淺談影響窯皮的因素及解決措施
2007-02-05 00:00
1窯皮的作用
眾所周知，窯皮是由熟料或粉塵通過液相粘掛在窯襯上形成的具有一定厚度的物料層。它的作用主要有以下幾方面：
(1)保護燒成帶耐火磚，使耐火磚不直接受機械、高溫和化學侵蝕；
(2)儲存熱能，減少窯筒體向周圍的熱損失，提高窯的熱效率；
(3)作為傳熱介質，當窯皮在上部與高溫氣體接觸時，通過輻射或對流的方式吸收熱量；當窯皮在下部與物料接觸時，以傳導的方式傳熱給物料；
(4)由于窯皮的表面比較粗糙，它產生的阻力可以降低粉料的流動速度，延長物料在窯內的反應時間，使物料的物理化學反應充分進行，有利于熟料中各礦物的形成。
2影響窯皮形成的因素
窯皮的形成主要受物料的特性、窯襯的種類、窯內溫度和窯內火焰形狀等因素的影響。
2．1物料的特性
從熟料的三率值講，KH值高，C3S的含量就增多，C2S的含量相對減少，物料不易煅燒，形成的液相量就少，不易掛窯皮，反之則易掛窯皮；SM值大，煅燒溫度就高，形成液相量較少，窯內不易結粒，不易掛窯皮，反之SM值太小時，液相量較多，燒成帶窯皮易掛易于脫落，就不能保持相對穩定；IM值大時，熟料液相的粘度增大，物料難燒，但掛上的窯皮相對牢固，不易脫落。
2．2窯襯的種類
不同的耐火磚其性能各不相同，掛窯皮的性能也有很大的差異。就窯內燒成帶用磚及其窯皮易掛性來講，目前國內普遍認可的是鎂鉻磚。我廠窯內燒成帶現在使用的就是鎂鉻磚。
2．3窯內溫度
窯皮的形成取決于窯內的液相量，而液相的出現既與熟料三率值有關，又與窯內溫度有關。適宜的窯內溫度有利于物料的化學反應，形成適量的熟料礦物，生產出合格的熟料，又能形成好的窯皮。一般認為窯內溫度在1 380～1 450℃較合適。
2．4窯內火焰形狀
窯內火焰形狀對回轉窯熱工制度的穩定具有十分重要的作用，對保護窯體尤其是窯口和控制窯皮也有重要的意義。火焰形狀主要指火焰的長度、肥瘦和規整性等。一般來說，正常生產中希望得到的火焰形狀是活潑性火焰(見圖1)，即火焰的形狀、長短、黑火頭長短均較適宜，對熟料煅燒質量、煤粉的燃燒效率最為有利。而長火焰對窯皮較為有利，但會使窯內的熱量分散，形成厚窯皮，對熟料的燒成不好。太粗、太短、太急的火焰，溫度較集中，對熟料的燒成有利，但對窯皮的侵蝕損壞比較厲害
3．1原料成分不穩定，有害成分含量高
我廠地處德州市西郊，臨近華能德州電廠，粉煤灰資源非常豐富，但由于當地沒有石灰石資源，所需石灰石均由濟南長清、黃山店等地運入，因而進廠石灰石品種較多，質量控制非常困難。原料雖然經過了預均化堆場、均化庫的均化，但是生料化學成分波動還是較大，對生產帶來了一定的影響，主要表現在預熱器系統頻繁堵料，窯尾煙室結皮堵塞，下料溜管結皮嚴重等，造成窯系統開停頻繁，窯內溫度變化起伏很大，窯皮跌落，有害成分(氯、鎂)高，易長副窯皮和肥窯皮，有時發展成熟料圈，嚴重影響正常的生產。我廠石灰石含MgO高達3．8％，熟料中C1一達0．032％。2003年11月
2004年5月，停窯17次，長達275 h，2004年10月
2005年1月，結圈6次達30h。
3．2火焰形狀及煤質過好
生產中，燃燒器端部澆注料磨損嚴重(一般3個月)，時常造成燃燒器端口變形，引起火焰形狀變形，火焰碰撞窯皮而損壞窯皮及內襯。2004年底，操作人員發現燒成帶前端窯皮跌落嚴重，簡體表面溫度直線上升，為防止大的事故發生，停窯檢查，發現燃燒器端口變形嚴重，外風道上、下差值達5 mm.。
過好的煤質在經濟上是一種浪費，對工藝來說卻體現不出它的優越性。由于它的揮發分和固定碳含量均較高，在高溫下燃燒激烈，火色發白，高溫集中，物料很容易起塊發粘而損傷窯皮，又容易造成放“過頭火”而打大慢車，冒黑煙，出黃料，破壞熱工制度的穩定，造成大窯結圈。我廠使用原煤工業分析見下表1。
3．3產量控制不穩
根據有關資料介紹，在同一條件下，投料量越大，窯內主窯皮則越短，浮窯皮越少，即燒成帶也越短。…我廠為了追求效益，大幅度地提高產量(有時達到2 900T/D )，造成窯內窯皮縮短(2004年底熱工標定測定燒成帶窯皮只有16 m，而正常燒成帶窯皮長度在23
26 m之間)，影響到窯內襯的安全使用。
4控制各方面因素，穩定窯皮
4．1穩定生料成分，控制熟料率值
針對石灰石品種較多，我廠采取交叉上料法上料(不同產地石灰石分開堆放，上料時交叉上料即上一車這個產地石灰石，再上一車另一個產地石灰石)，同時加強均化堆場、均化庫的均化效果。化驗室也加強原料進廠化驗，對有害成分含量過高的采取退回措施。同時對熟料率值作適當調整，使之更適合我廠原、燃料的特點，控制KH=0．90±0．02，SM=2．60±0．10，IM=1．6±O．10。
4.2加強工藝操作，穩定產量
(1)加強對操作人員的技能培訓，統一各班組操作方法，消除人為因素對系統熱工制度的影響。
(2)監控窯主傳動負荷，出現變化及時分析及時解決。在正常喂料量下，窯主傳動負荷是衡量窯運行正常與否的主要參數，正常的窯功率曲線應粗細均勻、無尖峰與毛刺，隨窯速度變化而改變。在穩定的煅燒條件下，如投料量和窯速未變而窯負荷曲線變細、變粗，出現尖峰或下滑，均表明窯工況有變化，需及時調整喂煤量或系統風量；如曲線持續下滑，則需高度監視窯內來料，必要時需減料減窯速，防止跑生料。
(3)時刻注意分解爐出口溫度及C，旋風筒溫度。正常操作中，分解爐出口溫度一般在870±20℃左右，C，旋風筒溫度為850～870℃，這兩個過程變量反映了人窯物料分解率高低和分解爐內煤粉燃燒和ICaCO：分解反應的平衡程度。用控制分解爐出口溫度、C漩風筒溫度來實現預熱器分解爐系統的穩定。
(4)C1旋風筒出口溫度和氧含量。正常操作中出預熱器系統的溫度應為320～350℃，氧含量一般在2％～3％左右，這兩個參數直接反映了系統的拉風量的適宜程度，操作時應多加注意。
(5)窯頭罩負壓。正常條件下窯頭呈微負壓，一般在一60～一20 Pa，如其增大或減小，則需調整窯頭除塵風機閥門開度，如其波動增大，曲線變寬，則需綜合窯功率及窯頭煤情況加以調整。實際上，在窯正常操作條件下，諸參數均已基本穩定在一定范圍內，操作人員要多看參數記錄曲線，看其發展趨勢和波動范圍，只有這樣才能提前發現故障隱患。一般條件下應優先考慮調整喂煤量和用風量，每次調整在l％～2％之間，以保持熱工制度的動平衡。
(6)人爐三次風溫與冷卻機一室篦下壓力。我廠正常條件下入分解爐三次風溫≥850℃，篦冷機(富勒型厚料層冷卻機)一室壓力一般在4．5～5.4 kPa。一般通過調整篦床速度來穩定冷卻機料層厚度，提高人窯二次風溫和人爐三次風溫。
4．3調整燃燒器，控制火焰形狀
我廠采用的是丹麥史密斯多通道燃燒器。生產中通過調整燃燒器內外風比例、位置來改變火焰形狀，保護窯皮。具體如下：
(1)風量控制：一次風量控制在燃燒用理論空氣量的12％左右。
(2)風速控制：在水平管道內的煤風速度≥25～30 m／s，外風出口風速在70～100 m／s，內風風速在80～120 m／s。生產中遇有特殊情況，可及時調整。
(3)內、外風比例的控制：為了保護窯皮，須合理控制內、外風比例。加大內風，火焰粗而短，易損傷窯皮；加大外風，火焰細而長，有利于保護窯皮。生產中，考慮到窯內溫度、燒成帶長度等因素，控制內風與外風的比例為3：7，這樣既能有效地保護窯皮，又可以滿足窯內溫度、熱力強度的要求。
(4)調整煤質，穩定產量。針對我廠使用的煤粉揮發分較高的特點，考慮選用揮發分控制在5％～l 7％的煤粉，并嚴格控制進廠原煤水分不大于8％。同時為穩定窯況，保護窯皮，嚴格控制熟料產量，力爭穩定在2 750T/D
5結束語
窯皮是回轉窯的重要組成部分，它在熟料的煅燒中起著重要的作用。只要我們在生產中認真觀察，勤于總結，就能掌握本廠窯皮的變化規律，及時調整操作方法，穩定窯內狀況，使之處于動態平衡中，就能保證回轉窯處于“高效、優質、低消耗”的最佳運行狀態。目前，窯皮保護在我廠已得到重視，而窯內襯的使用周期也隨之延長，從最初的6個月延長到目前的13個月。
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