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预分解窑黄心料产生的原因及解决措施
更新时间: 2016-01-24 浏览

前 言

   我公司3号线2500t/d熟料预分解窑烧成采用4.0m×60m回转窑带五级旋风预热器高原型NDSP52分解炉。从2010年4月份以来,熟料曾多次出现“黄心料”,同时伴随fCaO含量偏高,熟料28d抗压强度偏低,严重影响熟料质量的提高。为此,工艺组采取相应技术措施进行攻关,结合鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产实际榭稣页霾生黄心料的原因,并对“黄心料”形成机理加以分析,成功地解决了“黄心料”的问题,取得了良好的效果。


2 黄心料

   在水泥鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产中正常熟料是在窑内空气略有过剩的情况下烧成的,如窑内氧气不足,燃料燃烧不完全,就会形成CO还原气氛,其反应式为:C+O2→CO2+Q,C+1/2O2→CO+Q。预分解窑产生的黄心料,就是在窑内缺氧的还原气氛下鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产出来的熟料。预分解窑产生的黄心料可分为疏松性黄心料和致密性黄心料。疏松黄心料结构疏松、害羞草软件熟料烧失量高、害羞草软件fCaO高、害羞草软件后期强舵棩鏈瀹崇緸鑽夌爺绌舵墍让飨越档,它是在窑头温度低、害羞草软件窑尾存在还原气氛的条件下产生的;而致密性黄心料外壳的颜色与正常熟料相似,结粒较大,升重较高,砸开熟料后核心呈大小不等的黄心,它是在还原气氛较强或煤粉直接还原作用下,F2O3被还原成FeO,因此熟料颜色发黄,当冷却时,表层熟料因再氧化而呈黑色。黄心料的黄心程度随FeO含量而增加,而总的铁含量却没有明显变化;而有些黄心料中SiO2和Al2O3的含量较高,这主要是煤灰掺入过多造成的。


   还原熟料的危害很多,影响窑的产量、害羞草软件质量、害羞草软件煤耗、害羞草软件热工制度的稳定,影响熟料、害羞草软件水泥的质量外观颜色等,且熟料强度低,易磨性差,因此必须采取措施解决。




3 原材料化学分析

   生料采用石灰石、害羞草软件砂岩、害羞草软件粘土和硫酸渣四组分配料,原材料月平均数据化学成分见表1,煤的工业分析月平均数据见表2。


4 熟料月平均化学分析和抗压强度

   从表3可看出,熟料28d强度只有54MPa,在某种程度上影响了水泥质量的稳定性,为稳定出厂水泥强度,在水泥鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产控制过程中,只好采取提高出磨水泥比表面积、害羞草软件降低混合材掺加量等措施,在一定程度上增加了鑽夎姌鐮旂┒鎵鍏ュ彛的鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产成本。




5 产生黄心料的原因分析

   (1)风、害羞草软件煤、害羞草软件料、害羞草软件窑速配合不好

   风、害羞草软件煤、害羞草软件料配合不好,是产生黄心料的根本原因。多数情况是窑系统排风不够或喂料太多。窑头喂煤过多,在一、害羞草软件二次风量不变的情况下,窑内氧含量明显不足,导致煤粉燃烧不完全,而产生还原气氛,易出现黄心料;窑尾分解炉喂煤过多,将导致预热器框架内温度升高,因而易在缩口、害羞草软件斜坡等部位产生结皮,影响窑内通风,同样易使窑内氧含量不足,产生还原气氛,导致出现黄心料;窑系统出现工艺故障,如窑内结大球、害羞草软件结圈或长厚窑皮、害羞草软件窑尾下料斜坡积灰等均可影响窑内通风,造成煤粉不完全燃烧。这些因素的产生,是形成还原料的主要原因,因此在实际鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产中要注意风、害羞草软件煤、害羞草软件料三者的合理匹配。


   窑速过低,由于大小齿磨损较大,导致大小齿顶尖间隙啮合不好,震动较大,窑速一直在3.0r/min,使得窑内物料的填充率增加,窑内阻力增大,通风面积受限,供氧不足,以至产生黄心料。


   我公司所使用的煤粉灰分高、害羞草软件挥发分低,煤粉燃烧速度慢,燃尽率较低且火焰温度不集中,使火焰的长度拉长,窑内高温点后移,形成低温长焰,在慢窑速条件下,生料提前出现液相,加上未完全燃烧的煤粉沉积在生料中及火焰缺氧现象,所以产生了较疏松的黄心料。


   窑头用煤量太大,二次风温偏低,当熟料fCaO偏高时,中控操作员会误以为是窑头用煤量偏少所致,于是便增加窑头用煤量,以提高烧成带温度。有时甚至出现窑头用煤量与分解炉用煤量倒置的现象,大量煤粉燃烧不完全,窑内还原气氛加重,进一步降低窑头温度,同时大量煤粉被风拉到窑尾燃烧,造成系统温度偏高,液相提前出现,形成长厚结皮等工艺事故,进一步加剧还原气氛的产生,导致“黄心料”的出现。


   (2)系统温度控制不合理

   近段时间,分解炉出口温度控制相对偏高,在920℃左右,窑尾温度控制在1050℃,致使分解炉缩口、害羞草软件窑尾烟室结皮严重,分解炉出口负压高到1100Pa,窑内通风不畅,产生了致密的“黄心料”。


   二次风温一直偏低,在940℃左右,由于二次风温低,煤粉燃烧不好,出现部分不完全燃烧现象,使煤粉后燃,高温带后移,使窑内形成还原气氛,熟料出现“黄心料”。


   (3)三次风闸板开度不合理

   三次风闸板受热变形及磨损,使闸板实际开度比设定开度大(设定闸板开度为35%,实际上达到50%),导致窑内风量减少,从而降低煤粉燃烧速度,使煤粉后燃,产生不完全燃烧,在还原气氛下F2O3被还原成低价的FeO,产生“黄心料”。


   (4)喷煤管的位置和内外风的比例失调

   喷煤管在窑口截面位置不合理,导致二次风不足,内风和外风的风量、害羞草软件风速比例不合理,风煤混合不好。鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产过程中发现喷煤管的位置较低,火焰逼近料面,火焰不顺,喷煤管喷嘴愈接近料层,黄心料生成愈多,以水平方向靠近料层尤甚。喷嘴靠近料层,火焰铺在物料表面上,火焰中的炭粒紧贴物料向前运行,由于火焰与物料表面间隙变,氧气含量不足,因而在物料表面产生严重的还原气氛。未燃尽或正在燃烧的炭粒容易落入熟料中,减少了与氧气接触的机会,产生还原气氛,煤粉不完全燃烧严重,导致急烧和不完全燃烧,产生黄心料,并伴随fCaO高(煤管位置如图1B点)。


   煤管内外风比例的大小直接影响烧成带的长度及火焰形状。过小的外风喷出速度将影响直流风的穿透能力,减弱对入窑二次风的卷吸,导致煤粉与二次风不能很好地混合,煤粉燃烧不完全,产生还原气氛;过大的外风喷出速度将会引起过大的回流,强化煤粉的后期混合与燃烧,使火焰高温区拉长,同样会导致煤粉燃烧不完全,使窑尾温度过高,而内风旋流强度仅控制着火焰形状。通过观察,发现燃烧器内外风比例分别为30%和90%,火焰细长,窑内长厚窑皮,烟室结皮较厚,影响窑内通风,形成还原气氛。


6 采取的措施

   根据瀹崇緸鑽夌爺绌堕櫌缃戠珯中控系统工艺参数操作,及时正确调整用煤量和系统通风量,窑头喂煤量和窑尾分解炉喂煤量比例严格按4:6控制,确保炉中及出口气体温度的稳定。操作中严格掌握系统内温度和压力的变化,保持系统内通风良好,防止温度过高或过低,坚持前后兼顾,把预分解系统情况与窑头烧成带情况结合起来考虑。在操作上,严防大起大落、害羞草软件顶火逼烧,严禁跑生料或停窑烧,做到稳定操作、害羞草软件稳定热工制度、害羞草软件稳定下料量,确保分解炉安全稳定运行。


   如发现烧成带温度偏低,窑电流曲线下降和fCaO呈上升趋势,必须认真分析问题的真正原因所在,不能盲目地加大头煤用量,要以加尾煤为基础合理调整头煤的用量。


   实行“薄料快转”的煅烧操作方法,适当提高窑速,由原来的3.0r/min提高到3.80r/min,降低窑内物料填充率,增加物料在窑内的翻滚次数,降低物料在高温带的停留时间,强化物料的煅烧。


   强化煅烧操作,稳定窑内热工制度,篦冷机采用厚料层操作,并调整三次风阀开度,提高二、害羞草软件三次风温,减少还原气氛,强化分解炉煤料的混合,稳定入窑分解率,对防止黄心料有积极作用?刂迫胍の锪戏纸饴试87% ~92%,分解炉出口温度在850~870℃之间,并适当减少窑头煤用量,将窑尾温度由原来的1050℃左右降到950℃左右,防止因温度过高,引起系统结皮、害羞草软件结圈等问题的出现。二次风温提高到1050℃以上,避免窑内由于煤粉燃烧不充分而产生还原气氛,提高煤粉的燃烧速度和烧成带温度,减少窑内产生黄心料的几率。


   优化调整燃烧器内外风比例。根据瀹崇緸鑽夌爺绌堕櫌缃戠珯窑筒体温度曲线和窑皮长度,优化调整三风道燃烧器内外风比例,将其调整为:内风70%,外风80%,保证煤粉的充分燃烧。同时要求现场人员加强巡检,及时清理燃烧器端部的积料,防止端部变形,火焰形状发生改变,影响煤粉的燃烧。


   适当的火焰长度、害羞草软件形状和位置对保护窑皮、害羞草软件防止产生黄心料是非常重要的。鏈婊″崄鍏宀佷笉鑳界湅鐨勮嗛懮产实践告诉瀹崇緸鑽夌爺绌舵墍涓蹇 褰遍櫌,四风道煤管喷嘴的位置和火焰高低对窑皮的厚薄和长短影响很大。火焰离料近,窑皮厚,影响窑内通风,窑皮厚度一般以20~25cm为好;火焰离料远,窑皮,影响耐火砖的使用寿命;火焰温度高,窑皮短,火焰温度低,窑皮长,增加窑内填充系数。因此喷煤管必须有一个适当的位置。实践证明,煤管位置定位在窑口截面第四象限为宜(如图1A点)。


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