引言

水泥回轉(zhuǎn)窯在煅燒熟料的過程中，均勻合理分布的窯皮不但可以保護(hù)窯筒體，削弱火焰對(duì)窯襯的侵蝕、磨損及高溫的破壞作用，延長(zhǎng)窯內(nèi)耐火磚的使用周期；還起到減少窯筒體散熱，穩(wěn)定系統(tǒng)熱工制度，提高綜合熱效率等作用。窯內(nèi)長(zhǎng)長(zhǎng)厚窯皮是行業(yè)內(nèi)常見的工藝問題，常常會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)，造成窯內(nèi)來料波動(dòng)較大，系統(tǒng)熱工制度難以穩(wěn)定的情況，直接影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)質(zhì)量的提升和設(shè)備的安全運(yùn)行。

某公司4800t/d熟料生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)采用了ф4.8m×72m回轉(zhuǎn)窯結(jié)合雙系列五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器帶CDC型分解爐系統(tǒng)。2020年3月15日，該線按錯(cuò)峰生產(chǎn)要求結(jié)束冬季檢修復(fù)工復(fù)產(chǎn)。投料后中控根據(jù)操作規(guī)程在產(chǎn)量恢復(fù)過程中出現(xiàn)窯內(nèi)煅燒溫度低，在保證窯尾分解爐內(nèi)物料分解率在92%上下的條件下，為提高窯內(nèi)煅燒溫度，采取了加大窯頭喂煤量的方式，同時(shí)考慮到窯頭煤粉的充分燃燒問題，系統(tǒng)拉風(fēng)量不變的情況下將三次風(fēng)閘板高度下落以強(qiáng)化窯內(nèi)通風(fēng)。復(fù)產(chǎn)僅一周之內(nèi)窯筒掃顯示一檔后結(jié)掛長(zhǎng)厚窯皮，煅燒區(qū)域不集中、窯尾倒料嚴(yán)重、窯皮長(zhǎng)掉頻繁、窯尾煙室提前結(jié)粒等問題發(fā)生。嚴(yán)重影響了熟料產(chǎn)質(zhì)量的提升和設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程分析了造成此類工藝問題的成因，歸納處理措施以及工藝調(diào)整時(shí)的注意事項(xiàng)。

1.1 生料化學(xué)成分及率值影響

表1 進(jìn)廠原料成分概況（%）

生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，生料成分中KH偏低，氧化鐵含量較高，導(dǎo)致物料在煅燒過程中液相量過多且形成較早，特別是在煅燒高鎂熟料煅燒過程中，高鎂原料的耐火性差，中控操作時(shí)調(diào)整頻繁，溫度高液相易提前形成，易與耐火磚表面或者已形成“窯皮”表面黏結(jié)，結(jié)掛長(zhǎng)厚窯皮甚至結(jié)圈。使得回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通風(fēng)條件變差，系統(tǒng)熱工制度惡化不易穩(wěn)定，從而引起一系列的包括熟料結(jié)粒差，包心、黃心料多，熟料強(qiáng)度不高等一系列工藝問題。

1.2 煤粉質(zhì)量與火焰形狀的影響

煤粉細(xì)度、水分過大，加之窯爐系統(tǒng)用風(fēng)不匹配，導(dǎo)致窯內(nèi)產(chǎn)生還原氣氛，入窯煤粉不完全燃燒，未燃盡的焦炭粒子沉降后繼續(xù)燃燒，使得Fe₂O₃，在還原氣氛下被還原成FeO，形成低熔點(diǎn)礦物因而產(chǎn)生長(zhǎng)厚窯皮的問題。并且原燃料中堿、Cl、SO₃含量比例的失衡，對(duì)物料在窯內(nèi)產(chǎn)生液相的時(shí)間、位置影響較大。物料所含有害物質(zhì)過多其熔點(diǎn)將降低，也使結(jié)掛厚窯皮的可能性增大。

由于火焰形狀決定了窯皮形狀的好壞，在生產(chǎn)中我們必須要保持火焰形狀的穩(wěn)定，調(diào)整出適合自身窯況的理想火焰。才能避免異常窯皮的情況發(fā)生。在復(fù)產(chǎn)初期，隨著產(chǎn)量的逐步恢復(fù)，為使窯皮由窯前向窯內(nèi)延伸，燃燒器的使用和調(diào)節(jié)時(shí)，因內(nèi)外風(fēng)量匹配不當(dāng)導(dǎo)致火焰形狀過于細(xì)長(zhǎng)，造成火焰高溫區(qū)不集中，雖煅燒溫度尚可，但易結(jié)掛長(zhǎng)厚窯皮，且熟料結(jié)粒參差不齊，質(zhì)量較差。

1.3 操作和熱工制度的影響

(1)窯頭喂煤量過大，系統(tǒng)風(fēng)、煤的比例關(guān)系失衡，產(chǎn)生化學(xué)不完全燃燒，使火焰成還原性；由于在燒成帶產(chǎn)生大量CO，使物料中部分氧化鐵被還原成氧化亞鐵，形成FeO·SiO₂低熔點(diǎn)的化合物。使燒成帶液相提前出現(xiàn)，將未熔的物料集結(jié)在一起，造成長(zhǎng)厚窯皮甚至結(jié)圈。

(2)復(fù)產(chǎn)過程中，窯體長(zhǎng)時(shí)間慢轉(zhuǎn)，導(dǎo)致窯內(nèi)物料填充率過大，加之頭煤用量過大，煤粉沉降包裹在物料中也極易形成長(zhǎng)厚窯皮或窯皮分布不均，窯電流偏高卻振幅較大等問題，但這種窯皮結(jié)掛并不牢固，在調(diào)整的過程中容易因熱工制度的波動(dòng)而垮落，中控操作調(diào)整頻繁且不易穩(wěn)定。

(3)因結(jié)掛長(zhǎng)厚窯皮致使系統(tǒng)通風(fēng)阻力增大，工藝調(diào)整過程中片面強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)，造成系統(tǒng)風(fēng)速過大，窯內(nèi)填充率高，而出現(xiàn)窯尾和三次風(fēng)負(fù)壓過高、窯尾煙室物料提前結(jié)粒、窯尾倒料等問題。

(1)生料配料與三率值的控制；根據(jù)多年熟料煅燒的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知，控制入窯生料易燒性的好壞，對(duì)于改善熟料質(zhì)量、穩(wěn)定系統(tǒng)熱工制度具有極其重要的意義。生產(chǎn)過程中考慮到我廠主要的硅質(zhì)原料砂巖的理化活性較差，生料配料方面根據(jù)化驗(yàn)室指定的三率值方案，砂巖配比從3％下調(diào)至2.4％上下，逐步摸索出適合當(dāng)前工藝狀況的高飽和比低硅的配料方案。高飽和比生料的配料方案對(duì)應(yīng)熟料三率值范圍為KH=0.93±0.02，SM=2.3±0.1，IM=1.3±0.1，熟料3d強(qiáng)度可保證平均在31MPa以上。并且根據(jù)水泥熟料三率值的定義，鋁率(IM)表示熟料熔劑礦物中C₃A與C₄AF的比例關(guān)系，鋁率越高，液相黏度越大，因此在保證熟料液相量在合理的范圍內(nèi)的同時(shí)，將熟料中Al₂O₃控制指標(biāo)由5.0％以上調(diào)整到4.8％上下，F(xiàn)e₂O₃指標(biāo)調(diào)整到3.7％上下，在高鎂石灰石煅燒優(yōu)質(zhì)熟料的實(shí)踐過程中可以有效降低液相黏度過大引起的熟料結(jié)大塊、包心料和結(jié)掛長(zhǎng)厚窯皮問題。調(diào)整前后熟料全分析及質(zhì)量對(duì)比見表2。

表2 調(diào)整前后熟料全分析及質(zhì)量對(duì)比

特別是在2020年下半年以來熟料3d強(qiáng)度和28d強(qiáng)度逐月遞增，熟料結(jié)粒均勻，游離鈣合格率也達(dá)到了95％，熟料易磨性更好，在保證熟料的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的同時(shí)，為水泥磨優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供了更好的條件。

(2)窯爐用風(fēng)的匹配與調(diào)整；為避免長(zhǎng)厚窯皮帶來的窯內(nèi)通風(fēng)不良問題，可適當(dāng)關(guān)小三次風(fēng)管的閘閥加強(qiáng)窯內(nèi)通風(fēng)的同時(shí)，關(guān)小三次風(fēng)閘閥還可起到改變?nèi)物L(fēng)入分解爐的形狀和位置的作用，進(jìn)而改變C4撒料箱下來的物料在分解爐內(nèi)流場(chǎng)分布，強(qiáng)化了三次風(fēng)與分解爐用燃料的渦旋效應(yīng)，改善尾煤不充分燃燒造成分解爐出口與C5下料管溫度倒掛的問題，煙室提前結(jié)粒的處理也起到了顯著的作用。

(3)煤粉質(zhì)量的控制方面；因煤粉細(xì)度粗、灰分高、水分大、會(huì)影響煤粉的燃燒速度，使火焰拉長(zhǎng)，燒成帶后移，窯皮易拉長(zhǎng)結(jié)圈，煤粉出磨細(xì)度及水分等指標(biāo)的有效控制可以提高煤粉的燃盡率，減少煤粉沉降；但須注意窯用燃料的使用量，避免造成熟料頂燒、死燒，在窯內(nèi)形成還原氣氛促使液相過早出現(xiàn)，出現(xiàn)結(jié)掛長(zhǎng)厚窯皮的問題。

(4)火焰形狀與煤管位置調(diào)整上；一方面通過調(diào)整燃燒器的外風(fēng)強(qiáng)化風(fēng)煤混合效率來提高煤粉的燃燒效率；同時(shí)強(qiáng)化內(nèi)風(fēng)的旋流效應(yīng)，為燃料快速點(diǎn)燃形成一個(gè)循環(huán)區(qū)，有利于形成短且穩(wěn)定的火焰。這樣既能縮短煅燒區(qū)間還可以起到強(qiáng)化熟料煅燒，穩(wěn)定熱工制度的目的。另外結(jié)合筒體溫度的變化情況適時(shí)調(diào)整燃燒器在窯內(nèi)位置，變換高溫點(diǎn)逐步燒熔厚窯皮，該調(diào)整應(yīng)注意嚴(yán)格控制煅燒溫度，避免煅燒溫度過高造成大面積垮皮對(duì)窯襯的損害。

(5)窯尾倒料問題的處理上，首先要加強(qiáng)窯尾煙室斜坡、縮口的結(jié)皮清理，保障窯尾通風(fēng)正常；通過適當(dāng)降低喂料量的的方法暫緩因長(zhǎng)厚窯皮造成窯內(nèi)物料填充量過高而出現(xiàn)倒料問題，與此同時(shí)優(yōu)化穩(wěn)定操作制度配合上述工藝調(diào)整快速有效的處理長(zhǎng)厚窯皮，才能徹底消除該現(xiàn)象的發(fā)生。

總而言之，穩(wěn)定合理的熱工制度是新型干法水泥窯的根本任務(wù)，同時(shí)也是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，設(shè)備高運(yùn)轉(zhuǎn)率的基礎(chǔ)。對(duì)于燒成帶結(jié)掛長(zhǎng)厚窯皮工藝問題的處理上還是要以優(yōu)化操作為主。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)儀器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)合理的對(duì)風(fēng)、煤、料及窯速進(jìn)行調(diào)整，才能切實(shí)避免此類工藝問題的發(fā)生。

作者：呂永亮，周桂勝

來源：《山東魯碧建材有限公司》

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