技術 | 熟料燒失量升高問題的分析與處理
引言
某公司熟料生產自7月開始,燒失量突然升高,對熟料強度和需水量影響嚴重。為盡快解決這一問題,迅速提高熟料質量,保證熟料順利出廠,該公司專門組建專題解決小組,通過采取“提溫控堿”的理念和措施,在10月初將熟料燒失量降到了0.5%以下,強度以及標稠達到預期效果。本文將把解決此問題過程中獲得的經驗與大家分享。
一、熟料燒失量升高的原因分析
熟料燒失量高的根本原因是生料在燒成帶被煅燒成熟料的化學反應不夠完全或者燃料燃燒不充分。煅燒溫度不夠高或生料易燒性不好是燒失量升高的主要成因,其主要影響因素有生料有害成分及易燒性、煤粉質量、窯頭燃燒器、窯頭煤粉使用量、窯尾預熱生料分解率等。該公司熟料化學檢測數據及工藝參數見表1。由表1可以看出:
表1 熟料化學檢測數據及工藝參數表
(1)自7月開始,熟料中燒失量逐月增加,到8、9月時燒失量全月平均超過1.0%,10月熟料燒失量開始下降,平均降至了0.47%,逐漸恢復正常。受其影響,熟料的標準稠度需水量同步越來越高,由原來的24.2%左右,上升到29.3%左右,10月逐步下降到正常水平,其他各項指標均回歸至正??刂品秶?。
(2)熟料燒失量升高的原因與生料中有害成分SO₃和f-CaO相關性不大,與生料中有害成分堿含量相關性較明顯。
(3)在熟料燒失量較高的7~9月,熟料的礦物相相對正常水平偏低,而且有C₃S相對降低,C₂S相對升高的趨勢;同時二次風溫較正常1113℃以上也偏低,說明在此期間煅燒溫度較正常水平是偏低的。
(4)在熟料燒失量較高的7、8、9月,游離氧化鈣都在0.90%,變化不明顯,與正常持平,而二次風溫較正常偏低,說明此期間生料易燒性變好了。這種易燒性變化理論上應該是由堿含量的升高引起的。綜上所述,初步判斷:燒失量升高是由生料中堿含量升高引起的。初步判斷后,收集石灰石堿含量、煤粉質量、窯頭燃燒器、窯頭煤粉使用量,以及窯尾分解率等大量數據進行核對驗證,具體情況如下:
(1)石灰石堿含量。該公司生料配料中,石灰石占比在85%以上,從日常使用原材料堿含量來看,生料中堿的主要來源是石灰石,其化學檢測見表2。
表2 石灰石化學檢測數據(%)
7月15日開始,石灰石生產受礦山開采層面影響,無法有效搭配,礦山石灰石堿含量逐月增加。8、9月,日進廠石灰石堿含量最高為0.62%,最低為0.36%,平均為0.51%,可看出:熟料中堿含量升高趨勢同石灰石全分析結果中堿含量變化吻合。
(2)煤粉質量。煤粉質量參數見表3。為降低熟料燒失量,化驗室加強煤粉質量控制:8月初煤粉細度指標要求由原來的10%±2%控制到≤8.0%,并適當降低了煤粉灰分和水分。由表3可看出,8、9月煤粉質量雖改觀明顯,但結合表1來看,煤粉質量的改善并未對燒失量帶來有利影響。故判斷煤粉質量不是熟料燒失量升高主要原因。
表3 煤粉質量參數(%)
(3)窯頭燃燒器。該公司窯頭燃燒器的位置,自投產以來固定使用,效果良好。期間懷疑燃燒器頭部下沉或攏焰罩磨損造成煤粉卷入料中,導致煤粉燃燒不充分,造成燒失量升高,多次嘗試調整位置和間隙,避免煤粉卷入料中,均帶來不利影響。故判斷窯頭燃燒器不是此次燒失量升高的主要原因。
(4)窯頭煤粉使用量。在查找燒失量升高原因期間,相當一段時間,特別是初期,認為是頭煤使用量大,煤粉燃燒不充分導致的燒失量升高,嘗試減少窯頭煤粉使用量,使得燒失量升高的現象進一步惡化。后來查找了窯頭煤粉使用量的大量數據,發現仍不能確定煤粉多少對燒失量升高的影響。
(5)分解率。通過多次對五級下料管取樣分析,分解率在92%~95%,均達到理論數據,理論上對熟料煅燒不會造成影響。故判斷分解率不是燒失量升高的主要原因。
通過上述分析可知此次熟料燒失量升高主要是由石灰石堿含量高引起的,石灰石堿含量的升高使生料易燒性變好,在熟料煅燒到同樣合格的游離氧化鈣的情況下,煅燒過程中化學反應或燃料燃燒相比正常狀態是不充分的,從而造成熟料燒失量升高。
經過分析得知:1)控制降低石灰石堿含量是最為直接有效的措施。2)增加窯頭煤粉使用量,適當提高窯內煅燒溫度,可以降低熟料燒失量。但由于該公司石灰石礦山開采層面影響,不可直接采用降低石灰石堿含量的措施,于是制定了適當增加窯頭煤粉使用量,提高窯內煅燒溫度;盡量降低石灰石(生料)堿含量的理念和思路。具體要求:穩定控制窯頭罩溫度在1100℃以上,最好達到1150℃;石灰石堿含量盡可能控制在0.40%以下,熟料堿含量控制不超過0.85%。具體措施如下:
(1)加強礦山及其他輔材開采搭配和預均化處理,降低或杜絕夾層的使用量,采取優質低堿礦段搭配使用,適當調整生料配料方案將生料堿含量控制在0.50%以下,同時增加入窯生料率值和堿含量的檢驗頻次,保證熟料堿含量控制盡量不超過0.85%。
(2)通知窯中控操作員,嚴格控制篦冷機用風,適當增加頭煤使用量,提高二次風溫溫度,將其穩定控制在1100℃以上,力爭控制在1150℃以上。
(3)工藝技術人員加強工藝巡檢和調整,通過對燃燒器間隙以及位置的調整、三次風閥開度調整等技術手段配合中控操作提高煅燒溫度;遇到煅燒溫度不容易提高的情況,窯頭燃燒器適當使用柴油,輔助提高窯內煅燒溫度。
通過上述措施,10月熟料燒失量得到了有效地控制,強度及標稠達到了預期效果。
作者:張全雷,劉東旭,宋申鎮,趙昂
來源:《滕州中聯水泥有限公司》
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