浅析我公司预分解窑频繁堆雪人的原因
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电石渣制水泥生产线篦冷机堆雪人的原因与处理发布时间:2022-08-04T06:56:08.522Z 来源:《新型城镇化》2022年16期作者:惠文斌康小燕[导读] 我公司有一条设计产能为2500t/d的100%电石渣配料熟料生产线,为上游PVC产业的废渣配套项目,回转窑规格为Φ4.0m×60m。
其中生产线线于2021年11月将原充气梁篦式冷却机升级改造,规格为SCQ-1174,配尾置锤式熟料破碎机。
2021年下半年篦冷机频繁出现堆雪人现象,每班都需要岗位人员在线清理。
有时雪人甚至堆积至窑口,需要减产慢窑进行处理,最长需2d才能将雪人彻底清理掉,给生产埋下较大隐患,同时人员作业风险较大。
针对此问题,公司从各方面查找原因并逐项解决,在2021年9月堆雪人问题才得到彻底解决。
新疆中泰化学托克逊能化有限公司绿色建材厂新疆吐鲁番 838100摘要:将第三代篦冷机更换成第四代篦冷机后,频繁出现堆雪人现象,严重制约着回转窑系统的稳定运行,通过采取加强操作管控、优化配料方案和控制出磨煤粉水分等措施,堆雪人问题得到了有效解决,保障了回转窑高质稳产运行。
关键词:篦冷机;飞砂料;堆雪人;煤粉水分;生料配料我公司有一条设计产能为2500t/d的100%电石渣配料熟料生产线,为上游PVC产业的废渣配套项目,回转窑规格为Φ4.0m×60m。
其中生产线线于2021年11月将原充气梁篦式冷却机升级改造,规格为SCQ-1174,配尾置锤式熟料破碎机。
2021年下半年篦冷机频繁出现堆雪人现象,每班都需要岗位人员在线清理。
有时雪人甚至堆积至窑口,需要减产慢窑进行处理,最长需2d才能将雪人彻底清理掉,给生产埋下较大隐患,同时人员作业风险较大。
针对此问题,公司从各方面查找原因并逐项解决,在2021年9月堆雪人问题才得到彻底解决。
1原材料的优化选用优质的原材料是保证水泥熟料优质高产的基础。
我公司投产期采用电石渣、黏土、粉煤灰、石英砂、铁矿石五组分配料,虽然配料满足熟料成分的要求,但由于其中黏土烘干不足、石英砂易烧性差、电石渣氯离子超标等影响生产稳定运行与质量的提升。
回转窑篦冷机堆雪人的原因及处理回转窑篦冷机在水泥生产过程中起着重要的作用。
然而,有时候在操作过程中会出现堆雪人的现象。
堆雪人指的是在篦冷机下部传输带的篦板上出现大量的积雪状的团块。
这些团块由于积淀的原因堵塞了传输带和篦板导致运行不畅。
那么,造成篦冷机堆雪人的原因是什么呢?1.物料成分不匀:如果回转窑内的物料成分不均匀,其中含有较大的颗粒或团块,就容易引起积雪。
这些颗粒或团块在篦冷机下部传输带上聚集,进一步增加了团块的形成。
2.窑的不稳定运行:如果回转窑的运行不稳定,稳定运行时物料分布均匀,窑内温度均衡,不会产生堆雪人的现象。
然而,如果窑内温度分布不均匀,物料在篦冷机下部容易结块,导致积雪。
3.热风温度过高或过低:如果篦冷机进出口热风温度异常,也容易导致积雪。
过高的热风温度会导致物料快速结块,而过低的热风温度则会增加物料结块的机会。
针对篦冷机堆雪人的问题,可以考虑以下处理措施:1.调整物料成分:提前调整原料的成分,确保回转窑内的物料成分均匀。
如果发现有较大颗粒或团块的物料,可以进行粉碎或者筛分处理,以避免堆雪人现象的发生。
2.提高回转窑稳定运行水平:加强对回转窑的监测和维护,确保窑内温度、压力等参数的稳定。
及时检修和更换问题窑内设备,减少窑内不稳定因素的影响。
3.控制热风温度:合理控制篦冷机进出口热风的温度,确保温度在较为恒定的范围内。
可以通过调整主燃烧器的燃烧参数、烟气循环等方式进行控制。
4.定期清理篦冷机下部传输带:及时清理篦冷机下部传输带上的积雪团块,避免其进一步累积,影响篦冷机的正常运行。
清理过程中要注意安全,避免操作人员受伤。
综上所述,回转窑篦冷机堆雪人的原因可能涉及物料成分不匀、窑的不稳定运行和热风温度异常等多方面因素。
通过调整物料成分、提高窑的稳定运行水平、控制热风温度和定期清理篦冷机下部传输带等措施,可以有效解决篦冷机堆雪人问题,提高水泥生产过程的稳定性和效率。
篦冷机对雪人的原因由于入窑二次空气量不足,燃料燃烧速度较慢,导致煤粉不完全燃烧,熟料在窑内翻滚过程中表面粘上细煤粉,落入篦冷机后,在熟料表面继续进行无焰燃烧,释放出热量,越是加风冷却红料越是不断,使本来应该受到骤冷的液相不但不消失反而维持相当一段时间。
另一方面由于煤灰包裹在熟料表面,导致熟料表面铝率偏高,液相粘度加大,更为重要的是不完全燃烧极易导致还原气氛。
在还原气氛下,熟料中的Fe2O3被还原为低熔点的FeO,生成低熔点矿物,极易粘附在墙壁上。
如果这种还原气氛持续的时间过长或篦床操作不当,如停床、慢床致使物料在篦床一室形成堆积状态,熟料与墙壁有足够的接触时间,再加上盲板的阻风作用,使靠近墙壁的熟料冷却效果差,一部分液相就会在墙壁上粘挂,逐渐形成雪人。
我公司自投产以来,发生一起篦冷机堆雪人现象。
简单来说,篦冷机形成雪人的原因有:(1)出窑熟料温度过高,发粘。
出窑熟料温度过高的原因很多,比如煤落在熟料上燃烧,煤嘴过于偏向物料,窑前温度控制得过高等,落入冷却机后堆积而成“雪人”。
(2)熟料结粒过细且大小不均。
当窑满负荷高速运转时,大小不均的熟料落入冷却机时产生离析,细粒熟料过多地集中使冷却风不易通过,失去高压风骤冷而长时间在灼热状态,这样不断堆积而成“雪人”。
(3)由于熟料的铝率过高而造成。
铝率过高,熔剂矿物的熔点变高,延迟了液相的出现,易使出窑熟料发粘,入冷却机后堆积而成“雪人”。
处理安全措施:4.1由值班长召开打“雪人”或打大块作业安全工作会议,明确各工作人员的分工,并设立指挥人、监护人。
4.2通知中控操作员调整系统风,保证蓖冷机系统在负压状态,并要求停所有蓖冷机空气炮,以防喷出热料烫伤。
4.3在现场关闭所有空气炮的进气阀门,并放空空气炮储气罐内的气体,以防空气炮误动作造成喷料伤人。
4.4询问中控操作员窑况是否正常,在不正常时严禁作业。
4.5通知窑尾岗位停止清理结皮和检查各级翻板的工作。
4.6穿戴好专用劳动防护用品(防火服、防护面罩和防火手套)后,观察捅灰或捅料孔有无正压,有正压时严禁作业,并通知中控调整成负压后再进行作业。
(11)结窑口圈1) 二次风温长期偏高,煤粉燃烧速度太快,火焰太集中。
2) 烧成带温度太高,物料过烧。
3) 熟料颗粒太细,粉料较多,冷却机一室高压风机阀门开度太大,大量粉料返回窑内。
4) 煤粉太粗,不完全燃烧沉降在熟料颗粒表面继续燃烧,产生高温造成结圈。
(12)后结圈1) 生料均匀性较差,化学成分波动较大,熔融相出现显著变化。
2) 生料KH或SM值偏低,煅烧火焰又太长。
3) 煤粉偏粗或燃烧空气不足产生还原气氛,使Fe203还原成FeO,液相提前出现。
4) 煤、风混合不好,煤灰集中沉降。
(13)预热器系统塌料1) 窑产量偏低,处于塌料危险区。
2) 喂料量忽多忽少,不稳定。
3) 旋风筒设计结构不合理,旋风筒进口水平段太长,涡壳底部倾角太小,容易积料。
4) 旋风筒锥体出料口、排灰阀和下料管等处密封不好,漏风严重。
(14)跑生料1) 对于一定生料喂料量,用煤量偏少,热耗控制偏低,煅烧温度不够。
2) 结圈或大量窑皮垮落,来料量突然增大,而操作员不知道或没注意,用煤量和窑速没有及时调节或判断有误。
3) 分解炉用煤量偏小,入窑生料分解率偏低,窑用煤量较多但窑内通风不好,烧成带温度提不起来。
4) 回转窑产量在偏低范围内运行,致使预热器系统塌料频繁发生。
(15)窑头或冷却机回窑熟料粉尘量太大1) 烧成带温度偏低,熟料烧成不好,f-CaO含量高。
2) 回转窑L/D值偏大,入窑生料CaC03分解率又控制太高,使新生态CaO和C2S在较长的过渡带内产生结晶,活性降低,形成C3S较为困难,容易产生飞砂料。
3) SM太高,液相量偏少,熟料烧结困难,也容易产生飞砂料。
4) 窑头跑生料。
5) 冷却机一室高压风机风量太大。
6) 大量窑皮垮落,而这种窑皮又比较疏松。
(16)火焰太长1) 燃烧器外流风太大,内流风太小,风煤混合不好。
2) 二次风温偏低。
3) 系统排风过大,火焰被拉长。
4) 煤粉挥发分低、灰分高、热值低;或煤粉细度太粗、水分高,煤粉不易着火燃烧,黑火头长。
水泥窑篦冷机堆雪人原因及应对处置措施篦冷机堆“雪人”的原因分析及处理(一)堆雪人有好几种原因,首先成份上硅率可能高了,料子耐火,不易烧透,易产生飞砂料。
第二煤粉细度太粗或者煤粉在窑内燃烧不完全,一方面火焰就变长了,高温不集中,造成低温长带煅烧,液相在窑尾提前出现,这个时候往往会结后圈,等这种料子跑到窑头时会大部分散开,产生大的飞砂,当然f-CaO指标也好不到哪去。
第三就是操作方面的原因了,操作员把窑内温度丢失了,严重丢温时会有大量未烧透的料子跑入篦冷机,飞砂料也很严重。
至于堆雪人也是因为飞砂料引起,当飞砂料很多时,表明细粉很多,窑内通风阻力变大,窑内通风不足,加剧了烧成温度的丢失,煤粉会燃烧不完全,大量的飞砂进入篦冷机又被吹进窑内,如此循环,窑的负荷很大,篦冷机也吹不透细料层,冷却很差,发粘的料子造成堆雪人,当然不排除煤粉细度太粗的原因,煤粉裹在熟料里一起在篦冷机产生二次燃烧造成堆雪人。
处理措施:飞砂料很严重时首要目标是把窑内温度烧起来,硅率降一点,减产是必须的,适当放低三次风闸板,增强窑内通风,头煤要适当减,窑头排风机扣一点下去,篦冷机一定要后料层操作,避免飞砂料大量带到窑内阻碍通风,这样慢慢将温度烧起来。
煤粉细度太粗造成的堆雪人,那就降低煤粉细度和水份等,减头煤烧。
篦冷机堆“雪人”的原因分析及处理 (二)正常操作中,当生料中碱含量偏高或IM过高时,会导致篦冷机堆“雪人”。
但引起篦冷机堆“雪人”的主要原因还是篦冷机结构和窑的操作。
在篦冷机的设计时,考虑到空气室的密封和漏料情况,其前几排篦板多采用定板,这就为“雪人”的形成提供了一定的便利条件。
众所周知,熟料落入篦冷机后由于离析作用,在高阻力区冷却风通过熟料高温会维持较长时间,当窑内温度过高或熟料AM偏高时,出窑熟料会保持较高粘度,落入定板后,熟料间相互粘结或熟料与篦冷机前墙耐火材料形成共熔物粘结,如果这种现象持续较长,没有及时调整操作,则这种粘结过程会继续发生形成“雪人”。
1 原因分析1.1 操作控制不当风、煤、料不能完全匹配,系统通风不良,造成煤粉不完全燃烧。
这种情况下窑内的熟料在翻滚过程中就很容易粘上细煤粉,一起落入篦冷机继续释放热量,使液相消失推迟而起雪人。
另一方面,窑内出现掉窑皮、垮圈的情况下,大块窑皮落在固定篦板上,操作滞后未及时将其推走形成雪人。
再者,固定篦板料层控制较薄,若出现大块熟料出窑就会直接扎在篦板上,由于物料较少,流动性差,越积越大形成雪人。
另外,回转窑窑速与篦冷机速度不匹配,篦速过慢造成熟料在篦床上大量堆积也会形成雪人。
1.2 飞砂料或液相量过大飞砂料是堆雪人现象发生的主要原因。
在配料方案硅率高、铝率低的情况下很容易产生飞砂料。
飞砂料形成的细颗粒会造成通风差,篦冷机冷却风很难完全吹透,熟料达不到迅速冷却而黏结在固定篦板上逐渐形成雪人。
熟料化学成分及率值见表1。
表1 熟料的化学成分及率值由表1可知,形成雪人时的熟料和正常熟料相比较,KH平均值小0.02,n平均值大0.16,Fe2O3平均值小0.19%。
雪人熟料硅率高、KH偏低、铁含量偏低,这种料极易产生飞砂料。
再者,煅烧温度偏高使液相量过多,过多的液相量与熟料粉尘结合在一起就会形成浮动料层,这样物料越积越多不容易推走也会形成雪人。
1.3 原燃材料质量的影响当原材料中碱含量过高时,熟料表面张力就会下降,导致熟料结粒差,飞砂料严重,这就为雪人的形成提供了有利的条件。
煤粉中有害成分S 或Al2O3进入熟料中,使其黏度增加。
再者,煤粉水分较大时,燃烧速度慢,热力强度低,为控制熟料f-CaO含量合格率,操作员必然会增加用煤量,导致煤粉不完全燃烧,这种情况也很容易形成雪人。
1.4 冷却风机风量与篦床料层不匹配篦冷机用风不合理,尤其热端风压风量不足,使得熟料急冷效果不好,在冷却机内结成大块形成雪人。
篦床料层控制太厚,冷却风不能吹透物料,很容易出现堆雪人现象。
1.5 篦冷机辅助装置工作不良空气炮安装在篦冷机进口端,起着至关重要的作用。
在新型干法窑水泥生产中,熟料的冷却方式基本采用篦式冷却机冷却。
在实际生产中,篦冷机前壁与回转窑筒体转向后侧的卸料溜子处,常常会遇到篦板不能及时将热熟料推走,使其堆积越来越高,严重时可堵到窑口,人们通常把这种现象称为“堆雪人”;在篦床上熟料层的细料侧,从进料至出料呈现一条高温灼红熟料带,俗称“红河”。
一、篦冷机“堆雪人”与“红河”的危害堆雪人与红河是篦冷机经常出现的不正常现象,严重影响着生产线的正常运转。
雪人的形成,影响系统通风、入窑二次风量、风温,破坏窑及预热器系统的热平衡,使窑内煅烧状况不好,熟料产量、质量下降,严重时会造成窑头正压,窑尾漏料,窑口护铁磨蚀加重。
红河会造成篦板损坏。
篦板受热损坏后,部分高温熟料经篦板破损处落入篦床下风斗内,易使篦床下的大梁和风斗的密封板及斗下阀门等部件受热变形,造成冷风漏出机外或在篦下各室之间相互串风,熟料得不到冷却,以致影响到熟料输送、储存、粉磨和水泥性能。
二、“堆雪人”的形成原因由于入窑二次空气量不足,燃料燃烧速度较慢,导致煤粉不完全燃烧,熟料在窑内翻滚过程中表面粘上的细煤粉,一并落入篦冷机后,在熟料表面进行无焰燃烧,释放出热量,随着风冷却的加大红料越是不断,使得本来应该受到骤冷的液相不但不消失,反而可维持相当一段时间;另一方面由于煤灰包裹在熟料表面,导致熟料表面铝率偏高,液相粘度加大,更为重要的是不完全燃烧极易导致还原气氛。
在还原气氛下,熟料中的被还原为低熔点的FeO,生成低熔点矿物,粘附在墙壁上。
如果这种还原气氛持续的时间过长或篦床操作不当,如停床、慢床致使物料在篦床一室形成堆积状态,使熟料与墙壁有足够的接触时间;再加上盲板的阻风作用,使靠近墙壁的熟料冷却效果差,一部分液相就会在墙壁上粘挂,逐渐形成雪人。
三、“红河”形成的原因熟料在篦冷机的冷却过程是: 从窑头落下的高温熟料堆积在篦冷机进料口篦床上。
随篦板向前推动覆盖在整个篦床上,冷风经篦缝向上透过熟料层,熟料在推动的过程中逐步得到冷却。
中图分类号:TQ 72.622.4 文献标识码:B 文章编号: 008-0473(20 6)02-00 3-04 DOI 编码: 0. 6008/ki. 008-0473.20 6.02.00篦冷机堆“雪人”原因的分析方法及应对措施赵晓东重庆电子工程职业学院,重庆 401331摘 要 篦冷机堆“雪人”,一般从原燃材料的质量、熟料的液相量、飞砂料、煤粉燃烧器的位置及煤粉发生不完全燃烧反应等几个方面着手分析,然后根据分析结果,针对性地采取预防措施,对已经形成的“雪人”,应分类型采取空气炮、高压水枪、Cardox爆破等不同的处理措施。
关键词 篦冷机 堆“雪人” 分析方法 预防措施 处理措施0 引言重庆璧山水泥有限公司Ф4.74 m×74 m生产线自2012年6月投产以来,其生产指标一直比较理想:产量≥4 560 t/d;熟料3 d抗压强度≥29.2 MPa,28 d 抗压强度≥58.3 MPa;熟料标准煤耗≤120 kg/t。
但自2015年1月,篦冷机频繁出现堆“雪人”现象,并且有四次被迫停窑处理,严重影响熟料的产量和质量,对生产造成极大的经济损失。
笔者认为,生产者如果掌握了正确的分析方法,不至于频繁出现堆“雪人”现象,更不至于多次被迫停窑处理。
故本文就篦冷机堆“雪人”的分析方法及预防和处理措施进行介绍,仅供参考。
1 分析方法所谓的篦冷机“雪人”,就是指在篦冷机的入料口处堆积起来的高温发粘熟料。
因为堆积的熟料形状很像冬季人们所堆的“雪人”,所以水泥业界称其为篦冷机堆“雪人”现象。
这些堆积起来砖或浇注料的使用寿命。
篦冷机堆“雪人”,一般从原燃材料的质量、熟料的液相量、飞砂料、煤粉燃烧器的位置及煤粉发生不完全燃烧反应等几个方面着手分析,然后根据分析结果,针对性地采取预防和处理措施。
1.1 分析原燃材料的质量选取堆“雪人”期间的原煤及原材料试样做分析,其结果如表1及表2所示。
由表1可知,原煤的灰分含量偏高,挥发分含表 原煤的工业分析4粒居多,看起来象河砂一样。
一、堆雪人原因1、篦式冷却机与回转窑配合位置不当2、高温带过度前移,二次风温过高,同时伴随着操作时疏忽蓖冷机一段前部的物料没及时排走,在熟料未完全失去液相的情况下,由于部分存在粘性,使物料自然堆积而成,形成“雪人”。
3、造成篦冷机出现“红河”,严重时造成“堆雪人。
过粉料多形成了浮动料层,尽管篦板照常作往复运动,却不能把物料推走。
4、生料配料不当5、总的来讲飞砂现象是蓖冷机堆雪人的根本原因。
“飞砂料”是基础,煤粉发生二次燃烧是关键。
在飞沙的情况下,为了强化煅烧提高烧成温度,一般情况下会增加煤粉的用量,由于过多的煤粉用量,很容易造成煤粉燃烧不透被裹入熟料中,在窑内产生飞砂熟料结粒差不均匀的情况下,部分未燃烧的煤粉随熟料一起进入冷却机,与“飞沙”料一起和结粒大的熟料颗粒发生离析,而堆积在蓖冷机前端的蓖板上,由于冷却机内风温高、氧气含量充足,未完全燃烧的煤粉颗粒发生二次燃烧,导致细颗粒熟料表面出现二次高温和液相出现,同时由于细颗粒之间的通风率差,蓖下风机不易吹透,形成了浮动料层,尽管篦板照常作往复运动,却不能把物料推走,使得熟料粘结在前端的蓖板上,产生堆雪人。
飞砂料产生的原因:1、过渡带过长:主要是物料在900度-1250度的范围内停留时间过长,降低了物料表面的活性,当物料进入高温带时,液相量少,物料不容易结成颗粒。
2、配料不当,KH 、n率过高。
3、生烧、欠烧,结晶硅高等,都容易造成飞沙。
但窑外分解窑飞砂的主要原因是因为过度带过长,中空窑及预热器窑主要是n率过高造成。
二、C5级锥体及缩口堵料。
1、温度控制过高,料发粘。
2、煤粉燃烧不好,进入C5级筒燃烧。
3、温度控制或煤粉置后燃料,使锥体物料发粘积料。
判断:c5下料管堵料表现为c5锥体无负压,缩口堵料表现为窑尾烟室负压不高,分解炉锥体负压上升。
三、用煤的平衡窑头窑尾煤的匹配。
新型干法水泥生产篦冷机堆雪人形成机理及处理探讨新型干法水泥生产篦冷机是水泥生产中的关键设备之一,主要用于冷却煤粉窑系统中的熟料。
在操作过程中,有时会出现堆积在篦冷机上的熟料形成雪人的情况。
本文将探讨新型干法水泥生产篦冷机堆雪人形成机理及处理方法。
首先,篦冷机堆雪人的形成机理主要有以下几个方面的原因:1.堆雪人的原因可能是由于篦冷机的篦板堵塞或堆积过多的熟料导致。
当篦板堵塞时,会使熟料在篦板上积聚,形成一层厚厚的熟料堵塞,而篦板上的堆积过多的熟料也会导致熟料堵塞。
这些熟料积聚在一起,形成雪人的形状。
2.另一个原因是篦冷机的齿轮运行不正常。
如果齿轮的启动或旋转不稳定,会导致篦板上的熟料分布不均匀,从而导致雪人的形成。
针对上述问题,可以采取以下的处理方法:1.清理篦板堵塞。
当篦板堵塞时,需要停机进行清理。
清理时可以使用专业的清理工具,对堵塞的熟料进行清理,确保篦板的畅通。
2.调整篦冷机的运行参数。
如果是由于篦冷机的运行不正常导致的雪人形成,可以适当调整篦冷机的速度及齿轮配合情况,以确保篦板上的熟料分布均匀。
3.加强维护和保养。
定期对篦冷机进行检查和保养,及时发现和解决问题,减少雪人产生的可能性。
4.合理控制熟料的投料量。
控制篦冷机上的熟料投料量,以防止过多的熟料积聚在篦板上。
综上所述,新型干法水泥生产篦冷机堆雪人形成是由于篦板堵塞或运行不正常导致。
处理时可以采取清理堵塞、调整运行参数、加强维护和保养等措施来解决问题。
通过这些处理方法,可以有效地减少雪人的形成,提高篦冷机的运行效率。
结蛋?飞砂?雪人?水泥回转窑出现特殊情况怎么办!一些水泥回转窑频繁出现“结蛋”、“飞砂”、“雪人”、结圈等故障,不仅干扰窑的运行,也影响耐火材料的寿命。
为此,需要了解这些故障出现的机理,破坏这些故障的形成条件,维护正常的生产秩序,以实现高产、优质、低消耗和长期安全运转的目标。
水泥回转窑出现结皮、“结蛋”、“飞砂”、“雪人”、结圈等故障,不仅和原料成分、生料配比及燃料质量有关,也和窑的操作条件有关。
其中,包括燃烧情况和还原气氛的强弱。
在还原气氛下,将发生下述反应。
根据CaO-FeO相图,CaO和FeO将形成有限固溶体。
由此,当还原气氛不重、窑料的FeO含量较低时,FeO将取代CaO,进入熟料矿物f-CaO、C2S、C3S、C3A和剩余C4AF的晶格。
根据式(14-4)和式)14-5),还原气氛下部分Fe2O3将转化成为FeO,致使C4AF含量减少C4A含量增多,同时放出CaO。
因此,还原气氛会增加CaO和FeO的含量,消耗更多的C2S,形成更多C3S,从而增加烧成负荷。
随着FeO含量的增加,f-CaO等含CaO矿物中固溶的FeO增多。
对比CaO-Fe2O3-SiO2和CaO-FeO-SiO2相图(图14-11)可知,这一变化将可能引起水泥熟料中C3S的分解,并降低熟料液相温度。
由图14-11(a)可知,氧化性气氛下,Fe的存在形式为C2F,熟料矿物位于C3S、C2S和C2F组成的三角形内。
由CaO-FeO-SiO2相图可知,该三角形对应的不变点为1402℃。
强还原性气氛下,Fe2O3将完全转化成为FeO。
由图14-11(b)可知,Fe的存在形式为含FeO的CaOss或FeOss(郁氏体)。
图14-11(b)中,C3S –C2S-CaOss三角形的面积几乎缩小为零。
因此,随CaOss 中固溶的FeO增多,C3S将变得不稳定。
不稳定的C3S将分解为C2S 和CaO,使熟料中f-CaO的含量增多,并将CaOss中固溶的FeO稀释。
飞砂料、“雪人”熟料生成原因及危害性和减缓措施(上)
陈友德;李波;肖磊
【期刊名称】《水泥技术》
【年(卷),期】2015(0)1
【摘要】预分解窑生产过程中,飞砂熟料(简称飞砂料)和“雪人”熟料(简称“雪人”)是生产中经常出现的不正常情况,在一定程度上影响了熟料产量和质量,严重时需停机处理,成为生产操作人员关注的焦点。
近些年来,国内少量生产厂家和研究单位对生产过程中出现的飞砂料、“雪人”现象及其危害性和采取的减缓措施进行了报道,个别文章提到“雪人”堆积熟料中含有相当数量的飞砂料,没有见到有关飞砂料、“雪人”生成机理及二者之间的内在联系的探讨。
【总页数】4页(P28-31)
【作者】陈友德;李波;肖磊
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.622.29
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浅析我公司预分解窑频繁堆雪人的原因
陆才科
(华宏水泥股份有限公司,广西邕宁 530200)
我公司1000t/d预分解窑自1996年投产以来,生产比较稳定,熟料质量也不错。
但近段时间窑内结球、结圈及篦冷机堆雪人等情况时有发生。
2000年12月就发生了一次比较严重的堆雪人事故。
从2000年12月9日起开始出现雪人,中途虽然也曾用空气炮吹打,但未能奏效。
到15日雪人长到了窑口护铁,几乎把下料口堆满,严重影响了窑内的通风煅烧,被迫止料冷窑处理。
为此我公司对近期的原燃料、生料、设备状况和操作情况进行了分析。
1 原燃料、生料和熟料情况
原材料化学成分见表1,烟煤工业分析见表2,生料化学成分见表3,熟料化学成分及物理性能见表4、表5。
2 原因分析
2.1 液相量的变化
从原材料的成分可以看出,11、12月2个月的原料成分没有大的变化,饱和比差别较大主要是因为配方有变,且煤质的变化比较大,12月9日到15日,入窑生料饱和比平均值高达1.094,较11月高出许多。
就堆雪人这一段时间来说,在这么高的饱和比和硅率下,通常物料应该表现得比较耐火,出窑熟料呈飞砂状,液相量不高,也不会有结皮结圈、堆雪人的情况出现。
以往的经验也证明了这一点。
而现在从窑前来看,确实飞砂比较大,但熟料的化学分析表明,从12月9日到15日这一段时间中,液相量都在27%以上。
从表2来看,12月的煤灰中Fe2O3、Al2O3及SO3等低熔点物质含量都升高较多,而SiO2、CaO的含量则下降了不少。
增幅最高为SO3,达73%,Fe2O3增幅为33.5%,最低的Al2O3也有16%。
而相比之下SiO 2和CaO的含量则分别下降了14%和22.3%。
这就是熟料的KH和SM下降较多的主要原因。
液相量的大幅增高应该是造成堆雪人的主要原因之一。
从有关资料来看,飞砂料的产生主要有3个原因,一是由于窑的过渡带过长导致贝利特和游离石灰石的再结晶,阻碍A矿的形成,同时由于可浸润表面减少难以将物料粘结成粒从而造成飞砂;二是由于SM过高所致;三是由于硫酸盐饱和度过高,降低了液相粘度和液相表面张力,SO3相对过剩而易产生飞砂料。
从我们的情况来看,应该是第3种原因比较符合实际情况,因为当时SO3的相对增幅最大。
2.2 全硫含量的影响
在入窑生料保持相对稳定的情况下,对熟料率值影响最大的无疑就是煤灰的化学成分。
窑外预分解窑中,煤灰沉降率一般视为100%,配料计算中也已经把煤灰掺入量计算在内。
从表2可以看出,12月与11月相比,煤质已经发生了很大的变化,灰分上升较多,挥发分则略有上升,发热量由23303kJ/kg下降到了22284kJ/kg,而且这还只是平均数,事实上在那几天中烟煤的发热量波动很大,最低时仅有20482kJ/kg,高时则有23408kJ/kg,频繁波动的煤质使得窑内的热工制度也有很大的波动,难以控制。
全硫含量上升较多。
一般认为进入熟料中的硫,对熟料的形成有强化作用,SO3一方面可以形成2C2S·CaSO4与C4A3,其中C4A3是一种早强矿物,对提高熟料的早期强度有一定的帮助。
表5显示,堆雪人期间熟料的3d强度并
没有下降,反而略有提高,也证明了这一点。
SO3另一方面能降低熟料形成时液相的粘度,增加液相数量,而且能够降低最低共熔温度,有利于C3S形成。
有资料介绍,熟料中硫和碱含量应有一定的比例,即硫碱比或硫酸盐饱和度,通常这个比例应该在40%~70%之间。
若硫酸盐饱和度过高,则碱会以硫酸碱的形态存在,若液相中再有MgO,则液相粘度会随硫酸碱增加成比例下降,同时因为液相的表面张力降低,使得飞砂料大量产生。
但过多的液相量和较低的共熔温度使得窑内结蛋、结圈,预热器结皮的几率增加,同时熟料也易在篦冷机内堆积,形成雪人。
2.3 碱含量的影响
我公司的原材料历来碱含量都很低,从表1~4可以看出,原材料和熟料中的碱含量都很低,且和生产正常的11月相比,堆雪人期间各种物料和熟料中的碱含量并没有明显的增加,所以这次堆雪人应该和碱含量无关。
2.4 操作影响
生料本身的率值设计要求较高的煅烧温度,而由于烟煤发热量的下降,使得为了保持窑内的热力强度需要加入更多的煤,同时由于煤灰分升高、挥发分下降导致煤粉的燃烧速度变慢,操作上也被迫加大喂煤量,造成长焰燃烧。
由于窑头喂煤量过大,部分煤粉落到熟料上继续燃烧,而预分解窑的冷却带都比较短,使得熟料在落到篦冷机时仍保持较高的温度,表面的液相仍旧存在,而且由于液相中Al2O3含量较高,使得液相的粘度也较高,更容易粘结。
这样的熟料落到篦冷机后冷却下来就粘到了一起,如不及时推走就很容易形成雪人。
2.5 设备的影响
我公司的篦冷机于1999年改造后使用了充气梁和高阻低漏篦板,篦板的前5排固定死,且与水平面成15°夹角。
熟料落到这几排篦板时便依靠惯性与重力落到其它的篦板上,再被推走。
当熟料结粒好时,由于休止角较小可正常推走。
而一旦有大块窑皮掉下,并积料在上面时可用原有的2个空气炮吹打,但由于原有空气炮安装高度较高,且2个空气炮在同一水平面上,相互之间距离较远,如图1所示,所以使用效果并不好。
在遇上由粘散料堆成的雪人时,由于雪人长到一定高度时空气炮才能打得着,且只能击穿炮口周围的物料,无法撼动雪人的根基,所以雪人仍然越长越高,最终被迫停窑处理。
2.6 篦床的吹气方向
篦板的前5排在改造成充气梁后,本来的吹气方向是垂直于这5排篦板的,但后来由于发现窑头电除尘器的入口温度过高,怀疑与这几排篦板吹出来的热风直接向后吹有关,为保护设备遂于8月份的检修中改为风向竖直向上。
这样改造后窑头电除尘器入口温度有所下降,入窑二次风温也有一定的提高,对窑内的煅烧有一定的帮助。
但落在这几排篦板上的熟料只受到向上的风力而上下翻腾,而不受到向后的推力,加上篦板本身是固定的,对熟料的正常向后运动影响比较大。
熟料相对也比较容易堆积起来,生成雪人的机会也相对增大。
图1 改进前后空气炮与篦板的相对位置示意
3 讨论与对策
经过分析,我们认为12月份雪人频繁生成的原因主要是由于烟煤质量的变化使得Al2O3、Fe2O3及SO 3等低熔点物质的含量大幅上升,导致液相量的大幅增加所致。
此外设备的固有缺陷也在一定程度上加快雪人的生成速度。
由于当时煤炭供应比较紧张,使得不合格的烟煤大批进厂,造成入窑煤粉质量波动较大。
而且依目前形势看,这种情况短时间内难以改变,所以我们只能在生料配方上做出调整,在保持生料的饱和比较高的基础上再提高SM,尽量适应煤质的变化,缓和煤灰的影响。
同时在篦冷机的空气炮配备上做了改进,新增1个空气炮,与原有的2个成品字形安装,且空气炮的出口方向不再是水平向后,而是略微向下倾斜。
从实际情况来看,这些措施还是行之有效的,从2000年12月18日使用高硅配料以来,雪人的生成次数明显减少。
但因煤质的问题无法解决,也还不能够彻底解决雪人的生成。
不过即使有雪人,也可以很快地用空气炮打掉,不会对生产造成更严重的影响。