回转窑结圈的原因及处理方法

水泥回转窑结圈的形成机理与处理方法水泥回转窑结圈的形成机理与处理方法 1一、窑皮是如何形成 1二、结圈的机理与成因 2三、圈的种类 3四、避免结圈的方式和方法 3五、窑皮窑圈的几个根本性问题 4六、处理结圈的方式 5水泥回转窑结圈的形成机理与处理方法不管现今悬浮预热窑外分解窑多么先进，出现非正常窑况——结圈，也是煅烧中的正常现象。虽然经过多年水泥人努力及水泥专家的研究，对出现不正常窑况的问题基本上能够解决，并且已经形成了完整的理论。但话又说回来一旦出现不正常现象，运用理论解决问题的时候，问题又不能很好的解决，这也是事实。我们不能否认理论，但是也不能完全把希望寄托于原有的理论中，这就是矛盾的两面性。如何才能够快速及时的解决问题其实是我们关注的主要问题，所以本文主要是从几个主要方面来探讨结圈的机理和处理结圈的措施，以及时帮助读者解决所面临的不正常窑况。窑皮是如何形成当物料经过预热器、分解炉进入回转窑碳酸盐分界带和过渡带，然后进入烧成带，这时会出现液相，随着温度升高而液相增多。当物料出现液相时此处的衬料耐火砖表面也达到一定温度，当耐火砖暴露到物料外部时，温度逐渐升高，待耐火砖转到物料下面时由于耐火砖比物料温度高，就将热量传给物料，这时物料的液相量增多；当回转窑筒体继续旋转运行，耐火砖进入物料中部时，由于耐火砖在物料下方，没能够吸收到窑内煤燃烧释放出的热量，并且耐火砖还通过筒体向外散热，所以耐火砖的温度降低。这样具有液相量的物料就被冷凝在下降温度的耐火砖上，当耐火砖随着回转窑继续运行至物料最高端，直至超过物料暴露在热气流时，这时的耐火砖温度最低，耐火砖上被冷凝、粘附的物料达到最多。当耐火砖随回转窑继续运行，耐火砖及被冷凝的物料暴露在高温气流中，被冷凝的物料首先吸热升温，并把吸收的热量传给耐火砖，这时耐火砖和粘附的物料温度共同上升。当粘附在耐火砖上的物料温度升高到一定程度时，粘附在耐火砖上的物料又开始出现液相，随着温度升高，液相量加大粘度降低，当达到一定的液相量粘度又低时，粘附在耐火砖上的物料形成的液相量熔融自然下垂落入回转窑下部的物料中。耐火砖随着回转窑继续运行，当耐火砖到达回转窑下边和物料接触时，温度最高，所粘附的物料最少。当耐火砖随窑运行再次进入物料时，这时又把热量传给物料，物料形成更多的液相，再经冷却又粘附到耐火砖上。周而复始，窑皮一次次在加大、加厚。当物料粘附在耐火砖上并达到一定厚度时，由于窑皮、耐火砖共同的隔热性能，使回转窑窑内的温度，通过耐火砖和筒体散发出的热量不断减少，耐火砖暴露在高温火焰中熔融的粘附料和在耐火砖在物料中被冷凝下来的粘附物料相同时，即耐火砖粘附的物料和熔融的物料平衡时，窑皮就不会再增长，这时就是我们所指的正常窑皮。结圈的机理与成因前边已经叙述了窑皮是怎样形成的。物料进入烧成带后出现液相，耐火砖受回转窑旋转的影响时而在物料下边，时而露出物料，加之窑筒体散热的原因，出现液相的物料会粘附在回转窑窑砖上，周而复始窑皮不断增厚，当耐火砖粘附的物料和熔融的物料平衡时，这时产生的窑皮是正常窑皮。当操作不正常打破平衡时，火焰拉长，即高温带被拉长，物料熔融提前出现，容易产生了长窑皮（原材料成分的变化也会提前出现液相）；当窑内的火焰不稳定，加之来料不正常时，打破了正常的挂窑皮方式，窑皮的增长平衡被打破，熔融状态下的物料，窜入低温物料被冷凝，窑皮继续增加，这就出现厚窑皮。当长厚窑皮的环形部分脱落，剩余厚的部分就形成了圈，这就是圈的成因；当煤粉燃烧不完全，破坏了热工操作的同时，未燃尽的煤灰落入窑皮上，容易形成高温带的窑圈。由于原燃材料带入的硫碱含量高，操作方式不正常时，容易在回转窑的碳酸盐分解带形成硫碱圈；由于操作不当，二三次风温不合理容易造成前圈等。圈的种类回转窑煅烧操作时，操作不当容易形成圈，根据位置我们可以分为：前圈、熟料圈、后圈。前圈，一般是指在窑口或者是冷却带形成的圈。熟料圈，是在高温带形成的。后圈，是在高温带以后形成，有时在碳酸盐分解带形成（在碳酸盐分解带为硫碱圈）。根据成因我们可以分为：窑口圈、煤粉圈、硫碱圈避免结圈的方式和方法入窑生料要均匀稳定；物料出现液相时，筒体散热促使出现液相的物料冷凝粘附在耐火砖上，暴露在热气流时又有部分熔融，当粘附与熔融平衡时是正常窑皮。当物料出现液相时，由于来料不稳，温度低的物料突然窜入液相，会快速的冷凝在窑皮上，当随窑旋转火焰又不能很好的把粘附上的物料烧熔，或者是再次落入物料时，又有大量的物料粘附上，就会出现低温物料冷凝越粘越多，形成长厚窑皮或窑圈。稳定三率值；当生料的三率值不稳定，一会KH高一会KH低或者是一会N高一会是N低，都容易造成后结圈。原因是当KH或者是N低时，物料易烧性好，同样的煤耗液相量变大，假设都低的情况下，物料出现液相的位置是稳定的，当饱和比突然变高时，低温物料会突然冲进有液相的位置（所谓的黑影），低温物料就会粘附到窑皮上，周而复始，窑皮会越来越厚形成结圈。头尾煤要稳定；造成结圈的原因与三率值不稳定基本相同。头尾煤不稳定，同样造成出现液相量的位置移动，低温物料覆盖到液相物料上时，就容易长窑皮。燃烧器射出的方向、位置和形状要合理；当燃烧器喷出的煤粉在煤粉未燃烧完全时，被落入带有液相的物料中，就会快速冷凝下来，粘附窑皮上，越粘越厚。降低有害成分，有害成分多特别是硫碱含量高，容易形成循环富集在碳酸盐分解带形成硫碱圈。避免飞砂，飞砂物料容易造成窑口圈。窑皮窑圈的几个根本性问题窑皮窑圈形成的根本原因温差、冷凝是窑皮和窑圈形成的主要因素窑皮、窑圈的形成根本原因是出现温差冷凝造成的。正常窑皮是物料被烧熔，由于窑砖及胴体的散热，窑砖的温度低于物料温度，物料接触窑砖后被冷凝下来，然后暴露到热气流中被烧熔，进入物料后又被粘附上低温物料，这样循环往复窑皮越粘越厚，当窑皮厚到一定程度，影响筒体散热时，粘附和烧熔的物料持平，这就是正常的窑皮。当这一平衡被打破，粘附的物料大于烧熔物料，窑皮就会越来越多，形成窑圈。温差冷凝是窑皮和窑圈形成的基本条件，适用于，硫碱圈，熟料圈、前圈。硫碱圈形成的原因硫碱富集是造成硫碱圈的根本原因据崔玉东等人研究，熟料中有害成分挥发大小依次为：CI-＞K2O＞SO3＞Na20。氯离子在700°C时，就能够全部挥发完，正常煅烧情况下挥发率大于95%。KO2主要集中在900°C—1300°C，正常煅烧时能够挥发90%左右。SO3一般在1300°C时能够挥发到50-60%，正常煅烧时最高挥发可达82.29%。也就是说至少有部分硫碱是在高温带和预热器里边循环富集，当温度升高到硫碱挥发时这部分硫碱成分随着气流往回运行，当温度达到冷凝值时它又被冷凝在生料上，随着生料又返回窑内，这就是循环富集。当硫碱在窑高温带后挥发随着热气流向预热器前行时，在窑内遇到温度低的物料或者气流温度达到冷凝温度时它就冷凝到物料上，特别是遇上耐火砖挂上的窑皮，就会越聚越多便形成圈。前圈的形成与飞沙和二次风温关系当配料不当或煅烧不正常时就飞沙时，此时高温带吃火，为了煅烧正常会增加喷煤量，这样窑内的烧成温度就会提高，烧成后的熟料冷却带就会前移，当窑内出现的飞沙料遇上带有液相的物料时，特别是二次风温低时，物料就会被冷凝到窑皮上，在冷凝大于烧熔的情况下，就形成厚窑皮——前圈。处理结圈的方式稳定下料量。不管是否处理结圈，稳定下料量是提质、提产的最好办法。稳定下料量不仅仅是从操作上，更为关键的是下料设备的稳定性，有3500t/d的厂家，入库提升机电流就能够波动到10-20A，这对煅烧的影响是巨大的，特别是物料入窑后的分解率波动就会很大，容易造成窑内物料出现液相量的临界点前后大幅度移动，当低温物料进入到带有液相的物料里面时，就会被冷凝容易形成窑圈。所以调整入窑生料计量称的准确度，稳定下料量是关键的。现阶段有的厂家把冲板流量计换为转子秤后，入窑提升机电流波动范围缩小在3A之内，效果非常明显。在其他方面要检查分解炉、预热器有无塌料现象，如有塌料及时处理。烟室下料斜坡不得出现影响下料顺畅的任何因素。合理调整三率值。不少厂家为了提高熟料强度，拼命提高KH，同时也提高N，这都是不合理的。熟料的煅烧讲究的是生料的易烧性，熟料强度主要取决与当地的石灰石和原燃材料，用提高KH来提高熟料强度往往是得不偿失。有的厂家不明白KH和N的关系，在提高KH的同时又不舍得降低硅酸铝，结果弄得窑不好烧。为抢产量在煅烧过程中游离钙一降低就加料，人为的造成窑内热工不稳，形成液相临界点的不断前后移动也是造成结圈的一个因素。生料配料要均匀稳定，均化要好。生料配料是能否正常煅烧的关键一环，有的厂家对生料操作员的考核比较严格，操作员的责任性提高，当发现不合格时及时调整，但是经过调整后的结果往往跟不上物料波动的结果，有时反而出现结果反向，造成生料实际波动比化验结果大。虽然有生料库均化，但是均化的效果搞工艺的也都知道不理想。而有的公司对操作员的管理是放纵的，操作员并不关心合格率，结果物料显得比较均匀稳定，窑也好烧就是这个道理。当然了，我们不是说操作员责任心提高了不好，而是要找到好的调控方式。我认为操作员负责各秤的下料比例，要达到规定配比就算做的好，也就是说生料磨操作员只负责配比的稳定性。合格率由工艺员负责，配比要具有预见性，调控要有合理性。现场岗位负责物料的稳定性，注重原材物料的质量均衡，做到原燃材料要均匀稳定。调整燃烧器：调整燃烧器是处理窑内熟料圈的关键因素，说白了造成结圈的因素很多，但是最为关键的是未燃烧透的煤粉是低温的，在落入熟料液相时瞬间就会冷凝到窑皮上，使窑皮越长越厚，这才是结圈关键所在。经过多年的实践发现燃烧器合适的位置，既不是在所谓的第四象限，也不能偏向物料，而是尽量往窑中心线靠拢，经过用红外线打点几次测量所得数据是，燃烧器中心线在窑尾下料舌头的上部为佳。燃烧器要避免过多使用内风，尽量开大外风，把火焰拢起来，主要是适当延长煤粉的燃烧时间，避免未燃尽煤灰碰撞到窑皮上被冷凝后形成厚窑皮。控制窑尾温度。在保证产量、质量的同时，尾温越低越好。尾温低一是说明窑头燃烧器用煤量适中，燃烧完全；二是头尾煤比例适当，尾煤也不存在后燃烧。并且把窑内高温带之后的温度控制好，避免了有害成分过多过早出现液相量形成低温窑皮，而后形成硫碱圈。如果在稳定、大料及高产的情况下，硫碱圈就更不会出现。这主要是因为，尾温低说明过渡带和碳酸盐分解带温度相应比较低，就不容易在后边形成低温（硫碱富集的情况下）液相的窑皮。降低N率避免飞砂，控制好篦下风机用风量，保证二三次风温。飞砂的最根本原因就是N高，发现飞砂现象就直接降低硅酸铝就立即解决。同时二三次风温也是观察煅烧正常与不正常的一个关键因素。二三次风温高说明篦冷机操作合适，窑头煤燃烧正常，出现窑口圈的概率很低。控制窑电流；在保证熟料优质、稳产、高产的情况下，窑电流控制越低越好，目的是降低烧成温度缩短高温带，减少液相量提前形成的概率。控制分解炉温度；在窑电流允许并且稳定的情况下，分解炉温度控制越低越好。目的是控制并延长物料形成液相的时间，也就是液相形成的越晚越好。当然必须是保证优质、稳产、高产的情况下。结圈的机理已经说明，遇上结圈的处理方式也已说明，需要注意的是要对症下药，找准问题，针对问题进行处理。说明：虽然编者在工作过程中，对出现的不正常状态按照以上的方式都能够彻底解决，但是对于读者所出现的问题还要看综合性管理水平。其实在探讨不正常窑况时，编者同样也感觉到一些疑问，虽然在自己管理的平台上问题得以顺利解决，但是离开我所管辖的团队和设备时，做起来就有些难度。究其原因编者认为——管理是第一生产力，管理要