新型干法窯結蛋的原因及對策
原因分析
對結蛋熟料進行了化學及巖相分析,結果發(fā)現(xiàn),結蛋熟料的燒失量較高,所取4個樣品中,燒失量最高達7.64%,最低為3.58%;對該熟料巖相分析,發(fā)現(xiàn)結蛋熟料中C3S礦物較少,基本上全是C2S礦物;fCaO也較高,約在5%~6%。
從理論上分析,在水泥生料未出現(xiàn)液相之前,C3S不會大量生成。到達最低共熔溫度(硅酸鹽水泥熟料在通常煅燒制度下約為1250℃)后,開始出現(xiàn)液相。在高溫液相中,C2S和fCaO都逐步溶解于液相中,以Ca2+離子擴散與硅酸鈣離子、C2S反應,形成硅酸鹽水泥的主要礦物C3S。其反應式如下:C2S+CaO→C3S,隨著溫度的升高和時間的延長,C3S的晶核不斷形成,小晶體不斷長大,發(fā)育成良好的阿利特晶體。
由以上化學、巖相分析結果,結合熟料C3S的形成分析,我們可以判斷,熟料大蛋在燒成帶之前已經形成。依據物料成球理論,這時熟料結蛋就有兩個必備條件:一是窯尾、窯中出現(xiàn)低溫液相且過渡帶液相量較高;二是在窯尾、窯中要有蛋核產生。
1. 低溫液相的出現(xiàn)及液相量偏高
1.1原、燃材料中有害成分偏高
我們對結蛋熟料進行了有害成分分析:取結蛋熟料樣品兩個,同時取正常樣品一個,編號為I、II、III,分別進行了K2O、Na2O、SO3及Cl-的檢測,。通過數(shù)據可以看出,結蛋熟料中K2O、Na2O、SO3及Cl-含量,特別是K2O和Cl-含量比正常熟料要高出許多。其有害成分的來源主要為原料和燃料,原燃材料中的有害成分在高溫下?lián)]發(fā),并隨窯氣流向窯尾移動。在物料向窯頭運動的過程中隨著窯內溫度與氣氛的變化,有害成分在窯系統(tǒng)中不斷富集,使生料在低溫下形成低共熔物質并隨溫度逐漸升高而形成低溫液相。
?。保?nbsp;窯內還原氣氛嚴重,進入9月份以來,窯系統(tǒng)內部還原氣氛嚴重,熟料黃心料較多。經過分析,主要有以下幾個方面的原因:
?。ǎ保┮蛏暇瘞斓脑?,導致入窯生料稱重倉倉重不穩(wěn)定,致使入窯生料喂料波動較大,最大波動在30t/h。由于中控操作員在喂煤上存在著與喂料波動的滯后性,使分解爐、末級下料管及窯尾煙室溫度偏高,導致上述部位結皮嚴重,影響了窯內的通風。
?。ǎ玻楸WC熟料的煅燒,中控操作員往往采用猛加頭煤,頂火逼燒的處理方法,嚴重時甚至出現(xiàn)了頭尾煤的倒掛,這樣煤粉的燃燒不完全,造成后燃燒現(xiàn)象的出現(xiàn),使窯皮過厚過長,更加重了窯內還原性氣氛。
?。ǎ常┯捎谌敫G生料KH值過低,鐵、鋁含量增高,煤粉中的灰分增加,操作參數(shù)不合理等諸多因素的出現(xiàn),導致窯系統(tǒng)結后圈嚴重。
?。ǎ矗榧訌娛炝系腻憻?,中控操作員采取降窯速的處理方法,使窯速長時間維持在2.8~3.0r/min,窯內物料的填充率過大,也影響了窯內的通風,增大了窯內的還原氣氛。
在這種高還原氣氛的作用下,多種共熔物中的部分Fe2O3轉變?yōu)椋疲澹?,進一步降低了共熔礦物的軟化溫度而提早出現(xiàn)液相。
?。保?nbsp;進廠煤的質量較差且波動較大 由于煤炭供應緊張,造成了進廠煤的質量較差,煤灰分較高且波動較大,入窯煤粉的灰分在18%~27%之間波動,灰分最高達到了30%以上。這樣物料在煅燒中煤灰的摻入量較高,同時由于煤均化不好,煤灰的波動較大,造成生料率值的調整與煤灰的變化存在滯后性,造成部分時段的熟料KH值偏低,降低了物料的熔融溫度,過早出現(xiàn)液相。
?。保?nbsp;熟料中MgO的含量偏高
在熟料煅燒時,MgO有一部分與熟料礦物結合成固熔體并熔于玻璃相中,故熟料中含有少量的MgO,能降低熟料的燒成溫度,增加液相的數(shù)量。9月份以來,受石灰石礦山開采及供應量的影響,我公司石灰石中MgO的含量較以前偏高近1.0%,從而增加了熟料中的液相量。
1.5熟料KH及SM值控制偏低進入9月份以來,我公司熟料率值一直偏低控制,其中KH值按0.90±0.02下限控制,SM值按2.60±0.1控制,這樣導致了熟料化學成分中鋁、鐵含量的增加。由液相量計算公式L=3.0A+2.25F+M+R可以看出,熟料KH值及SM值降低,必然增加熟料煅燒過程中的液相量。同時熟料硅酸率偏低,也容易導致結粒偏大。
2 結蛋熟料蛋核的形成
?。玻狈纸鉅t、煙室結皮及后窯皮的脫落
如上述分析,原燃材料中有害成分的增加以及喂料量、喂煤量的不穩(wěn)定等因素會增加分解爐及煙室的結皮,長后窯皮。隨著溫度的變化以及一些人為的清堵等原因,會導致結皮及窯皮的脫落,這些脫落的結皮及窯皮進入窯內,形成蛋核。
?。玻?nbsp;窯內結后圈
由于窯內結圈嚴重,物料在入窯后受到了阻擋,大量物料積聚于結圈附近,在窯旋轉筒體的帶動下,物料在結圈處形成翻滾,再加上低溫液相的出現(xiàn),極易造成生料結球,形成蛋核。
?。玻橙敫G生料喂料不均
由于我公司入窯生料喂料系統(tǒng)的波動較大,易導致大股低分解率的生料竄入窯內,在低溫液相出現(xiàn)的情況下,隨著物料的翻騰,易結大球,形成蛋核。
?。步鉀Q措施
(1)嚴格控制進廠原、燃材料質量,加強預均化
針對上述分析,加強了進廠原、燃材料的質量管理,制定了嚴格的原、燃材料質量標準及驗收規(guī)定,特別是對原、燃材料的有害成分進行了嚴格的限制:規(guī)定進廠原煤的全硫不大于0.8%,煤灰分控制在20%以內,揮發(fā)分大于28%;嚴格控制原材料的堿含量及氯離子的含量,確保入窯生料堿含量控制在0.40%以下,氯離子含量嚴格控制在0.015%以內;嚴格控制進廠石灰石中氧化鎂的含量,確保進廠石灰石氧化鎂控制在2.0%以內;加強了原燃材料的預均化,確保了原燃材料的質量穩(wěn)定。
?。ǎ玻┙y(tǒng)一認識,優(yōu)化操作,穩(wěn)定入窯生料的喂料,減少結皮、結圈現(xiàn)象的發(fā)生,降低窯內還原氣氛。
?。後槍χ锌夭僮鲉T操作手法不一致的問題,統(tǒng)一了各班操作員的操作思路,統(tǒng)一行動,穩(wěn)定窯系統(tǒng)熱工制度;
b通過對生料均化庫下料裝置進行檢修,穩(wěn)定了稱重倉的倉重,減小了入窯生料的波動,由過去的30t/h降低到3~4t/h;
c對操作參數(shù)進行了優(yōu)化。加強篦冷機操作,提高二、三次風溫,降低頭煤比例,減少還原氣氛;強化分解爐煤料的混合,穩(wěn)定出爐溫度,穩(wěn)定入窯生料的分解率。
d降低煤粉的細度及水分指標,分別由小于12%、小于2%調整為小于6%和小于1%;改進噴煤系統(tǒng),加速風、煤的混合,保證煤粉的完全燃燒;控制一定的火焰長度,保持燒成帶有足夠的火力,加速煤粉的燃燒,并保持穩(wěn)定,確保物料預燒好。以上措施的實施,減少了結皮、結圈現(xiàn)象的發(fā)生,提高了窯內的通風,降低了還原氣氛。
(3)適當提高了熟料配料方案中的KH及SM值,減少液相粘度和總量,防止液相的過早出現(xiàn)。根據窯系統(tǒng)的實際狀況,將KH值由0.90±0.02下限控制提高到0.91±0.02,SM值由2.60±0.1提高到2.85±0.1,液相量由原來的26.1%降低到24.3%,同時隨著KH及SM值的提高,也有效預防了液相量的提早出現(xiàn)。
?。ǎ矗┨岣哌M廠原煤取樣的代表性,對均化庫原煤質量做好預測,根據入窯煤粉的質量情況,及時調整入窯生料的率值指標,優(yōu)化煤、料的配合,減少生料率值的調整與煤灰的變化之間的滯后性。
(5)適當提高了窯速,由原來的2.8~3.0r/min提高到3.5~3.7r/min ,降低了熟料結粒較大的幾率,同時也強化了物料的煅燒。
?。?nbsp;取得的效果
通過以上措施近兩個多月的實施,窯內結蛋的狀況得到了極大的改善,自10月份以后,沒有出現(xiàn)過窯內結蛋的現(xiàn)象,熟料的產質量也恢復到9月份之前的正常水平,提高了公司的效益和質量信譽,取得了良好的效果。
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