熟料圈的处理办法.docVIP

截止到2001年末，我国已投产的1000t/d生产线有57条，熟料设计生产能力总计为1762万t/年[1]，这些干法生产线投产后，几乎都遇到过窑28～34m段结圈问题，圈一旦形成，使该处的横断面积显著减少，对窑的热工制度破坏较大，轻则影响窑内通风，熟料产质量下降，重则阻碍物料运动，窑尾出现漏料，导致窑尾密封装置变形损坏，不得不止料处理，频繁结后圈，使窑的运转率降低，煤耗、电耗、砖耗大幅度上升，造成较大的经济损失。　　引起结圈的因素很多，形成的机理也较复杂，它与原料性质、生料成分、燃料燃烧特性和燃烧状况、煤灰和生料组成、窑的操作和生产管理水平等有关。本文通过对不同地域、不同时期投产的1000t/d窑出现的28～34m段结圈的原因进行分析，并结合生产实践的体会和认识，谈谈该段结圈的预防和处理。 1　结圈原因分析 　　由于预分解窑生料的预热分解在预热器和分解炉内进行，生料入窑时，已有90%～95%的碳酸盐分解。回转窑的功能之一是将剩余的碳酸钙迅速分解的同时，石灰石质同粘土质组分间，通过质点的相互扩散，进行固相反应，形成C3A、C4AF、C2S。因28～34m段正是固相反应带和烧成带交界的过渡带，这个区域内，物料一方面接受火焰辐射对流传给的热量，另一方面由于熟料矿物固相反应是放热反应，固相反应放出的热量约为420～500J/g，理论上放热量达420J/g时，就足以使物料温度升高300℃以上，物料从900℃升到1250℃的时间约为5～6min。通常情况下，硅酸盐水泥生料在1250℃开始出现液相，因此在28～34m这个区域本应不存在液相的产生和固化过程，也就不可能结圈，但是由于原材料形成地质年代和岩相结构上的差异，物料组分中MgO、R2O、SO3、TiO2、P2O5等次要氧化物含量的不合理，生料成分波动大，窑内热工制度不稳定，燃料燃烧特性和燃烧状况差等方面原因，致使液相开始出现的温度降低，液相在固相反应带提前出现，为结圈创造了条件。1.1　低品位石灰石的影响　　根据资料[2]报道，从成岩分析，低品位石灰石是在不适合生物生长的深海还原环境下化学沉积而成:①SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaCO3及MgCO3等混合型沉积，没有生物的分异作用，再在较高的地温和巨大的地压作用下，CaCO3与SiO2、Al2O3、Fe2O3成分可以相互压溶化合在一起，造成CaCO3晶格十分不完善，甚至可以形成易烧的CaSiO3(硅灰石)、CaSO4、CaO·Al2O3、CaO·Fe2O3等矿物；②由于晶格缺陷，SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgCO3、SO3、R2O、Cl-等复杂成分增加，使CaCO3分解温度和液相出现温度下降，这就易结圈。如西北某厂1000t/d生产线于2001年11月份进入调试和生产阶段，调试期间频繁出现结后圈，最严重一次为2002年2月，刚点火35h就在窑32m处结圈，窑头返火严重，窑尾压力达-1500Pa以上，被迫停窑，冷窑后进去打圈，发现结圈处只有Φ800mm左右的孔，后又重复出现几次严重结圈，当时用的石灰石CaO仅为45%，SiO2等其他成分含量高达8%～9%，后经更换石灰石供应点，石灰石中CaO提高到48%以上，结圈现象减少。1.2　粘土质原料的影响　　试验表明:CaO在SiO2晶格中的扩散速度比SiO2在CaO晶格中高3～4倍，因此，SiO2相往往是生料活性的决定性因素，也是决定后圈能否形成的主导成分，我公司1000t/d预分解窑自1997年12月份投产，硅质原料一直由高硅粘土与中硅粘土两组分搭配使用，虽然不同点的中硅和高硅化学成分差异不大，如表1，但是，不同的点搭配粉磨出来的生料易烧性差异较大，结后圈程度也不一样，见表2。 表1 我公司不同矿点中硅、高硅粘土成分 % 表2 我公司不同点粘土搭配煅烧情况 1.3　MgO的影响　　据有关资料报道[3]，适量MgO(一般在生料中含量为1.6%～2.0%)可改善高硫碱比微组分对阿利特形成的不利影响，但是MgO含量超过3.0%以上，则液相出现的温度降低，并且液相量增加迅速，液相粘度降低，烧成范围变窄，窑皮增长。河南新乡水泥厂1992年6月投产的1000t/d预分解窑工艺线[4]，1994年12月，由于石灰石的变化，熟料中MgO含量升高，波动在2.6%～4.9%之间，操作过程中出现长厚窑皮，由正常情况下的16～18m拉长到24～30m，后圈高度达600mm，窑内经常出大球，窑系统热工制度紊乱，熟料结粒粗大且不均匀，出现明显轻烧现象，产量降低，常因大蛋和后圈而停窑。我公司2002年7月18日零点班窑33～36m筒体温度最低为187.5℃，最高为304.6℃，看不到结圈，熟料产量42t/h。白班9:00开始，入窑生料MgO含量慢慢升高，窑33～36m段开始长窑皮，至白班