預(yù)分解窯結(jié)球的判斷與處理

　　我公司5 000t/d生產(chǎn)線于2006年點火投料，至2008年底運行基本正常，2009年卻多次發(fā)生料球卡死破碎機事故，不得不止料處理。本文介紹我公司預(yù)分解窯內(nèi)結(jié)球的判斷與處理。

　　1 結(jié)球情況
　　從2009年4月份開始，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)多次出現(xiàn)結(jié)球現(xiàn)象，窯主電動機電流發(fā)生較大波動，有時幾乎達到設(shè)定的跳停值，操作員不得不減料或者減煤來降低窯內(nèi)負荷和煅燒溫度，造成熟料質(zhì)量發(fā)生波動。多次因發(fā)現(xiàn)不及時或處理不當(dāng)使料球在窯內(nèi)越結(jié)越大，進入篦冷機后，將破碎機卡死。表1為2009年4-12月的結(jié)球情況。

表1 2009年結(jié)球情況

　　2 原因分析
　　2.1 石灰石中Mg0含量高
　　2009年4月份，我公司東部石灰石礦山開采進入高鎂區(qū)，而西部礦山由于受剝離量的影響，不能正常投入使用，造成石灰石中Mg0含量超過內(nèi)控指標，熟料中Mg0含量由正常生產(chǎn)時的(2.8±0.2)%升高到4.5%，這是4月份結(jié)球的主要原因。

　　2.2 開停窯頻繁，安全運轉(zhuǎn)周期短
　　2009年4～12月設(shè)備運轉(zhuǎn)率和安全運轉(zhuǎn)周期見表2。

表2 2009年運轉(zhuǎn)率和安全運轉(zhuǎn)周期

　　從表2中看出，8月和11月運轉(zhuǎn)率均低于75％，其他月份的運轉(zhuǎn)率都在92％以上，這兩個月恰恰也是結(jié)球次數(shù)最多的兩個月，分別為65次和68次。特別是11月份，系統(tǒng)止料次數(shù)達到16次，安全運轉(zhuǎn)周期平均只有1.94d。開停窯頻繁，系統(tǒng)熱工制度波動大，是造成8月和11月結(jié)球的主要原因。

　　3 結(jié)球的判斷方法
　　3.1窯內(nèi)判斷
　　3.1.1 窯主電動機電流
　　當(dāng)窯內(nèi)有球時，主電動機電流的波動會出現(xiàn)不同程度的增大。同時由于料球位置的不同，在電流趨勢上也會有不同的表現(xiàn)形式，見圖1。

圖1  四種不同情況下的窯主電動機電流變化趨勢

　　1)正常生產(chǎn)
　　正常生產(chǎn)時，由于窯皮厚薄均勻一致，煅燒正常，窯主電動機電流曲線軌跡窄且波動小，高低電流平均相差220A。

　　2)窯內(nèi)有球
　　當(dāng)窯內(nèi)有球時，物料運動受阻，有時會出現(xiàn)周期性的波動。燒成帶料少時，物料結(jié)粒粗大，熟料升重高而fCa0含量低；料多時，塊、粉混合，雖然熟料升重變化不大，但fCa0含量常常超出控制范圍。操作員為了保證fCa0合格率，習(xí)慣采用增加頭煤用量，或者提高入窯物料分解率，來維持較高的燒成溫度，即使球后煅燒不完全的物料進入燒成帶，燒成溫度也不至于下降很多。所以電流曲線軌跡很粗，球越大，此現(xiàn)象越明顯。圖1b為2009年10月14日窯內(nèi)有一個Φ2m大球時的電流趨勢圖，圖中電流最高達1134A，最低時僅有540A，平均相差500A。

　　3)料球進入燒成帶
　　當(dāng)料球進入燒成帶時，主電動機電流會出現(xiàn)瞬間的直線上升，穩(wěn)定一段時間后開始下滑。上升幅度和穩(wěn)定時間與料球的大小有關(guān)，料球越大電流升高幅度越大，在高電流穩(wěn)定的時間也越長。

　　4)料球離開回轉(zhuǎn)窯
　　當(dāng)料球離開回轉(zhuǎn)窯時，窯內(nèi)負荷、火焰阻力降低，球后反應(yīng)不完全的物料涌入燒成帶，主電動機電流出現(xiàn)突降，隨著煅燒溫度的提高，該電流逐漸恢復(fù)正常。

　　3.1.2 窯頭負壓
　　當(dāng)窯內(nèi)有球時，還會對入窯氣流產(chǎn)生影響，使窯頭負壓出現(xiàn)相應(yīng)的變化。隨著料球的前移和球徑的增大，波動頻率越來越快，幅度越來越大。料球進入燒成帶時，窯頭出現(xiàn)較大的正壓，一直持續(xù)到料球離窯后，通風(fēng)阻力減小，通風(fēng)面積增大，窯頭負壓恢復(fù)到正常的控制范圍。窯頭負壓除了受二、三次風(fēng)和篦冷機鼓風(fēng)量及余風(fēng)的影響外，還與篦床上料層厚度和熟料結(jié)粒情況有很大的關(guān)系。因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)窯頭負壓出現(xiàn)周期性的波動時，應(yīng)結(jié)合窯主電動機電流和窯內(nèi)煅燒狀況進行綜合分析，判斷是否結(jié)球。

　　3.1.3 火焰形狀
　　窯內(nèi)有球時，由于料球的擠壓，火焰將發(fā)生變化。料球大小、距窯頭位置的不同，對火焰產(chǎn)生的影響程度也不一樣。當(dāng)料球大且逼近窯頭時，火焰明顯縮短、變粗，火焰顏色比正常生產(chǎn)時亮，窯頭溫度高，窯尾溫度低，并伴隨有窯內(nèi)發(fā)渾，窯頭間歇出現(xiàn)回火喘氣現(xiàn)象，火焰的軸向收攏性較差。但火焰發(fā)生變化時在中控室往往不容易觀察到。因此，一旦發(fā)現(xiàn)窯主電動機電流和窯頭負壓出現(xiàn)周期性的波動，應(yīng)立即通知巡檢工觀察窯內(nèi)狀況及窯運行中有無異常響聲，幫助判斷窯內(nèi)是否有球。

　　3.2 篦冷機內(nèi)判斷
　　操作員通過篦冷機料層厚度監(jiān)控電視，篦下壓力、篦床驅(qū)動電動機電流和油壓曲線的變化確定料球的大小和進入篦冷機的時間，根據(jù)當(dāng)時各段篦速和行程判斷料球到達破碎機的時間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一段篦床驅(qū)動電動機電流值瞬間上升，一室篦下壓力隨之發(fā)生較大波動，同時伴隨有篦冷機高溫區(qū)和窯頭出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，即表明料球已進入篦冷機。

　　3.2.1 篦床驅(qū)動電動機電流

圖2  料球在篦冷機內(nèi)時參數(shù)變化趨勢

　　如圖2a所示，料球進入篦冷機時，一段篦床電動機電流會出現(xiàn)瞬問直線上升，上升的幅度與料球的大小有關(guān)，然后迅速降低。我公司一段篦床驅(qū)動電動機功率為75kW，額定電流130A，正常工作電流70-80A，當(dāng)受到料球沖擊時，一段篦床驅(qū)動電動機電流瞬問升高的幅度和料球的球徑呈現(xiàn)如表3所示的對應(yīng)關(guān)系。

表3  一段篦床驅(qū)動電動機電流升高的幅度和料球球徑

　　3.2.2 篦下壓力
　　一室篦下壓力的變化如圖2b所示。由于料球的沖擊震動和擠壓，使篦床上料層較薄部位阻力突然降低而被冷卻風(fēng)吹穿，篦下壓力出現(xiàn)直線下降，然后迅速上升到料球進入前的壓力值附近并保持穩(wěn)定。隨著球后煅燒不佳的物料陸續(xù)進入篦冷機，由于物料結(jié)粒的變化，壓力值開始上升。

　　3.2.3 油壓曲線
　　對料球位置反映最敏感的是油壓曲線。特別是當(dāng)料球位于兩段篦床交接部位時，變化最明顯。如圖2c所示。

　　4 結(jié)球的處理
　　4.1 窯內(nèi)處理

　　根據(jù)球徑大小和所處位置的不同，處理回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)球常采用燒球和放球的方法。

　　在燒球時應(yīng)注意以下幾點：準確判斷料球的位置和大小；盡可能將料球放入燒成帶；火焰的高溫區(qū)必須落在料球上；當(dāng)球前有結(jié)圈時應(yīng)盡可能先將結(jié)圈處理掉，以不影響窯內(nèi)通風(fēng)和物料運動為原則；球前窯皮不好或窯襯過薄時不要強行燒球，如果球徑在1000mm以下，可將其放出窯外；應(yīng)適當(dāng)降低投料量和窯速，保持火焰順暢，加強物料預(yù)燒，提高入窯物料分解率。我公司燒Φ1 500mm左右的球時投料量由380t/h降為360t/h，窯速由3.9r/min降為3.6r/nin，效果明顯。

　　放球的重點是如何使料球盡快通過圈體，應(yīng)注意窯速、窯內(nèi)物料填充率、燃燒器位置、火焰形狀、特別是物料結(jié)粒情況的控制。

　　料球離圈體較遠時，物料結(jié)粒應(yīng)控制細小均勻，嚴禁燒大火，避免長焰煅燒，使液相提前出現(xiàn)。當(dāng)料球到達圈體處時，煅燒溫度可正?？刂疲ＷC料球處物料有一定的結(jié)粒。如果此時料球處的物料呈粉狀，由于流動性好，當(dāng)受到料球的擠壓后，很容易散開，不利于料球越過圈體。保持物料有一定的結(jié)粒在一定程度上可以起到墊高料球的作用。

　　4.2篦冷機內(nèi)處理
　　為了避免料球卡死破碎機，盡可能地減少停機時間，根據(jù)篦泠機一段驅(qū)動電動機電流的升高幅度，采取放、打和拉三種處理方法。

　　電流升高幅度小于30A時，球徑基本在500mm以下，可以讓其直接進入破碎機破碎。

　　電流升高幅度在30-45A時，球徑約為500-900mm。應(yīng)先提高三段篦床的運行速度，保持較薄的料層，15min后打開三段檢修門用鋼管對料球進行撞擊。

　　電流升高幅度在45-60A時，由于球徑較大(900～1200mm)，當(dāng)移動到檢修門時應(yīng)減慢一段篦速，停止二段篦床，用壓縮空氣或者噴水使料球急冷，然后再撞擊料球。料球進入破碎機時，密切關(guān)注破碎機電流的變化，只要發(fā)現(xiàn)電流瞬間升高，應(yīng)立即停止三段篦床，待電流恢復(fù)正常后再啟動篦床。

　　電流升高幅度超過60A，球徑基本都在1500mm以上，應(yīng)提前準備好鋼絲繩，經(jīng)過打球處理，如果料球大小沒有明顯減小，當(dāng)?shù)狡扑闄C15時，停止三段篦床和破碎機，將破碎機檢修門打開，利用電動葫蘆將料球拉出篦冷機。此過程一般20min即可完成，回轉(zhuǎn)窯只需適當(dāng)?shù)臏p料慢窯，不必止料停窯。

　　5 預(yù)防措施
　　1)加強原燃料有害成分控制。
　　2)加強對輔機設(shè)備的維護與管理，提高設(shè)備安全運轉(zhuǎn)周期。
　　3)及時處理窯內(nèi)長厚窯皮及結(jié)圈，避免因物料運行受阻或系統(tǒng)通風(fēng)不暢而形成球核。
　　4)完善DCS系統(tǒng)和篦冷機料層厚度監(jiān)控電視。
　　5)保持系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定。