回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)生白色夾心料的原因及處理措施

一、 前言

某1200 t/d新型干法窯外分解熟料生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)半年多的改造調(diào)試已于2018年7月順利達(dá)產(chǎn)。該生產(chǎn)線技改時(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)能1800t/d,技改后實(shí)際產(chǎn)能達(dá)到1900t/d左右。燒成系統(tǒng)設(shè)備配置：窯：?3.2*50m，斜度4.0，轉(zhuǎn)速4.1r/min；分解爐（TDF）：?5.4*19m，下縮口?1.6m，有效容積1100m3；篦冷機(jī)：冷床面積44m2，能力1800t。該生產(chǎn)線在后續(xù)的生產(chǎn)運(yùn)行中，很長(zhǎng)一段時(shí)間熟料頻繁出現(xiàn)白塊料現(xiàn)象。白塊料的特征是：從熟料鏈斗機(jī)看，白塊料是由大塊熟料破碎而來(lái)，整個(gè)料塊偏大，顯示兩類色澤不一的結(jié)構(gòu)物。最外層與正常熟料顏色一樣，內(nèi)部是易碎的沒(méi)有反應(yīng)完全的灰白色生料粉。從篦床上看，熟料中的大球料（俗稱“西瓜蛋”）較多，占比20%左右（有時(shí)占比30%左右），直徑100-300mm不等?；?yàn)結(jié)果表明，白塊料中游離鈣含量明顯偏高達(dá)10-15%，燒失量2.5-3.5%。嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量，造成熟料強(qiáng)度下降。熟料3d強(qiáng)度27MPa左右，28d強(qiáng)度47MPa左右。本文就白塊料產(chǎn)生的原因及采取的相對(duì)措施予以介紹，僅供同行參考。

二、白塊料的特點(diǎn)及形成過(guò)程

白塊料就是較大熟料球破碎開(kāi)以后，中間未被充分煅燒的部分，顏色灰白，f-Cao含量較高，燒失量較大，3d、28d強(qiáng)度較低。白塊料形成主要是因?yàn)樵诟G尾提前出現(xiàn)液相，形成料球，在料球進(jìn)入燒成帶之前，逐漸變大，進(jìn)入燒成帶后由于料球過(guò)大無(wú)法將其燒透，內(nèi)部成為夾生料，在篦冷機(jī)末端經(jīng)破碎，形成白塊料，因此要解決白塊料問(wèn)題就需要查找熟料在窯尾提前成球的原因。為此我們通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況、正常熟料及白塊料的成份分析和中控操作等幾方面進(jìn)行分析查找原因。

三、白塊料的成因

1、分解爐的工作狀況不佳

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看，發(fā)現(xiàn)在分解爐與煙室連接的縮口存在部分物料短路落入窯尾煙室的現(xiàn)象，預(yù)熱器五級(jí)下料管內(nèi)有大量火星。分解爐存在部分物料短路進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，這種情況發(fā)生的原因可能有兩種：一是分解爐撒料箱損壞，撒料效果不佳造成短路；二是分解爐下縮口風(fēng)速不夠，造成物料落入窯尾。由于該生產(chǎn)線剛改造完畢，撒料箱都是新更換的撒料箱，因此可以排除分解爐撒料板撒料效果不佳這個(gè)因素。我們查看圖紙及該生產(chǎn)線的喂煤量和喂料量對(duì)分解爐下縮口風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算為22m/s，該速度低于理論要求的25m/s。因此分解爐下縮口風(fēng)速低是造成分解爐內(nèi)一小部分物料短路進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的主要原因。由于該短路物料相比五級(jí)下料管進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的物料溫度明顯偏低，所以進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后會(huì)造成部分硫堿形成的液相附著在溫度較低的物料表面形成料球，料球在窯內(nèi)越滾越大就形成“西瓜蛋”而燒不透，到篦冷機(jī)破碎后就出現(xiàn)白塊料。

2、生料均化庫(kù)均化效果差

生料均化庫(kù)均化效果不好也是造成白塊料產(chǎn)生的原因。生料均化庫(kù)均化效果差是由于庫(kù)頂原八嘴分配器和六個(gè)入庫(kù)小斜槽均拆除（改造前），拆除原因是增濕塔有時(shí)“濕底”，回灰潮濕（水份11%）成團(tuán)斜槽易堵料。另外庫(kù)底斜槽出料不暢，庫(kù)內(nèi)有雜物及料塊堵塞造成均化庫(kù)底斜槽出料不好，時(shí)有斜槽堵料而停用，均化庫(kù)內(nèi)下料出現(xiàn)偏料現(xiàn)象，這樣庫(kù)內(nèi)生料不能得到有效均化而降低入窯生料的穩(wěn)定性（均化庫(kù)設(shè)計(jì)均化效果是10:1，實(shí)際達(dá)到5:1）。凸現(xiàn)為當(dāng)生料輥壓機(jī)停機(jī)后，窯尾回灰（堿含量偏高達(dá)1.3%）單獨(dú)入庫(kù)時(shí)，在中控室從窯頭和篦冷機(jī)看火電視中就能觀察到窯內(nèi)出現(xiàn)大球料的數(shù)量明顯增多。窯尾回灰的不均勻摻入導(dǎo)致入窯生料成份發(fā)生變化而產(chǎn)生球料。

3、因空間受限及其它因素影響，該生產(chǎn)線在改造時(shí)窯體（? 3.2*50m）未更換，分解爐雖然改擴(kuò)（改擴(kuò)后分解爐規(guī)格：? 5.4*19m，有效容積1100m3）但爐體高度不夠，且出口沒(méi)有鵝頸管（實(shí)際工藝布置情況見(jiàn)下圖1），加之煤粉細(xì)度（8-10%）和水份（5-6%）偏大（煤粉工業(yè)分析見(jiàn)表1），改造后該生產(chǎn)線產(chǎn)能提高50%多，用煤量隨之增加，頭煤實(shí)際用量：5.4t/h左右，尾煤實(shí)際用量：6.3t/h左右（見(jiàn)下圖2中控操作畫(huà)面）。這樣造成窯爐內(nèi)煤粉燃燒不完全，極易產(chǎn)生還原氣氛，未燃盡的焦炭顆粒落在窯尾繼續(xù)燃燒而產(chǎn)生大量熱使得窯內(nèi)物料提前出現(xiàn)液相。

表1

由以上分析可以確定窯尾提前成球主要來(lái)自三個(gè)方面：一是分解爐部分物料短路直接進(jìn)入煙室，由于物料溫度較低，溫度較高的液相附著在其表面形成料球；二是均化庫(kù)均化效果差造成窯尾回灰不均勻地?fù)饺肷现行纬傻牧锨?；三是窯尾硫堿及煤灰和還原氣氛形成的液相在窯尾成球。

四、改進(jìn)措施

 1、由于礦山和原燃材料的限制，降低生料及燃料中的硫堿含量較為困難（生料R2O：0.7%,煤粉S-：0.80%，生、熟料化學(xué)成分見(jiàn)下表2），因此我們?cè)诠に囌{(diào)整上采取短焰急燒、加強(qiáng)窯內(nèi)通風(fēng)來(lái)減少硫堿的揮發(fā)，提高熟料固硫固堿的能力，減少硫堿在窯尾的循環(huán)。

表2

2、在煤磨操作上，我們采取了提高選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和煤磨出口溫度的措施來(lái)降低煤粉細(xì)度和水份（改進(jìn)操作后煤粉細(xì)度4-5%，水份3-4%）。縮短煤粉的燃燒時(shí)間，減少煤粉的不完全燃燒和還原氣氛的產(chǎn)生，進(jìn)而減少窯尾物料液相的提前出現(xiàn)。

 3、針對(duì)分解爐下縮口物料短路，我們采取提高高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，下調(diào)三次風(fēng)閘板（在保證爐內(nèi)煤粉完全燃燒的前提下）等操作將下縮口風(fēng)速由22m/s提高到25m/s，解決了分解爐下縮口由于風(fēng)速不夠而造成的物料短路現(xiàn)象。

4、對(duì)生料均化庫(kù)進(jìn)行處理。均化庫(kù)上原有的六個(gè)小斜槽和八嘴分配器已損壞暫無(wú)法恢復(fù)使用（計(jì)劃年底大修時(shí)恢復(fù)）。對(duì)庫(kù)下斜槽出料不暢進(jìn)行處理。斜槽布有漏洞的進(jìn)行更換，風(fēng)管內(nèi)有積料的進(jìn)行清理，閥門(mén)（風(fēng)閥和料閥）損壞或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的進(jìn)行維修或更換。經(jīng)過(guò)處理庫(kù)下六個(gè)斜槽出料均正常，充分發(fā)揮生料庫(kù)的均化作用，提高生料均化效果（處理前入窯生料KH標(biāo)準(zhǔn)偏差：0.06，處理后入窯生料KH標(biāo)準(zhǔn)偏差：0.04）。將窯尾回灰均勻穩(wěn)定地喂入生料庫(kù)中，避免因回灰不均勻地?fù)饺朐斐捎泻Τ煞值母患?，繼而對(duì)燒成系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

5、加強(qiáng)煤質(zhì)與配料在生產(chǎn)中的適宜性分析。在實(shí)際生產(chǎn)中，因企業(yè)為降低生產(chǎn)成本購(gòu)進(jìn)低品位原燃材料等情況，導(dǎo)致進(jìn)廠原燃材料品位波動(dòng)大，采取簡(jiǎn)單均化處理后就進(jìn)入生產(chǎn)線。所以我們加強(qiáng)了日常煤質(zhì)均化與生料配料在生產(chǎn)過(guò)程中適宜性分析總結(jié)，根據(jù)進(jìn)廠煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整配煤方案和配料方案，盡力達(dá)到煤料對(duì)口，保證熟料質(zhì)量。（原煤熱值和灰分的波動(dòng)情況見(jiàn)下表3）                   

表3

五、效果

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維修處理、中控操作方法的改變以及加強(qiáng)車(chē)間工藝管理和過(guò)程質(zhì)量控制，熟料白塊料形成大大減少，熟料外觀色澤明顯改善，熟料質(zhì)量明顯提高，見(jiàn)下表4。經(jīng)過(guò)調(diào)整后雖然熟料中有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)白塊料（數(shù)量很少），我們分析主要是由于硫堿含量偏高造成的，但是我們針對(duì)熟料中白塊料所采取的解決措施是有效的，取得了預(yù)期的效果。                   

表4 調(diào)整前后熟料質(zhì)量變化

圖1分解爐、C5工藝布置圖

圖2 窯中控操作畫(huà)面