预分解窑系统结皮的主要因素及预防措施

1、 预分解窑系统结皮的主要因素及预防措施摘 要随着近年来的不断演变，水泥生产方法已经进入了新型干法水泥生产线占主导地位的时代。结皮是悬浮预热器窑在生产操作过程中必须注意和防止的重要问题，必须给予足够的重视。一旦结皮就会引起整个窑系统热工制度紊乱，物料不畅通，甚至堵塞，从而使生产不能顺利的进行。本论文分析了结皮的特性、化学成分及形成结皮的原因和针对形成结皮的因素的解决措施。 严格控制原燃料的有害成分可适当的防止结皮的出现，以及严格分析煤的质和控制煤的量，加强对窑尾系统的密封，优化回转窑操作。最后对新型干法水泥的技术革新以及设备改造，还有再利用劣质燃料时对设备进行适宜的选择的论述。可以使预分解窑系统

2、的结皮得到很好的治理。 关键词：预分解窑，结皮，原燃料，硫、碱、氯循环THE MAIN FACTORS CRUST AND PREVENTION OF KILN SYSTEMABSTRACT With the constant evolution in recent years, cement production methods have entered the new dry cement production line dominated era. Crust is the suspension preheated kiln operation in the production pro

3、cess must pay attention to and prevention of important issues must be given adequate attention. Once the crust can cause the entire kiln system thermal system disorders, materials are not smooth, and even blocked, so that production can not proceed smoothly. This paper analyzes the characteristics o

4、f the skin closure, chemical composition and the reasons for the formation of crusts and crust formation factors for the solutions. Strict control of the original Fuel may be appropriate to avoid harmful ingredients Crust occur, and rigorous analysis of the coal the amount of coal quality and contro

5、l, strengthen the kiln sealing systems, optimizing kiln operation. Finally, technology innovation and new dry cement equipment modification, and reuse of low-grade fuel suitable choice of equipment exposition. Making the kiln system of governance crust well.KEY WORDS: kiln，crust， raw fuel， sulfur、 a

6、lkali、 chlorine cycle目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294351378 前言 PAGEREF _Toc294351378 h 1 HYPERLINK l _Toc294351379 第1章 结皮的特征、组成 PAGEREF _Toc294351379 h 2 HYPERLINK l _Toc294351380 1.1 常见结皮区域分布特点 PAGEREF _Toc294351380 h 2 HYPERLINK l _Toc294351381 1.1.1 结皮频繁区 PAGEREF _Toc294351381 h 2 HYPERLINK

7、 l _Toc294351382 1.1.2 结皮较少的区域 PAGEREF _Toc294351382 h 3 HYPERLINK l _Toc294351383 1.2 结皮料的化学组成 PAGEREF _Toc294351383 h 3 HYPERLINK l _Toc294351384 1.3 结皮的特征 PAGEREF _Toc294351384 h 4 HYPERLINK l _Toc294351385 第2章 结皮形成的因素 PAGEREF _Toc294351385 h 6 HYPERLINK l _Toc294351386 2.1 预分解系统中挥发性组分的循环富集 PAGER

8、EF _Toc294351386 h 6 HYPERLINK l _Toc294351387 2.1.1 碱的循环富集 PAGEREF _Toc294351387 h 9 HYPERLINK l _Toc294351388 2.1.2 硫的循环与富集 PAGEREF _Toc294351388 h 10 HYPERLINK l _Toc294351389 2.1.3 氯的循环与富集 PAGEREF _Toc294351389 h 11 HYPERLINK l _Toc294351390 2.2 局部温度过高 PAGEREF _Toc294351390 h 11 HYPERLINK l _Toc

9、294351391 2.3 操作不当 PAGEREF _Toc294351391 h 13 HYPERLINK l _Toc294351392 第3章 防止结皮的措施 PAGEREF _Toc294351392 h 14 HYPERLINK l _Toc294351393 3.1 控制原材料质量、减少有害成分 PAGEREF _Toc294351393 h 14 HYPERLINK l _Toc294351394 3.1.1 硫碱比的含量控制 PAGEREF _Toc294351394 h 14 HYPERLINK l _Toc294351395 3.1.2 氯含量的控制 PAGEREF _T

10、oc294351395 h 15 HYPERLINK l _Toc294351396 3.2 防止局部高温 PAGEREF _Toc294351396 h 16 HYPERLINK l _Toc294351397 3.2.1 用煤量的控制 PAGEREF _Toc294351397 h 16 HYPERLINK l _Toc294351398 3.2.2 窑内通风量的控制 PAGEREF _Toc294351398 h 16 HYPERLINK l _Toc294351399 3.2.3 稳定喂料量 PAGEREF _Toc294351399 h 16 HYPERLINK l _Toc2943

11、51400 3.3 操作及设备方面 PAGEREF _Toc294351400 h 16 HYPERLINK l _Toc294351401 第4章 技术的革新及改造防结皮 PAGEREF _Toc294351401 h 18 HYPERLINK l _Toc294351402 4.1 分解炉用煤的高比控制 PAGEREF _Toc294351402 h 18 HYPERLINK l _Toc294351403 4.2 旁路放风 PAGEREF _Toc294351403 h 19 HYPERLINK l _Toc294351404 4.3 无烟煤 PAGEREF _Toc294351404

12、h 20 HYPERLINK l _Toc294351405 4.3.1 燃烧器的选择 PAGEREF _Toc294351405 h 20 HYPERLINK l _Toc294351406 4.3.2 预热预分解系统 PAGEREF _Toc294351406 h 21 HYPERLINK l _Toc294351407 结 论 PAGEREF _Toc294351407 h 23 HYPERLINK l _Toc294351408 谢 辞 PAGEREF _Toc294351408 h 24 HYPERLINK l _Toc294351409 参考文献 PAGEREF _Toc29435

13、1409 h 25 HYPERLINK l _Toc294351410 外文资料翻译 PAGEREF _Toc294351410 h 27前言近年来，新型干法水泥生产线在水泥行业中所占的比例越来越大，成为我国水泥工业的主要生产工艺形式。但由于各地原燃材料的组分及煅烧工艺水平的差异，各厂煅烧过程中窑系统内结皮现象时有发生。不仅影响产量和能耗，严重时还影响正常生产。对结皮原因的分析研究是减少及正确处理结皮的科学依据，具有重要的意义。在预分解窑生产中，由于挥发性有害成分在预热器系统中的循环富集，当生料及燃料中碱、氯、硫等有害成分含量较高时，容易造成预热器系统的结皮，影响窑系统的均衡稳定的生产。因此要

14、严格控制原燃料的有害成分。再者就是局部高温它是形成结皮的关键因素，所以风、煤、料及其设备要适量适当。还有就是操作方面的问题，定期检查，用压缩空气吹扫或用空气炮吹击，因此良好的操作员及巡检人员是必须的。 第1章 结皮的特征、组成新型干法窑的结皮会发生在预热系统的不同部位，因各结皮部位的物理化学环境是有区别的，因此结皮呈现出不同的特征和组成。1.1 常见结皮区域分布特点新型干法水泥系统的结皮是指生产过程中预热器或分解炉的器壁被经它的气流携带的粉状物料黏附，并不断增厚，从而引起整个窑系统热工制度紊乱，物料不畅通，甚至堵塞，使生产难以维持的一种现象。预分解系统包括预热器和分解炉两大局部。预热器通常由4

15、5级旋风筒及相应连接管道构成，它们将生料由常温预热至800 oC，然后进入分解炉。物料中的碳酸钙分解后850 oC.。整个窑尾系统温度最高区域为窑尾烟室及烟道，通常在1050 oC左右。预热器排放的废气温度处于全系统最低温度区，通常在300370 oC，正常是为330 oC左右。整个窑尾系统从上到下温度逐渐上升。物料进入预热器后，在任何部位都有可能结皮和黏附，但各部位结皮的频繁程度不同。1.1.1 结皮频繁区预分解窑系统中最容易发生结皮的部位主要在窑尾烟室、下料斜坡、缩口、最下一级旋风筒下料管等部位。窑尾烟室区，该区域温度范围为10001200 oC正常窑尾烟室温度为1050 oC左右在此区域

16、的结皮料通常较坚实、多孔，几乎所有新型干法窑在此区域都有结皮，常常对生产造成较大影响；再就是下料斜坡缩口和最下一级旋风筒下料管部位，此区域温度通常在820900 oC之间，此区域结皮外观特征视具体情况有较大变化，但以硬块结皮居多，此区域结皮对煤的燃烧特性极为敏感，当煤燃烧不充分时，其结皮频度高，严重时会造成最下一级旋风筒下料管大量结皮，严重影响生产。 结皮较少的区域分解炉壁、最下一级旋风筒内壁及次一级旋风筒下料管的区域，此区域的温度范围通常在750870 oC。在此区域结皮频度较窑尾烟室及烟道稍低，分解炉及最下一级旋风筒中的结皮大多为较为松的层状料块，偶尔也会有较硬的料块出现。次末级以上的旋风

17、筒结皮一般不常见，但C2、C3预热器中轻微结皮时有发生，其结皮料通常为密实料块，层状结构，其形成温度通常在600800 oC之间。1.2 结皮料的化学组成预分解系统结皮是影响新型干法水泥窑正常生产的常见问题。为了综合利用资源、实现水泥生产的可持续开展，会更多使用含硫、碱、氯等成分较高的原燃料，这些情况下结皮问题将更加突出。造成预分解系统结皮的原因很多：由于机械故障、漏风、操作不当引起的结皮；由于窑和分解炉中煤粉因燃烧不完全而跑到预热器中继续燃烧，引起局部高温使物料熔融而造成的结皮；由于碱、氯、硫等挥发性物质循环富集，在分解 预热系统冷却融结而引起的结皮堵塞等。后一种碱、氯、硫等引起的结皮，需通

18、过放风排除局部有害物质来防止，但放风使熟料烧成热耗增加，排除物还需要处理。关于碱、氯、硫等引起的结皮，一般认为是湿液薄膜外表张力作用下的熔融粘结，以及作用于外表上的吸力造成的外表粘结及纤维状或网状物质的7交织作用造成的粘结。粘结的根源是K2SO4-CaSO4-KCl 等多组分低共熔融体，它们与分解炉内的粉尘一起构成粘聚性物质。国内外对碱、氯、硫等挥发物在预分解系统内的循环及其引发结皮、堵塞的机理进行过大量研究.分解炉内的粉尘包括从预热器下来的生料及随气流由窑内带入的粉尘。关于哪些粉尘容易与融体形成结皮的研究报道不多。据统计，结皮物质中K2O、Na2O、SO3、Cl-等形成融体的物质含量只占少局

19、部，平均只有16。这样少的融体要将粉料粘结起来形成厚厚的结皮，显然融体的性质、融体与粉料的粘结特性、融体的温度等起着决定作用。表1-1列举了一些从实际生产线获取的结皮料的化学组成。融体的组成复杂多变，即使对简化了的融体R2O-SO3-Cl-CaO单一或复合体系性质的研究也不多见。在分解炉内运行的粉料有：CaCO3、CaO、Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2 和粉煤灰以及由回转窑出来的少量熟料矿物C2S 等，研究融体与这些粉体之间的粘结特性及其对结皮堵塞的影响，对于弄清结皮堵塞机理、防止结皮堵塞的发生、进一步提高系统的技术经济效益具有理论和实际意义。表1-1 结皮料的化学组成1.3 结皮的

20、特征预热分解系统不同部位的物理化学环境的不同。形成的结皮特征也不尽相同。肖成平8根据结皮的坚硬程度不同，粗略地将结皮划分为质地比拟疏松的结皮和质地比拟坚硬的结皮。李建料归为三个根本类型，即密实的粉饼状料块、疏松多孔状结皮料和较硬的结皮料。预分解窑中出现的其他各种结皮可以看作是这三种典型结皮料的组合或过渡形式。(1) 密实粉料块形成温度一般小于800，宏观看烧结程度较低，外观类似于经加压形成的粉饼：微观上。其物料颗粒之间呈较紧密堆积状态，偶尔也有颗粒间的小局部粘接。颗粒形貌无明显变形。无“织粘结形成。(2) 疏松结皮的最大特点是由一种多孔的强不高的层状物料所构成。其形成温度范围约为850-100

21、0之间，通常显暗黄或浅棕色。外观上。其率高但孔径细小；显微镜下观察到，疏松结皮具有明显的液相粘接特征。物料颗粒首先在液相的作用下形成球状或不规那么的小粒团，小粒团之间又被液相相互粘接，组成一个多孔的结构。 (3) 硬块结皮主要生长在1200的区，由致密的料团或熟料的“飞砂经液相的粘结构成。硬块结皮内多孔，但孔径较疏松结皮大多颜色一般较深；显微镜下观察到的硬块结皮特征和疏松结皮的差不多。但硬块结皮的粒团比疏松结皮的更大，粒团之间的液相更加明显，粘结也更稳固此外物料还有一定的烧结，并已有大量新的熟料矿物析晶。 第2章 结皮形成的因素以前国内外学者对结皮研究的结果均得出了一致的看法：原料、燃料中的挥

22、发组分如K2O、Na2O、NaCl、KCl、SO3等。在烧成过程中形成循环富集，在预热系统中冷凝下来，对预热结皮其促进作用。而刘朝宗等经过实验得出：生料煅烧所用的煤质差、灰分高是引起结皮的重要因素。煤灰在局部时间局部料流参入不均改变了物料的化学组成、液相性质和液相量，使预热器过早出现微细熔体，粘附其余生料粉形成结皮，并不是由于挥发分所引起的。陈全德、曹辰等曾将国内外学者所提出的造成预分解系统结皮的原因归纳为：原料中挥发成分K2O、Na2O、S、Cl-含量过高，生料成分波动，喂料不均，火焰不当，预热器温度过高，燃料不完全燃烧，窑尾及预热器系统漏风，翻板阀不良等。关于结皮的原因，H.Rumpf认为

23、是湿液薄膜外表张力作用下的熔融粘结，作用在外表上的吸力造成的说明粘结及纤维状或网状物质的交织作用造成的粘结。由于窑气中的碱、硫、氯等有害组分在窑尾及预热器和分解炉中冷凝时，会使最低共融温度降低，因此窑气中的碱、硫、氯等凝聚时，会以熔态的形式沉淀下来，并于入窑物料和窑内粉尘一起构成粘聚性物质，而这种物质在生料颗粒上形成液相物质薄膜，会阻碍生料颗粒的流动，从而造成结皮甚至堵塞。总之造成结皮的因素很多，原因也较复杂，因此必须从原燃材料、机械设备、热工技术、操作方法和管理维护等各方面进行分析和探讨。2.1 预分解系统中挥发性组分的循环富集挥发组分的循环富集主要表达在碱、硫、氯三种物质的循环富集。在预分

24、解窑系统中，挥发性组分氯、碱、硫等的循环和富聚分为内循环和外循环两个过程，内循环是挥发性组分在窑内高温带从生料及燃料中挥发，到达窑系统较低温度区域时，随即冷凝在温度较低的生料上，并随着生料沉集一起进入窑内，形成的一个在预热器和窑之间的循环和富集的过程。而外循环是指凝聚在生料中的挥发性组分，随未被预热器收集的生料一起排出预热器系统，这局部粉尘在收尘器被收集重新入窑，这个循环是在窑外单独进行的，故称之为外循环。这两个循环的起源是挥发性组分在窑内高温带挥发，最后由窑尾收尘器将含有挥发性组分的粉尘收集。下面以珠江水泥生产线成套引进丹麦Smidth公司的生产设备为例。2007年3月12日由于结皮堵塞而停

25、窑以下为当日样品。窑的规格为475mx75m，带有双系列(窑列和炉列)五级悬浮预热器，分解炉为FLS喷腾式分解炉。工艺流程如图2-1生产工艺流程图2-1样品名称图2-2窑内物料挥发性组分(氯、硫、碱)含量分布注：Y68、Y72、Y75三个点的数值出现异常，这是由于取样时混入窑上升烟道处理下来的结皮料造成的，将其从分布曲线图中剔处样品名称图2-3 A列旋风筒物料挥发性组分(氯、硫、碱)含量分布样品名称图2-4 B列旋风筒物料挥发性组分(氯、硫、碱)含量分布2.1.1 碱的循环富集碱的来源。碱主要来源于原料，尤其是粘土。微量的碱能降低物料的最低共熔温度，增加液相量，对熟料性能不会造成太大的影响。物

26、料在煅烧过程中，苛性碱、氯化碱首先挥发，碱的碳酸盐和硫酸盐次之，而存在于长石、云母、伊利石中的碱要在较高的温度下才能挥发9。这一观点解释了B3B1的碱含量变化幅度(0.37860.3481%与A3A1的碱含量变化幅度(0.64090.4557)不一致的原因温度较低，在分解炉内出现挥发的物质主要是苛性碱和氯化碱，及局部的碳酸碱和硫酸碱，而固溶在长石、云母、伊利石等矿物晶格中的碱要在接近烧成带(如Y32)附近才挥发出来。因此，A列烟气中的碱含量较B列高，可提供应A列物料吸收的碱较B列多。挥发的碱除一局部排人大气外，大局部在随烟气运行过程中冷凝在温度较低的物料上，重新人窑，形成了碱的循环。图2-2碱

27、含量的变化趋势显示，碱在窑内高温带不断地挥发；图2-3碱含量的变化趋势又显示，碱在A系列被C5A和C4A被大量吸收，因此，碱的内循环区间为窑内高温带与C4A之间的区域。从图2-4可以看出，B5B3碱含量的变化趋势接近一直线，B3-B1根本不变化，这一方面说明碱在C5BC4B间产生物理循环，另一方面说明碱在C5B和C4B的被吸收效应几乎相同。Na20的冷凝率较低，而K20的冷凝率高达89-97%珠江水泥生料中的钾含量较高，为钠含量的几倍，因此，窑系统碱的循环主要表达为钾的循环。2.1.2 硫的循环与富集硫的来源。燃料中带入的硫通常较原料中多。使用较多的燃料是煤。煤中通常含有C、H、O、N、S等元

28、素。煤中的硫通常有三种存在形式：有机硫、硫化物中的硫、硫酸盐中的硫。存在于硫酸盐中的硫不具有可燃性，在高温下，一局部会分解生成含硫化合物，而大局部留在灰分中。因此在一般的水泥生产中，燃料中带入的硫通常比原料中的多，含硫化合物最终都会被氧化成三氧化硫，分布在熟料、窑皮、结皮、烟气和窑灰中。从图2-2和图2-3可以看出，窑内硫的富集和循环情况与碱根本相似。图2-4中B5B3硫的变化趋势与碱的有点不一样，硫的变化B5B4的斜率大于B4B3的斜率，说明硫在C5B的被吸收效应比C4B明显。要解决硫的富集问题，一方面要从源头上严格控制原燃料中的硫含量，另一方面要设法将硫固溶在熟料的晶格结构中，随熟料退出循

29、环。进入熟料中的硫，对熟料的形成有强化作用。三氧化硫可以降低熟料形成时液相的黏度，增加液相数量，有利于硅酸三钙的形成。珠江水泥窑系统上升烟道的结皮主要是由硫引起的，结皮中含硫量特别高，达43.水泥生料自身具有一定的固硫能力，水泥生料的固硫行为主要有两种方式9：一是水泥生料中富含的SiO2、AI2O3与燃煤固硫过程中的局部CaO、CaSO4在高温下反响生成了耐高温的硫硅酸钙、硫铝酸钙，使固硫产物不再以高温稳定性差的活性硫酸钙的形式存在；二是铁铝酸盐的存在使硅酸盐化合物很容易在高温下产生熔融，并以液态形式相互融合，使硅酸盐矿物有更多时机将硫酸盐的外表包裹，以更好的抑制其高温分解，使得三氧化硫的析出

30、量减少。肖佩林等研究说明10：在钙基固硫剂中参加SrCO3后，能形成稳定产物SrSO4，同时能促进稳定矿物3CaO3A1203CaSO4的生成。程军对Ba固硫剂时固硫反响的固硫特性进行了试验研究11：Ba化合物的固硫效果明显优于钙化合物，在相同试验条件下，BaCO3的固硫效率几乎是CaCO3的4倍，原因在于BaSO4在l580下不会分解，高温稳定性比CaSO4要好得多。因此，假设生料中引入含Sr和Ba元素的组分，对减少硫在窑内的挥发和循环是有利的。2.1.3 氯的循环与富集氯的来源。氯主要来自水溶性碱的氯化物，即通常以KCl、NaCl的形式存在于原料内。图2-2氯离子的变化趋势显示，回转窑后2

31、0m曲线的斜率变化最大，说明氯离子在回转窑后20m大回量挥发；图2-3氯离子的变化趋势显示，A5-A4的斜率变化最大，说明氯离子在A列C5A大量凝聚。这两个图说明氯离子除遵循挥发性组分的循环规律外，还在回转窑后20m至A列C，。间形成一个小循环。从图2-4可以看出，氯离子变化B5B4的斜率比B4-B3的斜率小，说明氯在B列C相的被吸收效应比C5B明显。氯离子的大量存在会对水泥的性能产生影响，严重时会导致钢筋锈蚀，影响钢筋混凝土的结构稳定性。然而，在生产中又希望熟料能多带出一些氯离子，减缓氯在窑系统中的循环和富集。带入氯离子的除生料原料外，还有燃料煤。有资料显示，煤中的氯主要以有机形式存在，在燃

32、烧和热解过程中主要以氯化氢的形式释放。何杰等人曾将兖州的烟煤在900下加热45min后，发现其中的氯全部释放。窑内的温度高于900，虽然物料在窑内停留时间可能少于45min但从理论上分析物料中的氯应当全部释放。然而，从图2-2氯离子的变化趋势可以看出，出窑熟料中仍含有局部氯，且从12m处到窑口根本上保持稳定。熟料中的氯究竟以何种形式存在于熟料中，是以固溶体的形式固溶于晶体的晶格中，还是以包裹体的形式包含在玻璃相中，或者以其他方式存在于熟料中，这些值得我们进一步研究，研究的结果将直接影响到日后的灰渣煅烧。2.2 局部温度过高局部温度过高，这是形成结皮的关键因素。系统中如果产生局部高温，一方面促进

33、生料和燃料中有害组分的挥发及冷凝循环，并使内循环发生的区域进一步扩大；另一方面也可能使液相提前出现，使生料粘附在衬料的内壁形成结皮。肖成平等将热力学中外表张力与接触角之问的关系理论，即cos=(s-g)-(l-s)(l-g),外表张力随温度的升高而下降。应用于结皮的研究之中：如果窑内局部温度偏高，那么使出现熔体外表的张力下降，即(l-g)降低，由cos=(s-g)-(l-s)(l-g)知道，熔体的外表张力下降必然导致cos增大，接触角减小，这就使得出现的熔体更容易在生料或衬料外表铺展开来，就更易形成结皮。产生局部高温的原因，主要有以下几个因素：煤粉的不完全燃烧。窑头或分解炉中的煤粉由于多种原因

34、不能完全燃烧时，就可能到达窑尾或低级旋风系统中去燃烧，从而产生局部高温，这也是产生局部高温最主要的原因。煤粉的不完全燃烧可能由以下因素引起：燃料用煤灰分大。煤灰含量高，说明煤质差，热值低，可燃性差，容易引起窑煤、炉煤的不完全燃烧；设备超负荷运转。由于回转窑或分解炉的容量是有一定限度的，喂料量及喂煤量的过分加大将不利于生料和煤粉的悬浮分散，同时使得煤粉的燃烧空间变小而不利于煤粉的完全燃烧；分解炉结构不合理。喂料量的波动。由于投料装置或人为因素导致喂料量不均匀，料流上下波动不稳定，就会打乱预热器、分解炉和窑的正常工作。再加上操作上具有滞后的弱点，跟不上喂料的变化，加减煤不及时，甚至在出现断料时也不

35、能及时减煤，因此很容易因料少而出现系统局部高温，造成结皮。回灰对结皮的影响。回灰也叫做窑灰，是电收尘、增湿塔收集下来的物料。由于回灰量小，在生料均化库中不容易被混合均匀，从而造成人窑生料成分的波动，影响窑热工制度的稳定性；再那么由于回灰中含有一定量的有害组分，它的重新人窑必然加剧挥发组分的循环富集，这样引起结皮。预热器漏进冷风对结皮的影响。当预热器漏进冷风时，那么物料温度和分解率都降低，为维持生产，系统排风必须加大，因而废气量增大，飞扬粉尘增加，循环负荷加大，导致人窑生料温度下降，能耗上升。当预热器漏进冷风与热物料接触，很容易使热物料冷凝，粘附在系统的内壁而产生结皮。此外，被带到窑尾或预热器中

36、的煤粉遇到新鲜冷风，燃烧速度加快，产生局部高温而形成结皮。此外，石灰石中MgO也是结皮的一个因素，随着MgO含量的上升，经过回归分析，预热器出口温度上升；出口气体中氧气含量下降，说明交换效率下降，分解炉内存在煤粉的不完全燃烧，同时窑尾的负压随着MgO含量的上升而下降，说明窑内通风不良，窑尾易于结皮12。2.3 操作不当操作上，过高的强调入窑分解率，分解炉用煤量过大；窑前三通道调整不当导致火焰形成不好；投料不及时或下料量与窑速不同步；窑尾风机下降必然导风量控制不当等都容易引起结皮11。众所周知，长期以来窑尾结皮一直是众多预分解窑生产线的一大难题。为了缓解结皮，一方面要控制原燃料有害元素的带入量，

37、另一方面得减少有害元素在高温带的挥发以增加出窑熟料有害元素的带出量。本文以国内普遍的硫过剩为例。硫的挥发系数随窑内O2量增加而降低。窑内硫挥发量主要来CaSO4的热分解：CaSo4CaO+SO2+1/2O2这是一个可逆反响。在温度一定的条件下，当O2量增加时，反响利于向左进行，CaO、SO2减少，CaSO4增加，否那么反之。国外实验室对不同O2量的SO2测定认为:02量4左右是抑制热生料中SO2挥发的关键点，当O2量大于4左右后，生料中S02释放明显地大幅下降；且随02量的进一步增加，生料中S02释放量继续下降13。窑内存在不完全燃烧时，局部煤粉落在料面上，硫酸盐与C作用，生成SO2：K2SO

38、4+CK20+SO2+COCaSO4+CCa0+SO2+CO这是SO2挥发量增加的又途径。另外，烧成带温度提高及烧成带物料停留时间增加，SO2挥发量均会随之增加。以上情况的种种组合使熟料携带出窑的硫酸盐量变化范围颇宽。而窑尾烟气中SO2浓度过高，致结皮加剧，影响窑内通风，复原气氛更浓，SO2挥更多。第3章 防止结皮的措施3.1 控制原材料质量、减少有害成分众所周知，生料(包括燃料)中挥发性有害组分钾、钠、氯、硫进入窑系统后，它们在高温下挥发，到低温区有重新凝聚粘附在生料说明再次返回窑内，并形成内循环在窑尾和预热器富集。而钾、钠的氯化碱与硫酸碱在凝聚后又使物料熔点降低在生料颗粒上产生熔态粘膜从而

39、引起预热器内料流不畅和粘附结皮堵塞。理论与生产实际说明新型干法窑结皮的典型矿物组成是2CaSO4K2SO4、2CaOCaCO3和C2SCas04。氯化碱可促进这些矿物的形成，并使其共熔点降低。这是因为进人预热器的窑气温度高于l000。所有碱、氯、硫等挥发性组分都呈气态当温度降到800以下时碱首先与氯化合成氯化碱，剩下的碱和硫化合形成硫酸碱并凝聚在生料外表返回窑内。由于硫酸碱沸点较高。相对在窑内挥发较低。有局部进入熟料排出窑外：而氯化碱沸点较低挥发率较高再次循环的浓度也高。造成碱和氯化碱的大量循环富集其富集程度在预热器和分解炉的热生料中几乎到达相应生料中当量含量80100倍成为窑尾及预热器结皮的

40、矿化剂与促进剂。3.1.1 硫碱比的含量控制 1) 严格控制人窑原燃材料硫含量，应尽量使用中、低硫原煤和低硫铁质原料，并加强搭配、均化工作，防止高硫煤和高硫铁质原料同时人窑。有关专家对全球各地一些水泥厂的统计数据显示，水泥熟料中潜在的SO3含量均未超过1.61.813，照此范围控制，可最大限度减少结皮危害。2) 鉴于碱主要来自泥岩，应尽量加大砂岩的配比，保证K2O+Na20l，任何情况下，都应随这铁质原料及煤灰中硫含量的变动，适当调整硅铝质原料的配比，以保持合理的Q1值，使窑和预分解系统中，保持适量过剩的K2O和Na2O，足以与SO2反响生成二次挥发性较小的KSO4和Na2SO4，以减少SOx

41、循环富集带来的危害。 在富SOx气氛中较低温度下生成的CaSO4， 在窑内高温带分解其分解方程式为CaS04CaO+SO2+1/2O2。在熟料生产工艺中，所有的CaO和SO2都是由生料和燃料带人系统内的，其数量也是固定的，只有系统内的氧含量可以变动，因此改变氧的浓度，将直接影响CaSO4的分解。复原气氛条件下，CaS04的分解将加剧；反之，适当提高氧的浓度，那么有利于遏制CaS04啛啛此次的分解，可缓解由Q1偏高带来的危害。因此，在操作中努力保持预热器C1出口废气CO的含量为00.01，O2含量4.5左右，以减少复原气氛的出现。 减少物料在高温带停留时间，可有效减少CaS04的分解。因此，一方

42、而应尽量提高二次风温，缩短主燃烧器火焰长度；另一方面，应适当提高窑的转速，采用薄料快转的操作方法。3) 改变分解炉3个燃烧器的供煤比例，减少三次风人口处喷枪的用煤量。因分解炉设计使用三通道燃烧器，风煤混合良好，煤粉起火速度快，适当降低供风量，关小旋流风风门，将煤粉80m筛筛余由68放大到1012，防止煤粉在蜗壳处爆发性燃烧，减少局部高温现象。合理调整三次风和窑内通风的比例，在允许范围内增加窑内通风量，稀释挥发性有害物质的浓度，保证生料在上升烟道晕悬浮状态，防止塌料，以减少上升烟道和分解炉的结皮。3.1.2 氯含量的控制根据国外长期摸索经验，当生料中氯(Cl一)含量过0.0150.020时。结皮

43、比拟严重，并将为是否要放风的临界值和对氯含量的控制指标。根我们几年来实际生产的探索经验当入窑生料(预热器最底一级旋风筒下料溜子处)中的氯(Cl一)量超过1.0时(相应生料中氯含量0.0200.022)，就比拟容易引起结皮。而在1.0以下窑与预热器系统的操作相比照拟平安、稳定。也没什么特别大的影响。我国水泥行业，借鉴国外经验，将新型干法厂原燃材料中有害成分的含量和相比照例控质在如下范围：K2O+Na20l;Cl0.O15Q值分为Q1和Q2，Q1为从原燃料中带人的每部有害成分计算得出；Q2为生料煅烧时挥发到气相中的有害成分计算得出。 防止局部高温3.2.1 用煤量的控制在操作中对煤的增或减调节幅度

44、过大，易使煤形成不完全燃烧，不仅导致局部形成复原气氛，还会使没有燃尽的煤粉颗粒粒附着在器壁上继续燃烧，从而产生局部高温形成结皮。目前大局部水泥生产线上使用的气体分析仪是一种能反映煤炭是否燃烧完全的一种装置，当气体分析仪检测到CO浓度超过控制值时，为保护电收尘的平安，会联锁停窑，从而可反映出对煤的调节幅度是否适度。煤的细度、水分的也会影响到结皮。煤粉中保持1.0-1.5%的水分可以促进燃烧，但是过量会不利于燃烧，使火焰伸长，烧成温度降低。煤的细度应严格控制，粗煤粉会使火焰黑火头变长，燃尽时间长，容易到远离回转窑烧成带的部位燃烧，未燃烬的煤粉易掉到熟料中产生复原气氛,引起熟料结块,窑内结圈,从而引

45、起系统通风不良,导致煤燃烧不完全, SO3含量上升,对结皮的产生创造了条件。3.2.2 窑内通风量的控制在窑头煤用量波动范围内始终有足量的O2供燃料燃烧，保证窑内不出现复原气氛，而且使窑内O2适度偏大控制。可以对窑内结皮的产生有一定的缓解。3.2.3 稳定喂料量为了保证窑系统的正常运行，料、煤、风的控制一定要合理且稳定不能有大幅度的波动。假设不稳，那么窑的热工制度会受到影响。3.3 操作及设备方面严格控制系统各处的温度，均匀稳定生产。窑后气温度愈高，含碱、氯、硫颗粒外表出现的液相愈多，煤灰熔化的可能性愈大，那么结皮的可能性愈高。一般控制出窑气体温度不超过1000，出分解炉气体温度不超过950，

46、并且完全燃烧，以防止结皮。同时，对窑及预热器要精心操作，使各部位的温度、压力稳定及喂料量稳定。定期检查吹扫，去除结皮。分解炉前后的气温为9501000，处于一些低熔物开始熔化的范围，所以一般结皮是难免的，但是可以控制它，可定期检查，用压缩空气吹扫，或用空气炮吹击，使它不影响系统的正常运行。第4章 技术的革新及改造防结皮 4.1 分解炉用煤的高比控制烧成系统中原燃料带入了有害成分K2O、Na2O、SO2、CI一，它们在烧成带的去向有两个：一个是随熟料出窑，另一个是挥发后被窑内烟气带到窑尾，两者是“此多彼少的关系。以SO2，为例。国外实验室对不同O2量的SO2测定认为：O2量4左右是抑制热生料中S

47、O2挥发的关键点；当量大于4左右后，热生料中SO2释放量明显地大O2幅下降；且随量O2的进一步增加，生料中SO2释放量继续下降1。这种现象也被生产实践证实。我们在生产中遇到窑尾结皮较严重时大幅度减产而不减C1 筒出口的拉风量，结皮会在几小时内渐渐缓解，表现出这种操作对结皮有“自洁作用。众所周知，窑内复原气氛会大大地提高烧成带SO2的挥发率。一些生产线原燃料带入的硫碱比尚可，但结皮堵塞十分严重，查得其主因往往为窑内的复原气氛。提高炉煤比例即为降低头煤比例，使窑头单位燃料拥有的窑内风量增加(更准确地讲，应该为窑头用燃料在窑内燃尽所放出的单位热量分摊到的窑内风量增加)，相对地实现窑内高风量(即很富裕

48、的风量)控制。尤其是那些由于种种原因三次风量不得不偏高比例控制的分解炉，通过降低烧成带用煤量来相对地实现窑内的高风量控制，更有特殊的实用意义。这有利于消除复原气氛，有利于高O2量控制以便多多地随熟料带走有害成分，减少窑尾结皮，使烧成系统的通风阻力长期稳定地处在较为理想的状态，有利于系统热工保持良好和长期稳定。另外，烧成带热负荷下降也使出窑熟料带走的有害成分增加。值得一提是，几个厂炉煤接近70的实践证明：提高出分解炉温度(维持在915 oC左右)引发窑尾结皮加剧的担忧是多余的，事实上基于上述原因，结皮不但没有加剧，反而大为减轻。凡此，都给使用高硫煤提供了一些有利的技术条件。预分解技术是“两把火的

49、工艺，在系统堵冷风十分良好的前提条件下，预热器出口氧量及二、三次风量三者之间存在着多种组合。唯有预热器出口氧量合理，且窑内高O2量控制、其燃烧后剩余较多的O2补充进的三次风一起供炉煤燃烧的组合方式才是理想的。此时C1筒出口的O2完全有条件降到相领先进的控制水平，极有利于降低电耗和煤耗。与之相反，如果窑内氧量缺乏而窑尾烟室无气体分析仪，窑尾结皮极易陷入恶性循环，二、三次风的比例分配与系统总风量三者及彼此关系会完伞偏离正常值的范围，窑操作员不得不加强系统拉风能力，但有时往往形成窑内通风缺乏而二、三次风过量，甚至出现系统拉风量过高而窑内仍然缺氧的局面。这些都需要炉煤高比例控制来配合，防患于未然。以J

50、厂为例，由于采用上述组合方式，C1筒出口过剩空气系数下降，使五级预热器的各级固气比上升，又带来C1筒出口温度下降。结果，高温风机转速下降了20rmin，C1筒出口温度由335降为305。这温度降相当于五级预热器变为六级预热器的降温效果，而阻力损失那么比增加一级预热器要小很多，由此证明此举具有显著的节能效果。4.2 旁路放风原燃料中钾、钠、氯、硫是新型干法窑能否稳定生产和产品质量的重要因素。其过量存在将会对新型干法水泥生产系统的运行稳定性带来严重的影响。主要表现为：这些挥发性组分易在窑尾及预热器的适宜温度区域内形成阏鼹循臻察集，弓|超窑内或预热器相应位置出现结皮、堵塞严重时影响烧系统的稳定和正常

51、运行。过量的钾、钠、氯成份进入熟料，一方方面发生碱集料反响。缩短混凝土的使用寿命；另一方面还会腐蚀混凝土中的钢筋。影响其结构强度。因此采用旁路放风系统是解决原、燃料中过量钾、钠、氯排出系统的有效措施，从而到达保证系统运行的稳定和产品质量的目的。 旁路排氯 在CaSO4-K2SO4-NaSO4三元系中，熔体初生于800以下的区域内。如物料中有8的KCL熔体初生温度将降到700以下。700800正处于最下一级预热筒内。CaC03的分解产生的CaO立即与SO3结合，形成CaSO4。K20和Na20也与SO3结台形成K2SO4和NaSO4。由于这里CI一富集，即KCl大量存在生料中碱盐更容易熔化。在较

52、低温度下就已粘滞形成结皮系统中这儿正处于负压状态难免有漏风进入，温度陡降，碱盐不仅凝聚，而且固化，也形成结皮。排走一定量的氯，就可以克服结皮危害。例如某厂，旁路放风量为2.6，可排氯30，仅排碱1和硫0.5。显然这样的旁路放风是碱少鲺循环，而不是碱少碱，循环最有效的措施 旁路排碱 有些国家(例如美国)要求生产低碱水泥，而偏偏有些水泥厂原、燃料中碱含量过高如前所述一般旁路放风不能有效减少熟料中的碱含量。但还是有方法的就是要增加原料中的氯含量或用天燃气及重油代替煤作燃料：如果用这些措施后仍达不到要求，可以对原料中含CI一不高的窑料中参入适量的CaCl2用以曾氯，使CaCl2+K2O=2KCl+Ca

53、OCaCl2+Na2O=2NaCl+CaO形成的CaO 参加生城熟料的一系列反响。而K、 Na、Cl通过循环富集由旁路放风排除，实现了旁路排碱。4.3 无烟煤水泥工业是用煤大户， 如能用无烟煤替代烟煤，可降低本钱，显著提高工厂经济效益。为了适应市场经济的需求，越来越多的回转窑水泥厂要求能够使用高灰分煤和无烟煤作烧成燃料，以降低企业本钱，增强市场竞争能力。中国水泥工业与世界许多国家一样也面临着开展采用低品位劣质燃料或低挥发分燃煤的趋势与需要。无烟煤的挥发分低，挥发分析出困难且最少，煤着火温度高，不易燃烧。由结皮的因素可知燃无烟煤容易有结皮的产生。因此要对设备有一定的改良。 4.3.1 燃烧器的选

54、择 采用三通道大速差NC-7II型煤粉燃烧器。该燃烧器利用同向协流大速差原理，对煤粉喷出速度和角度进行了调整，在燃烧器中心区域形成负压区，促进高温二次风与煤粉的充分混合，使煤粉快速升温，到达着火温度并迅速燃烧。该燃烧器具有煤质适应性强、一次风量少(约占理论燃烧空气量的7-8)、火焰形状调节灵活等特点，特别应于回转窑燃无烟煤，其工艺参数见表4-1表4-1 Nc-7型燃烧器工艺参数工程参数喷煤量(t/h)正常7，最大10喷煤量调节范围110一次净风量(m3/h)3900一次净风压(kPa)204.3.2 预热预分解系统 影响无烟煤在分解炉内的燃烧因素主要有：分炉操作温度，分解炉中氧气浓度，空气和煤

55、粉的均混合程度，煤粉在分解炉内的停留时间，分解炉内科与煤粉的比例等。由于无烟煤煤粉燃烧速度较，一般分解炉内煤粉喷人点附近和初始燃烧区的度低，反而制约后续无烟煤煤粉的着火和燃烧，会成分解炉熄火，或大量煤粉进人后续预热器内燃导致温度倒挂、预热器结皮堵塞、内筒及衬砌烧毁后果，最终造成烧成系统停产处理。如何创造有利的工况条件，加快煤粉的着火和燃烧、提高煤粉燃尽，成为分解炉没计的关键。根据分宜海螺公司提供煤的燃烧特性，我公司开发设计了在线NC2500型预热预分解系统，该系统主要设备是燃无烟煤sT-I型在线分解炉。该分解炉的主要技术特点是：采用双割向切人式三次风进口，双喷煤管对称于撒料点布置，高度可变换对

56、冲喷人，较高的喂料点居中撒人等结构。从而在结构上保证了无烟煤煤粉与高温三次风的充分混合并及时着火和燃烧。热气流通过喷旋结合上行，与上部撒下的生料进行高效换热，保证了炉内物料和气流场的均匀，使分解炉可以在较高温度下操作而不出现结皮。合理的炉容，既保证了煤粉的充分燃烧，又顾了降低投资。该系统操作简单，点火容易，系统阻力低。分宜海螺NC2500型预热预分解系统主要备规格见表4-2。表4-2 Nc25型预热预分解系统设备规格设备名称C1C2C3C4C5分解炉规格/m2-5.128使用无烟煤煅烧水泥熟料，可有效合理利用当地廉价的煤炭资源、减少环境污染，有利于生态保护。由上可知选择合理的机械设备可以有效的

57、预防生产过程中与分解窑系统结皮的产生。结 论本文主要从原燃料、机械设备及操作方面论述了一些引起预分解窑系统结皮的因素及解决方案。严格控制原燃料有害组分，合理配料，提高原燃料质量，即严格控制煤粉的挥发分、细度及水分，操作好这种窑必须加强管理、加强操作，稳定系统热工制度，搞好系统密封，掌握规律。预防和处理好结皮是窑、炉正常运转，提高窑的运转率，确保产质量，确保设备及人身的平安的重要保证，是充分发挥预分解窑高效、低耗优势的关键。燃低挥发份的无烟煤时，为防结皮堵塞要选择适当的燃烧器和分解炉设备。使生产在节约能源的前提下良好的运行。总之引起预分解窑系统结皮的因素较多，原因也较复杂，有的是由一种原因造成的

58、，有的又是多个因素共同作用的结果，不同的企业根据其实际问题采取了相应措施，也已取得了一些可喜的成果。但从上述的论述可见，经验性的操作改良或就结皮的宏观因素分析较多，但在形成机理的深入研究及系统的理论分析还远远不够，如对于究竟是什么物质或什么元素在起着决定性的作用，至今还未见报道，这就需要科技工作者再接再厉，不断探索，从实践中提升理论，再由理论指导实践，最终从根本上采取有效措施解决问题。谢 辞本论文是在导师*的悉心指导下完成的。在论文的选题到论文的写作及论文成文的审阅期间，导师都倾注了大量的心血，给与了极大的关心、指导，李老师严谨的治学态度、渊博的专业知识，一丝不苟的工作态度、高瞻远瞩的学术思想

59、以及他温和的立身处世态度，给与我很大的启迪，让我受益匪浅。在论文完成之际，谨向*致以崇高的敬意和最衷心的感谢。在实习过程中，同时还得到了一同实习同学的帮助和指导，在此特表示感谢。在实习工作中还得到磴槽集团宏昌水泥厂的领导和同志们的热心帮助和指导，在此表示衷心的感谢。感谢我的家人和亲人，他们在我学习期间给与我最大的精神鼓励和支持。在求学期间，不管遇到什么困难和挫折，他们都一如既往的支持和关心我，是我能全身心的投入到学习和研究中，在此衷心的感谢他们！在课题研究过程中，我还得到了师兄师姐和很多老师的关心和协助，在这里向他们表示深深的谢意。 参考文献【J】.新世纪水泥导报，20211：6-9.李建锡，

60、袁润章，陈全德. 预分解系统结皮特征的研究【J】水泥工程，1999111矫深田. 我公司预分解系统结皮堵塞的原因分析及对策【J】水泥工程，1999613李士达. 煅烧高有害杂质生料的防堵经验及控制范围初探【J】水泥技术，198964849陈久丰. 对我厂预热器结皮的初步探讨【J】. 水泥，19919：4余定德. 国外某厂的旁路放风【J】. 水泥，198712：5陈全德，曹 辰. 新型干法水泥生产技术【M】北京：中国建筑工业出版社，1987. 122123肖成平，李梅预分解窑结皮机理研究【J】水泥，19993：17谢峻林，赵改菊，罗金平，等水泥生料的燃烧固硫特性及其微观反响机理研究【J】燃料化学