熟料煅烧中的有关问题的解析

1、前结圈的形成
在正常煅烧条件下,物料温度为1350～ 1450℃,液相量约为24%,其粘度较大。当熟 料离开烧成带时,液相开始冷却,进入冷却带的 液相已基本固化。在烧成带和冷却带的交界 处存在着较大的温差,窑口物料温度高于窑皮 温度。当熟料进入冷却带时,带有液相的高温 熟料覆盖在温度较低的末端窑皮上,就会很快 粘结、越粘越厚,最后形成前结圈。
六、水泥回转窑结圈的预防和处理
前结圈(窑口圈) 对煅烧的影响 部位
前结圈不高时,对煅 烧操作影响不大,尚可增 加烧成带料层厚度,延长 物料在烧成带停留时间, 减少烧成带向窑前辐射 散热。 当前结圈结高时,既 影响看火操作,又影响窑 内通风及火焰形状,大块 熟料滚不出来,易损烧成 带窑皮及衬料。
后结圈(熟料圈) 部位 对煅烧的影响
(3)确定经济合理的产量指标,采用薄料快 转操作,对防止回转窑结圈是一个有利措施。
结圈大都在窑产量较高时形成的,往往都 是由于增加窑产量的条件超过所规定的最高抽 风能力,而造成燃料不完全燃烧的缘故。当窑产 量增加到一定限度之后,用煤量增加,煤灰大量 沉落,窑内还原气氛浓厚,操作上必然拉大排风, 窑内气流速度增加,火焰拉长,液相提前出现,就 容易形成熟料圈。
(2)当窑内厚长窑皮处理不当或不及时而导致周期 性快、慢车加重,使厚窑皮发展形成熟料圈时。首先要 确定圈的位置和厚度及圈后积料情况。然后减少喂料 量,一般减少到正常喂料量的70%～80%。提高火焰温度, 加强预烧,逐渐加快窑速,保持窑的快转,卸出圈后部分 积料。待圈后积料减少时 , 可将喷煤管伸入窑内 , 适当 抬高喷煤嘴,使火焰的高温区移向圈体处。此时排风不 宜加得过大,防止火焰温度降低。烧4～5h后,再将喷煤 管拉出烧 , 这样反复处理 , 使圈体受温度变化而垮落。 在处理熟料圈时 , 要适当改变原料成分 , 减少物料中的 液相量,适当改变煤的配合,采用高挥发物,低灰分的煤, 保证煤粉完全燃烧,以防圈的发展。
0
不同硫酸盐饱和度下的熟料颗粒分布
颗粒含量（%）
20 40 60 80 100 0 5 10 熟料粒径（mm) 15 20
67%硫酸 盐饱和度 140%硫酸 盐饱和度

增加液相量和降低液相粘度固然有利于煅烧，但硫酸碱又 降低了液相的表面张力，其结果虽然是改善了熟料颗粒的 可浸润性，却降低了颗粒之间的粘着力。粘度和表面张力 的降低，使熟料颗粒结构疏松，物料在窑内滚动时难以形 成较大颗粒，或形成了也会由于多次滚动而散开，产生大 量细粉料。过高的硫酸盐饱和度或过高的硫酸碱含量，便 会在窑中产生过多的熟料细粉料，另外还增大了SO2的排 放量，易结皮和结圈，熟料中碱含量增大，快凝，需水量 大，对水泥的可储存性、和易性和强度都有不利影响。窑 内硫的循环量高，也易造成周期性的飞砂料。水泥生产应 该重视原料尤其是燃料带入的硫量，控制硫酸盐饱和度 40%～70%之间，这是获得适当的熟料结粒所不可缺少的 措施。
（三）、结圈的处理
1、前结圈的处理

①圈位距下料口较远
形成的原因 处理措施
部位 距 下 料 口 较 远
窑皮情况较好、 煅烧正常、高温带 可不关排风、不减少 位置合适、喷煤管 喂料量,只要拉出喷煤管就 长时间在里边时结 可以烧掉。 的圈。
①圈位距下料口较近
部位 形成的原因 处 理 措 施
一是不减喂料的操作。
外循环
液相量 增 大
促进
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挥 发 R 2O 性 CI组 SO3 分
高温带 挥发
富集
蛋
煤粉的不完全燃烧：
富集
降低液 相出现 的温度
加 剧
煤粉 的不 完全 燃烧
窑 尾 下一级筒
二次 燃烧 液相提 前在窑 尾出现
蛋核
二、预分解窑结蛋的防止措施
(1)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%，Cl-＜ 0.015%，煤中SO3＜3.5%。
七、蓖冷机堆“雪人”的原因分析
煤不完全燃烧 煤嘴偏料太多 窑前温度过高
熟 料 结 粒 不 均 过 细
产 生 离 析 细 料 集 中
阻 止 高 压 风
熟料温度高、发粘 熟 料 温 度 高
“雪人”
熟
料
发
粘
铝率过高
熔剂矿物 熔点变高
延迟液 相出现
八、熟料粉化的原因及防止措施 (一)、熟料粉化的分类：
a、出窑后立即粉化； b、放置一段时间后粉化；
却 烧 带 成 的 带 交 和 界 冷 处
热 烧 反 成 应 带 带 与 之 放 间
严重熟料圈的窑皮 长度有的甚至长出正常 窑皮长度的几倍。也是 回转窑内危害最大的结 圈。
（一）、结圈的形成：
在熟料煅烧过程中,生料在1200℃左右出现 液相,在1250℃左右液相粘度开始变小,液相量 增加,由于料层覆盖温度突降,加之筒体表面散 热,液相在窑壁上凝固下来,形成窑皮。 该温度条件及区域内若熔化和固化的过程 达到平衡,窑皮就不会增厚。当熔化的少固化的 多 , 其厚度增长到一定程度 , 即形成圈。当衬料 与物料的温差大时 , 在足够液相的条件下 , 圈体 越结越厚。
高IM 易 结 圈
C3A含量高,液相粘度大。
(2) 降低煤粉细度,加强风煤混合,消除 不完全燃烧。 煤粉细度粗,着火速度慢,燃烧时间长,火焰 的热力分散。在二次风量不足通风不良的情况 下,物料预烧不好。一次风量不足,风速、风压 减小,风煤混合不好,容易产生不完全燃烧形成 还原焰。同时在烧成带产生大量CO,使物料中部 分氧化铁被还原成氧化亚铁,形成FeO· SiO2低熔 点的化合物。而FeO· SiO2液相在1100℃左右能促 使硅方解石的形成,而硅方解石在1180～1220℃ 的液相形成,最容易使烧成带液相提前出现,将 未熔的物料粘结在一起,造成结圈。
有害组分 循环富集 硫碱比 失 调 局部温 度过高 外来物造 成的堵塞
漏
风
外 漏 风
喂 料 量 的 波 动 窑灰不均 匀 掺 入
结 皮 堵 塞
五、防止结皮堵塞的措施




1)减少或避免使用高硫和高氯的原料，这是减少 结皮的前提。 2)如过量的硫和氯难以避免，建议丢弃一部分窑 灰，以减少有害组分的循环。 3)采用旁路放风系统 。 4)避免使用高灰分及灰分熔点低的煤。 5)采用新型耐火材料，即在容易结皮的部位使用 抗结皮的耐火材料。 a:含ZrO2的耐火材料 ；b: 含石墨的耐火材料 。
二是减喂料的操作。
适当减少喂料量,减少二次风量,当尾温偏低 时,将喷煤管拉到最外,待预烧较差的物料进入烧 成带后,即可缩短火焰强制煅烧,使前结圈强火烧 掉。此种方法是在拉出喷煤管无法烧到时被迫进 行的。由于喷煤管拉出过多,加上生料很近,黑火 焰很短,不可能维持正常火焰形状,操作中更要注 意来料变化,加强勤看。
十、造成熟料中f-CaO含量高的原因 原料：生料均化差、生料细度大
配料： SM太高、KH太高 煤质：灰分高、细度大、水分大、发热量低
煅烧： 料层过厚或短焰急烧、煅烧温度不够 喷煤管位置太底、物料预烧不好、 结圈、掉窑皮
十一、熟料立升重与f-CaO的关系
一般情况下，立升重太低，说明熟料欠烧；立升 重太高，说明熟料过烧。正常生产情况下。熟料的立 升重与f-CaO的含量存在一定范围的反比关系，即立升 重高，熟料的f-CaO含量低。 有时也会出现立升重高f-CaO高，立升重低f-CaO 低的不正常现象。这是因为，立升重只能反映熟料的 烧结情况，而不能反映熟料f-CaO吸收反应的完善程度， 所以熟料立升重只能反映熟料质量的一共方面，而不 能说明熟料质量的整个实质。 由于影响立升重的因素和影响f-CaO的因素并不完 全相同，且比较复杂，所以立升重与f-CaO的关系也不 是固定不变的。
2、熟料圈的形成
在熟料煅烧过程中,当物料温度达到1280℃ 时,其液相粘度较大,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1250～1280℃温度范围内出现 的液相量偏多,往往形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。严重熟料圈的窑皮长度有 的甚至长出正常窑皮长度的几倍。
1、前结圈的处理
一般采用冷热交替法处理,烧远圈时以冷 为主,烧近圈时以烧为主。 (1) 当窑内窑皮长得长而厚或有轻度圈 根时,将喷煤管偏外拉出,移动燃烧带位置, 降低结圈部位温度,改变煤灰沉落位置,使厚 长的窑皮逐渐垮落。调整风煤配合,加速煤 粉燃烧,使高温带两端低温部分不拖长,防止 圈根继续成长。
当来料偏少时将喷煤管拉出,同时提高二次风 温和风量,尾温偏下限控制,提高烧成温度,使烧成 带前移,火点落在圈位上,逐步烧掉。操作中要及 时加减煤量,掌握来料多少和火焰变化情况,发现 火焰伸长或压缩要及时调整,防止损伤窑皮及轻 烧品出窑。
距 下 料 口 较 近
窑皮情 况不好,火 焰过长,喷 煤管长时间 在外边时结 的圈。
(4)调整配料方案,建议采用“两高一中” 方案,即KH=0.87～0.90,n=2.4～2.6,P=1.4～ 1.6。 (5)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。 操作中掌握窑速稳中求快(3.0～3.5r/min)。
粉 化
C2S多
生料过粗 固相反应不完全
(四)、放置一段时间后粉化原因：
①硫化亚铁水化 ②石灰的消解
原料中硫高+还原气氛
FeS + H2O Fe(OH)2
体积增加38%
f－CaO + H2O Ca(OH)2
体积增加97.9%
九、飞砂料形成机理
（1）、配料不当，硅酸率过高，液相量偏少。 （2）、硫酸盐饱和度过高降低了液相粘度和 液相表面张力。 （3）、还有欠烧、火焰形状不当、窑热工制 度不稳定、短焰急烧、物料特性波动大、 难烧的SiO2含量高等等。
三、黄心熟料形成的主要影响因素
从根本上讲，黄心熟料生成是由还原气氛引起的，因此， 凡引起还原性火焰的原因，也是产生黄心熟料的因素。
影响因素 煤耗 Fe2O3含量 窑内料层 熟料容重
数量
黄心率
熟料结粒 CaO含量 煤粉细度 喷煤嘴
愈粗 愈接近料层
愈多 愈多
四、预分解窑结皮机理分析
内 漏 风
煤粉的不 完全燃烧
(二)、粉化熟料的颜色：
一般呈灰黄色、棕色、灰白色。
(三)、出窑后立即粉化原因：
这种粉化是由于β -C2S在低于500℃的
温度下发生晶体转变生成了γ - C2S，体积
膨胀10%所致。
产生这种晶体转变的主要原因：
产生这种晶体转变的主要原因：
KH低 窑内结大块
C2S多
熟料冷却差 煤粒过粗
煤灰分高
窑内温度低 石灰石结晶硅多 粘土含砂量太高
3、熟料圈的种类
（二）、结圈的预防
(1) 选择适宜的配料方案,稳定生料成分, 提高煅烧操作水平。
生料率值 结圈情况 煅烧情况
其
它
高KH、高SM 不易结圈
低KH、低SM 易 结 圈
很困难
难控制 易 烧
对保护窑皮和熟料 质量不利。 烧结范围窄,液相量 多,结粒粗。
高KH、低SM 不易结圈 低KH、高SM
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水泥制造基础知识
——熟料煅烧中的有关问题的解析
二OO五年十一月
一、预分解窑结蛋机理分析
大 蛋 形 成 的 条 件
生料、燃料有害成 必要条件： 分含量高 煤粉的不完全燃烧 充分条件 ：
其它条件：
配料方案不合理
入窑生料成分均匀性差
有害成分的循环：
内循环
液相开始 出现的温 度降低
促进