淺談?dòng)绊懜G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(guò)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(hù)燒成帶耐火磚，使耐火磚不直接受機(jī)械、高溫和化學(xué)侵蝕；
(2)儲(chǔ)存熱能，減少窯筒體向周?chē)臒釗p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(shí)，通過(guò)輻射或?qū)α鞯姆绞轿諢崃?；?dāng)窯皮在下部與物料接觸時(shí)，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(dòng)速度，延長(zhǎng)物料在窯內(nèi)的反應(yīng)時(shí)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(lèi)、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(duì)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(shí)，液相量較多，燒成帶窯皮易掛易于脫落，就不能保持相對(duì)穩(wěn)定；IM值大時(shí)，熟料液相的粘度增大，物料難燒，但掛上的窯皮相對(duì)牢固，不易脫落。
2．2窯襯的種類(lèi)
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(lái)講，目前國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)可的是鎂鉻磚。我廠(chǎng)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(duì)回轉(zhuǎn)窯熱工制度的穩(wěn)定具有十分重要的作用，對(duì)保護(hù)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(zhǎng)度、肥瘦和規(guī)整性等。一般來(lái)說(shuō)，正常生產(chǎn)中希望得到的火焰形狀是活潑性火焰(見(jiàn)圖1)，即火焰的形狀、長(zhǎng)短、黑火頭長(zhǎng)短均較適宜，對(duì)熟料煅燒質(zhì)量、煤粉的燃燒效率最為有利。而長(zhǎng)火焰對(duì)窯皮較為有利，但會(huì)使窯內(nèi)的熱量分散，形成厚窯皮，對(duì)熟料的燒成不好。太粗、太短、太急的火焰，溫度較集中，對(duì)熟料的燒成有利，但對(duì)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(chǎng)地處德州市西郊，臨近華能德州電廠(chǎng)，粉煤灰資源非常豐富，但由于當(dāng)?shù)貨](méi)有石灰石資源，所需石灰石均由濟(jì)南長(zhǎng)清、黃山店等地運(yùn)入，因而進(jìn)廠(chǎng)石灰石品種較多，質(zhì)量控制非常困難。原料雖然經(jīng)過(guò)了預(yù)均化堆場(chǎng)、均化庫(kù)的均化，但是生料化學(xué)成分波動(dòng)還是較大，對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)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(kāi)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(zhǎng)副窯皮和肥窯皮，有時(shí)發(fā)展成熟料圈，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)。我廠(chǎng)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(zhǎng)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(guò)好
生產(chǎn)中，燃燒器端部澆注料磨損嚴(yán)重(一般3個(gè)月)，時(shí)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(jiǎn)體表面溫度直線(xiàn)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(guò)好的煤質(zhì)在經(jīng)濟(jì)上是一種浪費(fèi)，對(duì)工藝來(lái)說(shuō)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(guò)頭火”而打大慢車(chē)，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(chǎng)使用原煤工業(yè)分析見(jiàn)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(chǎng)為了追求效益，大幅度地提高產(chǎn)量(有時(shí)達(dá)到2 900T/D )，造成窯內(nèi)窯皮縮短(2004年底熱工標(biāo)定測(cè)定燒成帶窯皮只有16 m，而正常燒成帶窯皮長(zhǎng)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(duì)石灰石品種較多，我廠(chǎng)采取交叉上料法上料(不同產(chǎn)地石灰石分開(kāi)堆放，上料時(shí)交叉上料即上一車(chē)這個(gè)產(chǎn)地石灰石，再上一車(chē)另一個(gè)產(chǎn)地石灰石)，同時(shí)加強(qiáng)均化堆場(chǎng)、均化庫(kù)的均化效果。化驗(yàn)室也加強(qiáng)原料進(jìn)廠(chǎng)化驗(yàn)，對(duì)有害成分含量過(guò)高的采取退回措施。同時(shí)對(duì)熟料率值作適當(dāng)調(diào)整，使之更適合我廠(chǎng)原、燃料的特點(diǎn)，控制KH=0．90±0．02，SM=2．60±0．10，IM=1．6±O．10。
4.2加強(qiáng)工藝操作，穩(wěn)定產(chǎn)量
(1)加強(qiáng)對(duì)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(duì)系統(tǒng)熱工制度的影響。
(2)監(jiān)控窯主傳動(dòng)負(fù)荷，出現(xiàn)變化及時(shí)分析及時(shí)解決。在正常喂料量下，窯主傳動(dòng)負(fù)荷是衡量窯運(yùn)行正常與否的主要參數(shù)，正常的窯功率曲線(xiàn)應(yīng)粗細(xì)均勻、無(wú)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(xiàn)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(shí)調(diào)整喂煤量或系統(tǒng)風(fēng)量；如曲線(xiàn)持續(xù)下滑，則需高度監(jiān)視窯內(nèi)來(lái)料，必要時(shí)需減料減窯速，防止跑生料。
(3)時(shí)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(gè)過(guò)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(lái)實(shí)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(gè)參數(shù)直接反映了系統(tǒng)的拉風(fēng)量的適宜程度，操作時(shí)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(jī)閥門(mén)開(kāi)度，如其波動(dòng)增大，曲線(xiàn)變寬，則需綜合窯功率及窯頭煤情況加以調(diào)整。實(shí)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(xiàn)，看其發(fā)展趨勢(shì)和波動(dòng)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(dòng)平衡。
(6)人爐三次風(fēng)溫與冷卻機(jī)一室篦下壓力。我廠(chǎng)正常條件下入分解爐三次風(fēng)溫≥850℃，篦冷機(jī)(富勒型厚料層冷卻機(jī))一室壓力一般在4．5～5.4 kPa。一般通過(guò)調(diào)整篦床速度來(lái)穩(wěn)定冷卻機(jī)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(chǎng)采用的是丹麥?zhǔn)访芩苟嗤ǖ廊紵?。生產(chǎn)中通過(guò)調(diào)整燃燒器內(nèi)外風(fēng)比例、位置來(lái)改變火焰形狀，保護(hù)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(shí)調(diào)整。
(3)內(nèi)、外風(fēng)比例的控制：為了保護(hù)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(zhǎng)，有利于保護(hù)窯皮。生產(chǎn)中，考慮到窯內(nèi)溫度、燒成帶長(zhǎng)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(hù)窯皮，又可以滿(mǎn)足窯內(nèi)溫度、熱力強(qiáng)度的要求。
(4)調(diào)整煤質(zhì)，穩(wěn)定產(chǎn)量。針對(duì)我廠(chǎng)使用的煤粉揮發(fā)分較高的特點(diǎn)，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(chǎng)原煤水分不大于8％。同時(shí)為穩(wěn)定窯況，保護(hù)窯皮，嚴(yán)格控制熟料產(chǎn)量，力爭(zhēng)穩(wěn)定在2 750T/D
5結(jié)束語(yǔ)
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?cè)谏a(chǎn)中認(rèn)真觀(guān)察，勤于總結(jié)，就能掌握本廠(chǎng)窯皮的變化規(guī)律，及時(shí)調(diào)整操作方法，穩(wěn)定窯內(nèi)狀況，使之處于動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)。目前，窯皮保護(hù)在我廠(chǎng)已得到重視，而窯內(nèi)襯的使用周期也隨之延長(zhǎng)，從最初的6個(gè)月延長(zhǎng)到目前的13個(gè)月。
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