长厚窑皮原因分析

预分解窑异常窑皮的处理

作者：江超李思营马海倩

河南某水泥公司5 000 t/d水泥熟料生产线采用双系列五级预热器和TSD型分解炉，窑的规格为Φ4.8 m×72 m，配用TC型四通道燃烧器。该生产线所用燃料采用低挥发分无烟煤与烟煤按比例搭配而成的混合煤，其燃烧既有烟煤的特性也有无烟煤的特性，容易产生两极分化。生产过程中因此出现了几次事故，如窑皮不平整、红窑、窑尾结圈漏料、窑内结球、熟料质量差等。原则上讲，出现红窑时必须停窑处理，但是有时受到销售及耐火砖备件等影响，可以结合红窑出现的部位和严重程度，决定窑继续运行。在不停窑的情况下根据不同的情况采取相应措施使窑皮和熟料的质量恢复正常。在处理这些事故的过程中，笔者总结了一些宝贵的经验，现作简要介绍。 1 影响窑皮形成的主要因素1.1 生料的化学成分及率值一般来讲，生料中铝质与铁质的成分合适时，熟料烧成液相量就多，容易形成窑皮。铝含量高，液相的粘度大，物料难烧，但挂上的窑皮相对牢固，不易脱落；铁含量高，液相的粘度就比较小，窑皮容易形成，但形成的窑皮也容易掉落。SM值大，煅烧温度就高，形成液相量较少，窑内不易结粒，飞砂料较多，不易挂窑皮；反之液相量过多，烧成带窑皮容易挂上但也容易脱落，就不能保持相对稳定。KH值高，熟料的C3S的含量就增多，C2S的含量相对减少，物料不易煅烧，形成的液相量就少，不易挂窑皮，反之则易挂窑皮。 1.2 烧成带的温度窑皮的形成取决于窑内的液相量，而液相的出现既与熟料三率值有关，又与烧成带的温度有关。适宜的烧成带的温度有利于物料的化学反应，形成适量的熟料矿物，生产出合格的熟料，又能形成合适的窑皮。一般认为窑内温度在1 380～1 450 ℃较合适。烧成带的温度低，物料形成的液相少，不易形成窑皮；相反，窑皮容易脱落。 1.3 火焰的形状和燃烧器的位置火焰形状要完整、顺畅，这样形成的窑皮厚薄一致、坚固持久。燃烧器的位置应尽量往外拉一点，同时偏料，火焰宜短不宜长。这样高温区较集中，高温点靠前，使窑皮由窑前逐渐往窑内推进。待窑产量增加到正常情况，燃烧器也随之移动到正常生产的位置。而长火焰对窑皮较为有利，但会使窑内的热量分散，形成厚窑皮，对熟料的烧成不好；太粗、太短、太急的火焰，温度较集中，对熟料的烧成有利，但对窑皮的侵蚀损坏比较厉害。1.4 喂料量和窑速挂窑皮期间，喂料量过大或窑速过快，窑内温度就不容易控制，粘挂的窑皮就不平整、不坚固。1.5 窑衬的种类不同的耐火砖其性能各不相同，挂窑皮的性能差异很大。就窑内烧成带用砖及其窑皮易挂性来讲，目前国内普遍认可的是镁铬砖。2 几次异常窑皮的处理过程 2.1 窑筒体9.5 m～14 m处窑皮偏厚 2.1.1表现及危害2005年7月25日中班，窑筒体9.5 m～14 m处窑皮偏厚，筒体扫描显示此处温度平均值仅为165 ℃，过渡带副窑皮比正常时厚，窑尾密封圈漏料，窑尾烟室结皮相当严重（结皮约占整个烟室的1/5），料容易在窑内结大球产生黄心料，fCaO偏高，影响熟料质量，同时也限制了产量的提高。2.1.2 原因分析此次窑筒体9.5 m～14 m处窑皮偏厚的主要原因是煤质问题，即煤粉（表1）的细度偏粗且硫含量过大（平均1.8%左右，最高2.31%）。煤磨因破损的研磨体、原煤中夹带的木棒等杂物将隔仓板的篦缝堵塞（严重时约占80%），中心圆上贴有饮料瓶、绳子等杂物而影响磨内通风，导致煤粉产量低。由于需要经常停磨并进磨剔除篦缝中堵塞的杂物和碎钢球、清理中心圆上的杂物，有时不得不将煤粉细度放粗以保证烧成用煤（煤粉细度最粗达到8.0%左右）。煤粉在窑内的燃尽时间延长，火焰变长会使窑内的热量分散，形成厚窑皮。在无旁路放风的情况下，硫、钾、钠、氯等低熔点物质不断挥发、冷凝。如果硫和碱反应平衡后还有过剩的硫存在，过剩的硫在窑系统中循环会形成致密的结皮（结皮的主要成分为硫酸钙和硫硅酸钙），很难清除。窑尾烟室严重结皮后，窑内因通风量减小而产生还原气氛（窑尾烟室气体成分分析显示CO含量3%，O2含量0.8%～0.2%）。窑内氧气不足，会进一步影响窑头煤粉的燃烧速度，导致高温带后移，Fe2O3变成FeO，液相提前出现，料容易在窑内结大球产生黄心料，影响熟料质量。

长厚窑皮的分析处理

什么是窑皮及其作用？

窑皮，即附着在烧成带窑衬表面烧结的熟料层，它保护着烧成带的衬料，使衬料不直接与火焰和高温物料对衬料的化学侵蚀、磨损以及高温的破坏作用，从而延长了衬料的使用寿命；窑皮还起着隔热层的作用，使高温带窑衬增厚，因而减少了窑筒体表面的散热损失，提高了窑的热效率。

一、窑皮形成的条件和原理

窑皮形成的条件：

1、物料中必须有一定的液相量和液相黏度。

2、要有适当的温度条件，气流、物料和窑衬之间有一定的温度才能形成窑皮。

窑皮形成的原理：

物料进入烧成带时，由于温度升高，产生一定数量的液相，同时衬料表面也达到一定的温度。当衬料转到物料下面时，由于衬料温度比物料温度高，物料旧从衬料那里吸收一定的热量，与此同时，衬料又传给筒体并向外散热，因而使衬料的温度降低，使黏附在衬料上的物料凝结，形成第一层窑皮。当窑皮从料层下转出后，又继续被火焰加热，这是如果火焰温度不是很高，黏结上的窑皮不会被烧流；如果火焰温度过高，窑皮处于过热状态，凝结的物料就要继续被烧熔，而粘挂不住，时刻存在掉下的可能，不易形成窑皮。所以窑皮的形成过程中，温度不易过高，最好控制火焰、衬料、物料三者间的温度小些较好，但必须使物料能产生液相。

什么是熟料圈及其形成原理：

结在窑内烧成带与放热反应带之间的圈，称为后结圈或熟料圈，是回转窑内危害最大的结圈。熟料圈实际上是在烧成带末端与放热反应带交界处挂上一层厚窑皮。从挂窑皮的原理可知，要想在窑衬上挂窑皮就必须具备挂窑皮的条件，否则就挂不上窑皮。当窑皮结到一定厚度时，为防止窑皮过厚，就必须改变操作条件，使不断粘挂上去的窑皮和被磨蚀下来的窑皮量相等，这是合理的操作方法，而窑内的条件随时都在变化，随着料、煤、风、窑速的变化而改变。若控制不好就易结成厚窑皮而成圈。

在熟料煅烧过程中，当物料温度达到1280℃时，其液相黏度较大，熟料圈最易形成，冷却后比较坚固，不易除掉。在正常煅烧情况下，熟料圈体的内径部分，往往被烧熔而掉落，保持正常的圈体内径。如果在1250-1300温度范围内出现的液相偏多，往往生成妨碍生产的熟料圈，熟料圈一般结在烧成带的边界或更远，开始是烧成带后边的窑皮逐渐增长，逐渐长厚，发展到一定程度即形成熟料圈。严重时熟料圈的窑皮长度是正常窑皮长度的几倍。

二、形成良好窑皮的措施

1、配合好一、二次风，稳定窑尾温度、窑尾温度必须稳定，用稳定窑尾温度来控制窑内热

工制度，使窑操作处于最佳状态。

2、严格控制熟料粒度。回转窑熟料结粒始终保持均齐（多数在5-20mm），说明窑温或风、

煤、料、窑速配合较好。

3、缩小窑速快与慢的时间差。窑速过快或过慢（生料成分发生变化除外）表明操作上存在

失误，应采取措施争取主动保持窑内热工制度的稳定，防止KH值、n值高时提高窑温伤害窑皮。

4、控制二次风温与窑头温度不能过高或过低。二次风温过高或过低与窑内下料量的多少及

冷却机的效率有很大关系，应及时作出调整。