑦生料配料方案不合理或均匀性差。配料方案不合理,硅率偏低使液相量偏高,物料容易结块,入窑生料成分均匀性差,率值波动大,喂料量的波动等也易引起回转窑结蛋。
 
⑧回转窑设备运转率对窑内结蛋的影响。设备故障多,开停窑频繁,窑的运转率低,窑内热工制度波动大,造成窑内部分物料未经分解炉,直接由三级预热器进窑或由二级预热器经四级预热器直接入窑,形成塌料现象,塌料机会越多,窑内结蛋越容易。
 
⑨分解炉结构不合理。我国水泥工业起步比较晚,较早设计的分解炉结构比较落后,煤粉在分解炉中停留时间较短,这容易导致分解炉中煤粉的不完全燃烧,引起结蛋。
 
(3)防止结蛋的措施
 
根据大蛋的形成机理,为预防结蛋可采取如下措施:
 
①对现有结构不合理的分解炉进行改造,避免设备超负荷运转。扩大分解炉的燃烧空间,延长煤粉在炉内的停留时间以使煤粉在炉内充分燃烧是减少或避免二次燃烧的一种较好的途径,同时,应放弃追求产量而不顾长期安全运转的思想。
 
②尽量不使用灰分高且熔点低的煤。若必须使用,也应该粉磨细些。
 
③尽量限制原燃料中有害成分不超过一定数量。一般要求生料中R2O<1%,C1-<0.015%,煤中SO3<3.5%。
 
④调整配料方案,建议采用“两高一中”方案,即KH =0.88 ~0.90,SM =2.5 ~2.7,IM =1.5 ~1.7。
 
⑤采用生料率值控制系统,提高入窑生料成分的均匀性。原料最好设置预均化堆场,生料均化库应提高均化效果。
 
⑥保持操作稳定以使窑内热工制度稳定。
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