引言

水泥回轉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窯筒體，削弱火焰對窯襯的侵蝕、磨損及高溫的破壞作用，延長窯內耐火磚的使用周期；還起到減少窯筒體散熱，穩定系統熱工制度，提高綜合熱效率等作用。窯內長長厚窯皮是行業內常見的工藝問題，常常會影響窯內通風，造成窯內來料波動較大，系統熱工制度難以穩定的情況，直接影響回轉窯產質量的提升和設備的安全運行。

某公司4800t/d熟料生產線燒成系統采用了ф4.8m×72m回轉窯結合雙系列五級旋風預熱器帶CDC型分解爐系統。2020年3月15日，該線按錯峰生產要求結束冬季檢修復工復產。投料后中控根據操作規程在產量恢復過程中出現窯內煅燒溫度低，在保證窯尾分解爐內物料分解率在92%上下的條件下，為提高窯內煅燒溫度，采取了加大窯頭喂煤量的方式，同時考慮到窯頭煤粉的充分燃燒問題，系統拉風量不變的情況下將三次風閘板高度下落以強化窯內通風。復產僅一周之內窯筒掃顯示一檔后結掛長厚窯皮，煅燒區域不集中、窯尾倒料嚴重、窯皮長掉頻繁、窯尾煙室提前結粒等問題發生。嚴重影響了熟料產質量的提升和設備的安全穩定運行。本文結合實際生產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整時的注意事項。

1.1 生料化學成分及率值影響

表1 進廠原料成分概況（%）

生產實踐經驗得知，生料成分中KH偏低，氧化鐵含量較高，導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，中控操作時調整頻繁，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，結掛長厚窯皮甚至結圈。使得回轉窯內通風條件變差，系統熱工制度惡化不易穩定，從而引起一系列的包括熟料結粒差，包心、黃心料多，熟料強度不高等一系列工藝問題。

1.2 煤粉質量與火焰形狀的影響

煤粉細度、水分過大，加之窯爐系統用風不匹配，導致窯內產生還原氣氛，入窯煤粉不完全燃燒，未燃盡的焦炭粒子沉降后繼續燃燒，使得Fe₂O₃，在還原氣氛下被還原成FeO，形成低熔點礦物因而產生長厚窯皮的問題。并且原燃料中堿、Cl、SO₃含量比例的失衡，對物料在窯內產生液相的時間、位置影響較大。物料所含有害物質過多其熔點將降低，也使結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，在生產中我們必須要保持火焰形狀的穩定，調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生。在復產初期，隨著產量的逐步恢復，為使窯皮由窯前向窯內延伸，燃燒器的使用和調節時，因內外風量匹配不當導致火焰形狀過于細長，造成火焰高溫區不集中，雖煅燒溫度尚可，但易結掛長厚窯皮，且熟料結粒參差不齊，質量較差。

1.3 操作和熱工制度的影響

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

(2)復產過程中，窯體長時間慢轉，導致窯內物料填充率過大，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，但這種窯皮結掛并不牢固，在調整的過程中容易因熱工制度的波動而垮落，中控操作調整頻繁且不易穩定。

(3)因結掛長厚窯皮致使系統通風阻力增大，工藝調整過程中片面強調系統通風，造成系統風速過大，窯內填充率高，而出現窯尾和三次風負壓過高、窯尾煙室物料提前結粒、窯尾倒料等問題。

(1)生料配料與三率值的控制；根據多年熟料煅燒的生產經驗可知，控制入窯生料易燒性的好壞，對于改善熟料質量、穩定系統熱工制度具有極其重要的意義。生產過程中考慮到我廠主要的硅質原料砂巖的理化活性較差，生料配料方面根據化驗室指定的三率值方案，砂巖配比從3％下調至2.4％上下，逐步摸索出適合當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應熟料三率值范圍為KH=0.93±0.02，SM=2.3±0.1，IM=1.3±0.1，熟料3d強度可保證平均在31MPa以上。并且根據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的同時，將熟料中Al₂O₃控制指標由5.0％以上調整到4.8％上下，Fe₂O₃指標調整到3.7％上下，在高鎂石灰石煅燒優質熟料的實踐過程中可以有效降低液相黏度過大引起的熟料結大塊、包心料和結掛長厚窯皮問題。調整前后熟料全分析及質量對比見表2。

表2 調整前后熟料全分析及質量對比

特別是在2020年下半年以來熟料3d強度和28d強度逐月遞增，熟料結粒均勻，游離鈣合格率也達到了95％，熟料易磨性更好，在保證熟料的優質高產的同時，為水泥磨優質高產提供了更好的條件。

(2)窯爐用風的匹配與調整；為避免長厚窯皮帶來的窯內通風不良問題，可適當關小三次風管的閘閥加強窯內通風的同時，關小三次風閘閥還可起到改變三次風入分解爐的形狀和位置的作用，進而改變C4撒料箱下來的物料在分解爐內流場分布，強化了三次風與分解爐用燃料的渦旋效應，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，煙室提前結粒的處理也起到了顯著的作用。

(3)煤粉質量的控制方面；因煤粉細度粗、灰分高、水分大、會影響煤粉的燃燒速度，使火焰拉長，燒成帶后移，窯皮易拉長結圈，煤粉出磨細度及水分等指標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，在窯內形成還原氣氛促使液相過早出現，出現結掛長厚窯皮的問題。

(4)火焰形狀與煤管位置調整上；一方面通過調整燃燒器的外風強化風煤混合效率來提高煤粉的燃燒效率；同時強化內風的旋流效應，為燃料快速點燃形成一個循環區，有利于形成短且穩定的火焰。這樣既能縮短煅燒區間還可以起到強化熟料煅燒，穩定熱工制度的目的。另外結合筒體溫度的變化情況適時調整燃燒器在窯內位置，變換高溫點逐步燒熔厚窯皮，該調整應注意嚴格控制煅燒溫度，避免煅燒溫度過高造成大面積垮皮對窯襯的損害。

(5)窯尾倒料問題的處理上，首先要加強窯尾煙室斜坡、縮口的結皮清理，保障窯尾通風正常；通過適當降低喂料量的的方法暫緩因長厚窯皮造成窯內物料填充量過高而出現倒料問題，與此同時優化穩定操作制度配合上述工藝調整快速有效的處理長厚窯皮，才能徹底消除該現象的發生。

總而言之，穩定合理的熱工制度是新型干法水泥窯的根本任務，同時也是優質高產，設備高運轉率的基礎。對于燒成帶結掛長厚窯皮工藝問題的處理上還是要以優化操作為主。結合現場先進儀器的監測數據，科學合理的對風、煤、料及窯速進行調整，才能切實避免此類工藝問題的發生。

作者：呂永亮，周桂勝

來源：《山東魯碧建材有限公司》

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