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浅析预分解窑结球的原因及处理【摘要】预分解窑窑内频繁结球、结大球是一个不容忽视的问题。
结球发生和处理过程中窑系统的不能正常运转，影响回转窑热工制度的稳定，降低熟料的质量，而且对篦冷机的安全造成威胁。
本文通过对回转窑结球机理的研究，从多方面分析总结了结球形成的原因，如生料均化不理想，喂料量不稳定以及操作不合理等原因；并且针对这些原因，提出了行之有效的处理方案和防治措施。
通过这些方案的实施，可有效的减少回转窑内结球现象的产生，提高了熟料的质量，保证了产量。
关键词：结球，熟料，热工制度，生料均化所谓“结球”是指熟料煅烧过程中料粉相互粘结形成大于正常熟料结粒的大块。
窑内结时窑尾温度降低，负压增高且波动大；分解炉及三次风出口负压增大；窑功率高且波动幅度大；C5筒及分解炉出口温度降低；窑内通风不良，窑头火焰短粗，窑头时有正压，造成窑内热工制度不稳定。
窑内结球还会对生产带来一系列严重影响：1、降低回转窑的运转率。
大球在窑内“卡死”滚不出来时，就只能停窑处理即人工打球。
一般处理一个球需要2~3小时，有时时间更长。
正是结球影响了回转窑的运转，降低了窑的运转率。
2、缩短了窑衬的使用寿命。
大球在窑内滚动时，由于与窑皮的摩擦容易使其脱落，进而挤压窑衬使其受到磨损，窑衬的使用寿命因此而缩短。
3、影响篦冷机的安全运转。
大球从窑头掉到篦冷机上，容易砸坏篦冷机的部件而影响篦冷机的安全运转。
如有些水泥厂篦冷机经常“堆雪人”，篦板经常被大球砸坏，处理结球时必须减料慢烧，用短时大火将大球烧散或引入篦冷机人工打碎，这严重影响回转窑的正常运转，影响回转窑的热工制度的稳定，降低了熟料的质量。
因此，研究结球极其重要，绝不容忽视。
一、结球的机理简析近年来，很多人对回转窑结球的机理进行了探讨，研究报道中都有对结蛋料和正常料化学成分的对比，并探讨结蛋形成的机理。
有水泥专业技术人员曾经从预分解窑生料圈后面（过渡带）发现许多直径达1m的大球，并从中取出10个大球，从中间锯开，发现这些球中间都有一个褐色、细粒、白垩状的内核及灰褐色多孔状的外壳。
回转窑窑内结球并且形成窑灰的解决方法回转窑窑内结球是一种很常见的现象，水泥回转窑窑内结球的原因和处理时的相关措施，是每个用户所关心的问题。
窑内结球主要形成原因有：生料成分波动，液相量过多；加料不稳定，导致窑尾、分解炉温度时高时低，难以控制；设备故障率高，停机较为频繁；原、燃材料中，硫、氯、碱等有害成分含量较高；煤粉质量波动大，均化效果差；窑灰掺入不均匀；操作人员疏忽，温度控制不当或长时间打慢车等。
窑内结球可采取以下措施加以预防和处理。
(1)预防措施。
第一，可选择合适的配料方案，稳定生料成分。
一般采用高石灰饱和系数、高硅率的生料不易发生结球现象，且熟料质量比较好，但是这种料较耐火，对操作要求较高。
若低石灰饱和系数和低铝率的生料，它的烧结范围比较窄，而液相量偏多，结粒粗大，稍有不慎就会导致结球。
所以在生产中尽可能选择两高一中的配料方案，即高KH、高SM、中IM,这种配料易操作且熟料质量也相对较稳定。
第二，尽量选用含有害成分物质较低的原燃材料，特别是煤；要加强燃煤的均化，并在能够满足生产要求的同时尽可能的降低煤粉细度；煨烧过程中要加强风与煤混合,尽量避免煤粉过粗而引起的不完全燃烧；如使用挥发分较低的煤粉，因其着火速度慢、燃烧时间长，火力强度不集中，应尽量降低煤粉的细度和水分。
(2)处理措施。
若窑内已经形成料球，应对成球的原因进行全方位分析，取样化验，且要分别对球核、球壳进行化学全分析，找准原因，对症下药。
如料球比较小，操作上应适当增加窑内通风，使火焰顺畅，但必须注意窑尾温度的控制，使其不要过高；可略微减少窑头用煤，但必须保证煤粉的完全燃烧，并适当减少喂料量，稍降低窑速，让窑内的料球滚入烧成带；等料球到烧成带后，再降低一些窑速，用大火在短时间内将其烧垮或烧小，以免进入冷却机发生堵塞或砸坏篦板，但此时应特别注意窑皮的情况。
如果结球较大时，可采用冷热交替法进行处理；当料球在过渡带时不易前行进入烧成带，这时可将喷煤管伸进去，适当降低喂料量,烧1〜2h后将煤管拉出再烧1〜2h,周而复始，直到料球破裂；若实在不能使其破裂，便可停窑冷却1〜2h后点火升温，让料球因温差过大而破裂。
回转窑结圈的影响因素及解决措施-----龙仕连我司从11月23日开始窑内断断续续出现少量漏料，并出现了三次大料球，严重影响到窑的正常运转，公司及部门领导高度重视。
经分析是窑23米处结后圈导致窑尾漏料和结料球。
于25日开始处理后圈：1、窑减产到350 t/h煅烧；2、窑头煤管每个班移动两次，-200～＋100冷热交替处理；3、每班清理煤管头部积料结焦4次，以保证头煤燃烧好，火焰集中；4、控制煤粉细度及水分，以保证煤粉燃烧效果（煤磨出磨温度控制在63～65度，入磨温度<300度。
内部控制煤粉细度<6.0）；5、适当提高熟料KH。
通过3天的处理，23料处后圈薄了很多，并有缺口，于28日窑恢复了365 t/h正常生产。
出现这样的工艺事故，我们必须深度反思。
特别是工艺管理人员和窑操作员一定要密切关注窑皮的变化趋势及原燃材料的变化，及时调整窑参数，保证窑正常运转。
下面让我们再次学习一下窑内结圈的成因、危害及解决措施：结圈是指回转窑在正常生产中，由于原燃材料的变化，或者操作和热工制度的影响，窑内因物料过度粘结，在特定的区域形成一道阻碍物料运动的环形、坚硬的圈。
这种现象在回转窑内是一种不正常的窑况，它破坏了正常的热工制度，影响窑内通风，造成窑内来料波动很大，直接影响到回转窑的产量、质量、消耗和长期安全运转。
而且处理窑内结圈费时费力，严重时需停窑停产，危害极其严重。
结圈的成因及危害:结圈的形成: 结圈实际上是在烧成带末端与放热反应带交界处形成的窑皮，是回转窑内危害最大的结圈。
在熟料煅烧过程中，当物料温度达到1280℃时，其液相黏度较大，最容易形成结圈，而且冷却后比较坚固，不易除掉。
在正常的煅烧情况下，后结圈体的内径部分往往被烧熔而掉落，保持正常的圈体内径。
如果在1 250～l 280℃温度范围内出现的液相量偏多，往往会形成妨碍生产的后结圈。
后结圈一般结在烧成带的边界或更远，开始是烧成带后边的窑皮逐渐增长、增厚，发展到一定程度即形成后结圈。
窑内结圈、结球的原因及处理措施中控室侯素克结圈是指窑内在正常生产中因物料过度黏结，在窑内特定的区域形成一道阻碍物料运动的环形、坚硬的圈。
这种现象在回转窑内是一种不正常的窑况，他破坏正常的热工制度，影响窑内通风，造成来料波动很大，直接影响回转窑的产量、质量、消耗和长期安全运转。
尤其频繁结圈的回转窑,不仅破坏了窑内正常热工制度,而且损害操作人员的身体健康,给生产造成经济损失。
引起回转窑结圈的因素很多，它与原料性质、生料成分、燃料的灰分和细度、窑型、窑内还原气氛及热工制度等有关。
1 结圈的形成回转窑内形成结圈的因素很多，但液相的产生和固化是结圈的主要形成过程。
而衬料温度、物料温度、煤灰和生料组成又是决定液相的生成和固化的主要因素。
在正常情况下，窑皮保持在200mm左右的厚度，该温度条件及区域内若熔化和固化的过程达到平衡，窑皮就不会增厚。
当熔化的少固化的多，其厚度增长到一定程度，即形成圈。
当衬料与物料的温差大时，在足够液相的条件下，圈体越结越厚。
1.1前结圈的形成前圈结在烧成带和冷却带交界处，由于风煤配合不好，或者煤粉粒度过粗，煤灰和水分大，影响煤粉燃烧，使黑火头长，烧成带像窑尾方向移动，熔融的物料凝结在窑口处使“窑皮”增厚，发展成前圈，或者由于煤粉落在熟料上，在熟料中形成还原性燃烧，铁还原成亚铁，形成熔点低的矿物或者由于煤灰分中氧化铝含量高而使熟料液相量增加，黏度增大，当遇到入窑二次风温降温、冷却，就会逐渐凝结在窑口处形成圈。
前圈形成的主要原因是煤粉的质量，熟料中溶剂矿物含量过高或氧化铝含量过高，燃烧器在窑口断面的位置不合理，影响煤粉燃烧，使结圈速度加快，前温急烧，导致温差相差大，造成液相冷却凝固形成前圈，1.2熟料圈的形成原因熟料圈(又称后圈)，是结在窑内烧成带与放热反应带之间的圈，也是回转窑内危害最大的结圈。
造成熟料圈的原因很多，主要有生料化学成分，熟料圈行成往往在物料刚出现液相的地方，物料在1200~1300度范围内为防止结圈，配料时应考虑液相不易过多，液相黏度不易过大；原燃材料中的有害成分，原燃材料中的有害成分过多，降低物料的熔点，结圈的可能性就增大，正常情况下，此类结圈大多发生在放热反应带以后的地方；煤的影响，煤灰中氧化铝的含量较高，当煤灰掺入物料中时，使物料液相量增加往往易结圈；操作和热工制度的影响，头煤加入量较多，产生还原气氛，形成低熔点矿物，使液相提前出现，容易结圈，二三次风配合不当，火焰过长，液相提前出现，特别是在分解率高的情况下，结圈的可能性更大。
回转窑窑后结圈原因分析及处理方法巩义市恒昌冶金建材设备厂生产的1000t／d熟料生产线是由天津水泥工业设计研究院有限公司设计的，主要包括TDF型分解炉、单系列五级旋风预热器、Φ3．2m×50m回转窑及TC-836篦式冷却机。
自2007年2月以来，窑后频繁发生结圈、结球的工艺事故，巩义市恒昌冶金建材设备厂技术人员现将原因分析及解决措施介绍如下，供同仁参考。
1、结圈情况2007年3月19日最为严重，窑前返火，窑尾有漏料现象，无法操作煅烧，迫使停窑处理。
从窑内看，主窑皮长达22m，副窑皮长到窑尾，35～37m处形成后结圈，结圈最小孔洞呈不规则状，直径约l．5m，进窑观察该圈明显分为两层，且层次明确、清晰，第一层厚约150mm，呈黄白色，第二层厚约460mm，呈黑色，圈体非常致密。
对圈体取样分析见表1。
表1 圈体取样分析结果从表l可以看出，第一层硫碱含量较高，是硫碱圈，第二层明显是煤粉圈，熟料液相出现过早、过多导致结圈。
2、原因分析(1)由于2006年煤价不断上涨，加之公路运输距离远，为了降低成本，采用当地劣质煤煅烧，煤质下降，灰分高，挥发分低，发热值低，煤工业分析如表2、3。
实际生产中，煤可燃性差，煤粉燃烧不完全，大量煤灰不均掺入生料中，液相在窑后面提前出现，而未燃尽的煤灰产生沉积及液相的提前出现结圈。
(2)2007年以来，由于机械原因，高温风机l号轴与密封圈强烈摩擦，产生局部高温，使轴侧曲，水平振动最高达6.4mm/s。
为了降低振动，不得不降低高温风机转速，由原来的1130r/min降至l060r/min，有时更低，严重影响了窑内通风，加上煤质又差，更多的窑头燃烧不完全的煤粉沉积在窑后燃烧，使窑内后部温度升高，液相量增加，加速了窑后结圈的形成。
(3)为了处理窑后结圈，我厂在迫不得已的情况下停窑烧后圈，由于煤质差，二、三次风温低，燃料不完全或未燃烧的煤粉落在圈上及圈后的积料上，不断燃烧，造成物料发粘，不但圈未烧掉，反而越结越厚，这也是第一层圈形成的主要原因。
新型干法窑结圈、结蛋分析我公司为日产2500吨带五级悬浮预热器、TDF型分解炉的新型干法生产线，自投产以来，熟料产质量一直维持在较高的水平：熟料日产平均在2600吨-2700吨， 28天抗压强度达到58.0Mpa以上。
但自2005年9月份以来，窑频繁结蛋，最多一天结6个，最大直径达到了1.5米，给熟料的产质量带来了不利影响，同时也危及到了设备的安全运行及员工的人身安全，为此，我们进行了认真的分析并采取了有效措施，取得了良好的效果。
一、原因分析我们对结蛋熟料进行了化学分析及岩相分析，结果发现，结蛋熟料的烧失量较高，所取4个样品中，烧失量最高达7.64%，最低为3.58%；对该熟料岩相分析，发现结蛋熟料中C3S矿物较少，基本上全是C2S矿物；游离钙也较高，约在5-6%。
从理论分析，在水泥生料未出现液相之前，硅酸三钙不会大量生成。
到达最低共熔温度（一般硅酸盐水泥熟料在通常煅烧制度下约为1250℃）后，开始出现液相。
在高温液相中，硅酸二钙和游离氧化钙都逐步溶解于液相中，以Ca2+离子扩散与硅酸钙离子、硅酸二钙反应，形成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙。
其反应式如下：C2S＋CaO C3S，随着温度的升高和时间的延长，硅酸三钙的晶核不断形成，小晶体不断长大，发育成良好的阿利特晶体。
由以上化学、岩相分析结果，结合熟料C3S的形成分析，我们可以判断，熟料大蛋在烧成带之前已经形成。
依据物料成球理论，这时熟料结蛋就有两个必备条件：一是窑尾、窑中出现低温液相且过渡带液相量较高；二是在窑尾、窑中要有蛋核产生。
我们针对以上两个条件，结合我公司实际进行了分析。
1低温液相的出现及液相量偏高1.1原、燃材料中有害成分偏高我们对结蛋熟料进行了有害成分分析：取结蛋熟料样品两个，同时取正常样品一个，编号分别为I、II、III，分别进行了K2O、Na2O、SO3及CL—的检测，结果如下表： % 编号 K2O Na2O SO3 CL—备注 I 1.57 0.24 0.80 0.42 II 1.51 0.27 0.67 0.39 III 0.49 0.18 0.49 0.024 通过以上数据可以看出，结蛋熟料中K2O、Na2O、SO3及CL—含量，特别是K2O和CL—含量比正常熟料要高出许多。
回转窑后结圈的原因分析与解决措施发布时间：2022-04-25T02:30:40.147Z 来源：《工程管理前沿》2022年1期作者：田硕[导读] 近年来，由于国家倡导节能减排的生产，从而加大了对一些浪费资源和污染比较大的企业改革田硕山东申丰水泥集团有限公司山东省枣庄市 277300引言：近年来，由于国家倡导节能减排的生产，从而加大了对一些浪费资源和污染比较大的企业改革，这就给了新型熟料回转窑一个重要的市场，让他们可以快速的发展起来。
熟料回转窑设备结构坚固、运转平稳、出窑产品质量高。
此外，在环保方面，利用熟料窑焚烧危险废物、垃圾，这不仅使废物减量化、无害化，而且将废物作为燃料利用，节省煤粉，做到废物的资源化。
关键词：回转窑后结圈解决措施摘要：熟料回转窑后结圈往往形成于烧成带和过渡带之间。
在熟料煅烧过程中，当窑内温度达到1280℃时，其液相粘度较大，此时，如果生料的KH、n率值较低，操作使窑内拉风较大，火焰太长，烧成带后边浮窑皮逐渐增长、增厚，发展到一定程度就形成了熟料回转窑的后结圈。
一、后结圈情况A企业配置一条5000t/d预分解熟料回转窑。
于2021年10月份在窑尾38米、43米处出现两道结圈，严重时窑尾出现漏料，窑投料量下降，熟料质量波动，窑况很不稳定。
二、原因分析2.1原煤内水偏高加剧了结圈的发生2021年煤价不断上涨，原煤库存为0吨，原煤随来随用，严重影响煤的均化效果。
煤粉内水偏高，窑头喷煤管燃烧速度慢、燃烧时间长，火焰的热力分散，燃烧时热力强度低，高温点后移，烧成带拉长，高温点不集中，熟料烧结不致密，二次风温偏低，恶性循环更加加剧了火焰燃烧速度。
物料预烧不好，容易产生不完全燃烧，没有燃尽的煤粉颗粒和CO不能在烧成带燃烧，部分聚集在窑尾燃烧，促使液相在过渡带提前出现，将未熔的物料黏结在一起，形成后结圈。
停窑后取结圈料化学分析结果发现：正常熟料烧失量为0.42%，结圈料为1.66%、2.06%也验证了这一点。
窑内结球的原因分析及预防1．结球对生产造成的影响2．1 影响回转窑稳定连续运转窑内出现结球时，需减料慢烧，用短时大火将结球烧散或引入篦冷机人工打碎；如球径过大无法滚落时，甚至需要停窑处理，一般处理一个大球时间长，严重影响回转窑的热工制度稳定，降低熟料质量。
3．2 缩短窑衬的使用寿命大球在窑内滚动时，由于摩擦易造成窑皮脱落，进而挤压磨损窑衬，缩短其使用寿命。
4．3 影响篦冷机的安全运转大球从窑内滚落到篦冷机上，如处理不当，易发生篦冷机部件砸坏、堆雪人问题，影响篦冷机的正常运转。
5．结球原因分析6．1 煤质不稳定煤预均化不好，尤其取堆头堆尾时，煤灰分高、发热量低时，将直接导致煤不能充分在烧成带燃烧，出现大量还原气氛；同时窑内也将沉积大量的窑灰，导致液相量增加，致使窑内结球，并使窑的状况进入一个恶性循环的状态。
7．2 窑内结皮的影响硫碱循环富集造成了结皮的形成，结皮脱落后和生料一起滚到窑前，形成结蛋。
8．3 生料均化效果不佳当生料率值波动，物料易烧，石灰石饱和比低时，窑的操作不能及时调整，窑内物料发粘，极易造成结球。
因此，生料均化不理想，入窑生料化学成分波动大也是造成窑内结球的主要原因之一。
9．4 配料的影响SM低时，液相量形成多，易结料球。
10．5 生产上操作影响①喂料不稳定。
中控操作具有滞后特点，有时跟不上喂料的变化，加减煤不及时。
②中控室操作员缺乏经验，风煤料窑速匹配不好，温度控制波动大，热工制度长期得不到稳定，导致局部温度过高，提前出现液相，形成结球。
③有时为追求产量加煤过多，造成不完全燃烧现象，尤其头煤的影响，窑头负压控制不稳定，煤粉不完全燃烧或者煤管定位不合适，沉落入物料中熔融粘结翻滚而形成结球。
11．结球处理及预防（1）窑内出现料球一般表现为窑电流波动幅度大，窑电流峰值高有毛刺（伴随窑皮不平整，窑后有结圈现象），若结成大蛋在窑下可听见“咚…咚…”的响声，处理料球大蛋一般采用减产提高窑内通风加强煅烧，移动煤管冷热交替处理使其破裂，再放出到篦冷机固定蓖床或熟料破碎机上，人工清理打碎，存在一定的安全隐患，需特别注意穿戴好专用耐火服套装。
