淺談影響窯皮的因素及解決措施
2007-02-05 00:00
1窯皮的作用
眾所周知，窯皮是由熟料或粉塵通過液相粘掛在窯襯上形成的具有一定厚度的物料層。它的作用主要有以下幾方面：
(1)保護燒成帶耐火磚，使耐火磚不直接受機械、高溫和化學(xué)侵蝕；
(2)儲存熱能，減少窯筒體向周圍的熱損失，提高窯的熱效率；
(3)作為傳熱介質(zhì)，當(dāng)窯皮在上部與高溫氣體接觸時，通過輻射或?qū)α鞯姆绞轿諢崃?；?dāng)窯皮在下部與物料接觸時，以傳導(dǎo)的方式傳熱給物料；
(4)由于窯皮的表面比較粗糙，它產(chǎn)生的阻力可以降低粉料的流動速度，延長物料在窯內(nèi)的反應(yīng)時間，使物料的物理化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，有利于熟料中各礦物的形成。
2影響窯皮形成的因素
窯皮的形成主要受物料的特性、窯襯的種類、窯內(nèi)溫度和窯內(nèi)火焰形狀等因素的影響。
2．1物料的特性
從熟料的三率值講，KH值高，C3S的含量就增多，C2S的含量相對減少，物料不易煅燒，形成的液相量就少，不易掛窯皮，反之則易掛窯皮；SM值大，煅燒溫度就高，形成液相量較少，窯內(nèi)不易結(jié)粒，不易掛窯皮，反之SM值太小時，液相量較多，燒成帶窯皮易掛易于脫落，就不能保持相對穩(wěn)定；IM值大時，熟料液相的粘度增大，物料難燒，但掛上的窯皮相對牢固，不易脫落。
2．2窯襯的種類
不同的耐火磚其性能各不相同，掛窯皮的性能也有很大的差異。就窯內(nèi)燒成帶用磚及其窯皮易掛性來講，目前國內(nèi)普遍認(rèn)可的是鎂鉻磚。我廠窯內(nèi)燒成帶現(xiàn)在使用的就是鎂鉻磚。
2．3窯內(nèi)溫度
窯皮的形成取決于窯內(nèi)的液相量，而液相的出現(xiàn)既與熟料三率值有關(guān)，又與窯內(nèi)溫度有關(guān)。適宜的窯內(nèi)溫度有利于物料的化學(xué)反應(yīng)，形成適量的熟料礦物，生產(chǎn)出合格的熟料，又能形成好的窯皮。一般認(rèn)為窯內(nèi)溫度在1 380～1 450℃較合適。
2．4窯內(nèi)火焰形狀
窯內(nèi)火焰形狀對回轉(zhuǎn)窯熱工制度的穩(wěn)定具有十分重要的作用，對保護窯體尤其是窯口和控制窯皮也有重要的意義。火焰形狀主要指火焰的長度、肥瘦和規(guī)整性等。一般來說，正常生產(chǎn)中希望得到的火焰形狀是活潑性火焰(見圖1)，即火焰的形狀、長短、黑火頭長短均較適宜，對熟料煅燒質(zhì)量、煤粉的燃燒效率最為有利。而長火焰對窯皮較為有利，但會使窯內(nèi)的熱量分散，形成厚窯皮，對熟料的燒成不好。太粗、太短、太急的火焰，溫度較集中，對熟料的燒成有利，但對窯皮的侵蝕損壞比較厲害
3．1原料成分不穩(wěn)定，有害成分含量高
我廠地處德州市西郊，臨近華能德州電廠，粉煤灰資源非常豐富，但由于當(dāng)?shù)貨]有石灰石資源，所需石灰石均由濟南長清、黃山店等地運入，因而進(jìn)廠石灰石品種較多，質(zhì)量控制非常困難。原料雖然經(jīng)過了預(yù)均化堆場、均化庫的均化，但是生料化學(xué)成分波動還是較大，對生產(chǎn)帶來了一定的影響，主要表現(xiàn)在預(yù)熱器系統(tǒng)頻繁堵料，窯尾煙室結(jié)皮堵塞，下料溜管結(jié)皮嚴(yán)重等，造成窯系統(tǒng)開停頻繁，窯內(nèi)溫度變化起伏很大，窯皮跌落，有害成分(氯、鎂)高，易長副窯皮和肥窯皮，有時發(fā)展成熟料圈，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)。我廠石灰石含MgO高達(dá)3．8％，熟料中C1一達(dá)0．032％。2003年11月
2004年5月，停窯17次，長達(dá)275 h，2004年10月
2005年1月，結(jié)圈6次達(dá)30h。
3．2火焰形狀及煤質(zhì)過好
生產(chǎn)中，燃燒器端部澆注料磨損嚴(yán)重(一般3個月)，時常造成燃燒器端口變形，引起火焰形狀變形，火焰碰撞窯皮而損壞窯皮及內(nèi)襯。2004年底，操作人員發(fā)現(xiàn)燒成帶前端窯皮跌落嚴(yán)重，簡體表面溫度直線上升，為防止大的事故發(fā)生，停窯檢查，發(fā)現(xiàn)燃燒器端口變形嚴(yán)重，外風(fēng)道上、下差值達(dá)5 mm.。
過好的煤質(zhì)在經(jīng)濟上是一種浪費，對工藝來說卻體現(xiàn)不出它的優(yōu)越性。由于它的揮發(fā)分和固定碳含量均較高，在高溫下燃燒激烈，火色發(fā)白，高溫集中，物料很容易起塊發(fā)粘而損傷窯皮，又容易造成放“過頭火”而打大慢車，冒黑煙，出黃料，破壞熱工制度的穩(wěn)定，造成大窯結(jié)圈。我廠使用原煤工業(yè)分析見下表1。
3．3產(chǎn)量控制不穩(wěn)
根據(jù)有關(guān)資料介紹，在同一條件下，投料量越大，窯內(nèi)主窯皮則越短，浮窯皮越少，即燒成帶也越短?！覐S為了追求效益，大幅度地提高產(chǎn)量(有時達(dá)到2 900T/D )，造成窯內(nèi)窯皮縮短(2004年底熱工標(biāo)定測定燒成帶窯皮只有16 m，而正常燒成帶窯皮長度在23
26 m之間)，影響到窯內(nèi)襯的安全使用。
4控制各方面因素，穩(wěn)定窯皮
4．1穩(wěn)定生料成分，控制熟料率值
針對石灰石品種較多，我廠采取交叉上料法上料(不同產(chǎn)地石灰石分開堆放，上料時交叉上料即上一車這個產(chǎn)地石灰石，再上一車另一個產(chǎn)地石灰石)，同時加強均化堆場、均化庫的均化效果?；炇乙布訌娫线M(jìn)廠化驗，對有害成分含量過高的采取退回措施。同時對熟料率值作適當(dāng)調(diào)整，使之更適合我廠原、燃料的特點，控制KH=0．90±0．02，SM=2．60±0．10，IM=1．6±O．10。
4.2加強工藝操作，穩(wěn)定產(chǎn)量
(1)加強對操作人員的技能培訓(xùn)，統(tǒng)一各班組操作方法，消除人為因素對系統(tǒng)熱工制度的影響。
(2)監(jiān)控窯主傳動負(fù)荷，出現(xiàn)變化及時分析及時解決。在正常喂料量下，窯主傳動負(fù)荷是衡量窯運行正常與否的主要參數(shù)，正常的窯功率曲線應(yīng)粗細(xì)均勻、無尖峰與毛刺，隨窯速度變化而改變。在穩(wěn)定的煅燒條件下，如投料量和窯速未變而窯負(fù)荷曲線變細(xì)、變粗，出現(xiàn)尖峰或下滑，均表明窯工況有變化，需及時調(diào)整喂煤量或系統(tǒng)風(fēng)量；如曲線持續(xù)下滑，則需高度監(jiān)視窯內(nèi)來料，必要時需減料減窯速，防止跑生料。
(3)時刻注意分解爐出口溫度及C，旋風(fēng)筒溫度。正常操作中，分解爐出口溫度一般在870±20℃左右，C，旋風(fēng)筒溫度為850～870℃，這兩個過程變量反映了人窯物料分解率高低和分解爐內(nèi)煤粉燃燒和ICaCO：分解反應(yīng)的平衡程度。用控制分解爐出口溫度、C漩風(fēng)筒溫度來實現(xiàn)預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)的穩(wěn)定。
(4)C1旋風(fēng)筒出口溫度和氧含量。正常操作中出預(yù)熱器系統(tǒng)的溫度應(yīng)為320～350℃，氧含量一般在2％～3％左右，這兩個參數(shù)直接反映了系統(tǒng)的拉風(fēng)量的適宜程度，操作時應(yīng)多加注意。
(5)窯頭罩負(fù)壓。正常條件下窯頭呈微負(fù)壓，一般在一60～一20 Pa，如其增大或減小，則需調(diào)整窯頭除塵風(fēng)機閥門開度，如其波動增大，曲線變寬，則需綜合窯功率及窯頭煤情況加以調(diào)整。實際上，在窯正常操作條件下，諸參數(shù)均已基本穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，操作人員要多看參數(shù)記錄曲線，看其發(fā)展趨勢和波動范圍，只有這樣才能提前發(fā)現(xiàn)故障隱患。一般條件下應(yīng)優(yōu)先考慮調(diào)整喂煤量和用風(fēng)量，每次調(diào)整在l％～2％之間，以保持熱工制度的動平衡。
(6)人爐三次風(fēng)溫與冷卻機一室篦下壓力。我廠正常條件下入分解爐三次風(fēng)溫≥850℃，篦冷機(富勒型厚料層冷卻機)一室壓力一般在4．5～5.4 kPa。一般通過調(diào)整篦床速度來穩(wěn)定冷卻機料層厚度，提高人窯二次風(fēng)溫和人爐三次風(fēng)溫。
4．3調(diào)整燃燒器，控制火焰形狀
我廠采用的是丹麥?zhǔn)访芩苟嗤ǖ廊紵?。生產(chǎn)中通過調(diào)整燃燒器內(nèi)外風(fēng)比例、位置來改變火焰形狀，保護窯皮。具體如下：
(1)風(fēng)量控制：一次風(fēng)量控制在燃燒用理論空氣量的12％左右。
(2)風(fēng)速控制：在水平管道內(nèi)的煤風(fēng)速度≥25～30 m／s，外風(fēng)出口風(fēng)速在70～100 m／s，內(nèi)風(fēng)風(fēng)速在80～120 m／s。生產(chǎn)中遇有特殊情況，可及時調(diào)整。
(3)內(nèi)、外風(fēng)比例的控制：為了保護窯皮，須合理控制內(nèi)、外風(fēng)比例。加大內(nèi)風(fēng)，火焰粗而短，易損傷窯皮；加大外風(fēng)，火焰細(xì)而長，有利于保護窯皮。生產(chǎn)中，考慮到窯內(nèi)溫度、燒成帶長度等因素，控制內(nèi)風(fēng)與外風(fēng)的比例為3：7，這樣既能有效地保護窯皮，又可以滿足窯內(nèi)溫度、熱力強度的要求。
(4)調(diào)整煤質(zhì)，穩(wěn)定產(chǎn)量。針對我廠使用的煤粉揮發(fā)分較高的特點，考慮選用揮發(fā)分控制在5％～l 7％的煤粉，并嚴(yán)格控制進(jìn)廠原煤水分不大于8％。同時為穩(wěn)定窯況，保護窯皮，嚴(yán)格控制熟料產(chǎn)量，力爭穩(wěn)定在2 750T/D
5結(jié)束語
窯皮是回轉(zhuǎn)窯的重要組成部分，它在熟料的煅燒中起著重要的作用。只要我們在生產(chǎn)中認(rèn)真觀察，勤于總結(jié)，就能掌握本廠窯皮的變化規(guī)律，及時調(diào)整操作方法，穩(wěn)定窯內(nèi)狀況，使之處于動態(tài)平衡中，就能保證回轉(zhuǎn)窯處于“高效、優(yōu)質(zhì)、低消耗”的最佳運行狀態(tài)。目前，窯皮保護在我廠已得到重視，而窯內(nèi)襯的使用周期也隨之延長，從最初的6個月延長到目前的13個月。
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