预热器系统的结皮堵塞及预防

对旋风预热器来说，最容易发生结皮、堵塞的部位是窑尾烟室、下料斜坡、缩口及最下一级旋风筒锥体、最下两级旋风筒等部位。但是，结皮在整个预热器系统以及预热器主排风机的叶片上都能发生。结皮增厚时，不但会使通风通道有效面积减小、阻力增大，影响系统通风，结皮严重或塌落时，还容易发生堵塞事故，影响正常生产。主排风机叶片结皮，会使风机发生震动，影响风机的安全运转。造成固体颗粒黏结在煅烧装置的内壁而形成预热器内结皮的原因，伦普认为是湿液薄膜表面张力作用下熔融黏结，作用于表面上的吸力造成的表面黏结及纤维状或网状物质的交织作用造成的黏结，由于在窑尾及预热器内的结皮中硫酸碱和氯化碱含量很高，而在硫酸钾、硫酸钙和氯化钾多组分系统中，最低熔点温度为650~700℃，因此窑气中的硫酸碱和氯化碱凝聚时，会以熔融态形式沉降下来，并与入窑物料和窑内粉尘一起构成黏聚性物质，而这种在生料颗粒上形成的液相物质薄膜，会阻碍生料颗粒的流动，在预热器内造成黏结堵塞。此外，生料成分波动、喂料不均、火焰不当、预热器过热、燃料不完全燃烧、窑尾及预热器系统漏风、预热器内衬料剥落、翻扳阀不灵等种种原因，也都会导致结皮、堵塞。法国拉法基水泥公司研究认为，结皮的形式主要与下列三个因素有关。①与物料中钾、钠、氯、硫的挥发系数大小有关，特别是在还原气氛中，挥发系数增大时，对结皮影响很大。②与物料易烧性有关。若物料易烧性较好，则熟料的烧成温度将会相应偏低，结皮就不易发生。③与物料中所含的三氧化硫与氧化钾的克分子比大小有关。物料中的可挥发物含量越大，窑系统的凝聚系数越大，则结皮形成的可能性就越大。关于结皮的主要矿物成分，一般认为是由于大量的粉尘循环及硫酸盐、氯化物的富集而生成一种灰硅钙石。中国建筑材料科学研究院曾对8个结皮试样进行了X射线分析，发现8个试样中都含有硫酸盐和以复盐形式存在的硫酸盐化合物，而大部分试样中都有灰硅钙石（2C2S·CaCO3）和硫硅钙石（2C2S·CaSO4）。国内研究认为：窑尾系统出现的结皮料可分为三种基本类型，即粉料块结皮、疏松结皮、硬块结皮。①粉料块结皮的化学成分与生料接近，其结构密实，黏结力主要为表面力，形成温度为650~850℃。疏松结皮中硫、碱含量稍高，结构疏松、多孔，黏结力主要由过渡液相产生，形成温度为850~1000℃。硬块结皮中硫、碱的含量最高，物料的黏结除由过渡液相造成外，主要由烧结所致，其含有硅酸盐熔体，并伴有大量的新生矿物出现。硬块结皮的形成温度为1000~1200℃。生产过程中当温度超过1000℃时就有可能产生对生产有害的硬块结皮。②粉料块结皮的物料颗粒之间主要由紧密接触而黏结，导致这种黏结的力为表面力；疏松结皮主要由硫、碱、氯形成的过渡液相黏结所致；硬块结皮则由大量液相黏结而成。③因为粉料块结皮的黏结力较弱，对生产的影响不大；疏松结皮的黏结力稍强，通常采用机械除皮的方法，如捅料、空气炮等可将其除掉；硬块结皮会对生产造成极大的影响，因此在生产中应尽量避免。美国波特兰水泥协会亦认为灰硅钙石是结皮的主要成分。据其鉴定灰硅石的分子是Ca5(SiO4)2CO3，结构式是2C2S·CaO·CaCO3。并且认为RCl是灰硅钙石形成的矿化剂。他们曾用四种不同的窑灰加入到生料中进行试验，其掺和比为窑灰15%，生料85%，在同样的条件下进行加热，发现只有含氯高（6.24%）的窑灰掺入后，经800℃处理后的样品中，有灰硅钙石形成。他们提出的防止结皮的措施如下。①减少和避免使用高氯和高硫的原料。②使用低氯、低硫或中硫的煤。③如过量的氯和硫难以避免，建议采取以