淺析窯灰對熟料質量的影響

楊本華

摘要：窯灰作為增濕塔和窯尾收塵系統獲得的生料，由于其以飛灰形式捕集，同時部分經過窯內的高溫煅燒，因此窯灰與經過粉磨獲得的新鮮生料物料在形貌和組成上都有顯著的不同。隨著新型干法水泥技術的發展、嚴格的粉塵排放標準和純低溫余熱發電的普及應用，窯灰的數量也在逐步增加，同時部分采用旁路放風的企業所獲得的部分旁路放風灰也將重新回到燒成系統，這些因素都會造成生料成分的變化，影響預期生料目標值的變化，另外生料粉磨系統錯峰開停的節電措施也在增加生料波動的頻率。

我公司擁有一條5000t/d新型干法水泥生產線，并配套了額定發電能力9MW 的純低溫余熱發電系統。生料粉磨系統采用立式輥磨，生料均化庫規格為Ф18m×50m，儲量約為15000t，燒成系統采用雙系列五級旋風預熱器和Ф4.8m×72m回轉窯。生料粉磨系統停止運行后，窯灰直接入庫。然而由于窯灰與生料性質的差異造成的生料質量波動，曾一度困擾著公司熟料質量的控制。經過技術部門綜合分析并采取對應的措施，較好地解決了上述問題。

1. 窯灰料對熟料質量的影響

生料磨停機3h后，入窯生料的KH和SM明顯下降，入窯生料的AM卻逐步升高（見表1），由此可以判斷我公司的窯灰成分中含有較多的氧化鋁和氧化硅，這與生料配料中使用粘土質原料是分不開的。隨著停磨時間的延長以及生料均化庫料位的下降，熟料飽和比也呈現明顯下降趨勢，如表2所示，造成熟料質量的大幅波動，同時給下道工序的控制增加了困難。

從表1和表2中還可以看出，生料磨停機3h后，入窯生料的KH下降，AM提高，入窯生料易燒性變化較快，熟料 KH 出現大幅（KH 下降了0.029）波動，在煅燒過程中，易形成長厚窯皮，造成窯內結圈結球，破壞窯內熱平衡，嚴重影響中控室的正常操作。

2. 原因分析

對于生料磨停機期間熟料質量波動的問題，公司技術部門從出磨生料入手，逐一查找原因，發現不同來源的窯灰成分差異明顯，對生料的質量影響各不相同，但共同點是與粉磨生料的化學組成明顯不同。旋風預熱器的C1旋風筒收塵效果差，窯灰的數量偏多，正常情況下，窯灰占入窯生料的10%左右。生料磨停機后，窯灰通過出磨生料提升機入生料庫中，隨著生料均化庫存料的減少，窯灰占的比例越來越大，造成熟料的KH值快速降低。生料均化庫的使用效果較差也是引起生料質量快速波動的重要原因。表3為不同位置窯灰的化學組成對比情況。

2.1 窯灰的來源及化學成分

從表3可以看出，與正常入窯生料相比，窯灰中含有的CaO偏低約1.16%以下，而SiO2和Al2O3則呈現一定程度的偏高，尤其是氧化鋁偏高最為明顯，這是因為生料采用石灰石、砂巖、粘土、有色金屬灰渣四組分配料，石灰石、砂巖比粘土和有色金屬灰渣的易磨性差，因此出磨生料中石灰石的顆粒大，煙氣帶入SP 爐的含量就少。反映在率值上，SP 爐窯灰比入窯生料KH、SM降低，AM提高。

增濕塔回灰與SP爐窯灰相比捕集能力較弱，反映在率值上，增濕塔窯灰比SP爐窯灰SM提高，KH降低。窯尾大布袋收塵器主要是收集SP爐和增濕塔沒有收集的部分，與入窯生料相比窯尾收塵器的細粉更多，因此SiO2、Al2O3、Fe2O3含量提高，CaO 含量更低，反映在率值上，窯尾大布袋收塵窯灰比入窯生料AM提高，KH、SM降低，這與生料配料所采用原料的易磨性有關，也與水泥企業的生產工藝有關。值得注意的是，即使在生料磨正常運行期間，也有一部分的窯灰通過氣體攜帶進入生料磨，由于這部分粉塵與生料均勻混合而無法單獨取樣檢測，在生料磨停止運行后，轉化為上述三部分窯灰，從而造成窯灰的性質變化更為明顯，也就是說，粉塵收集數量越多，對窯況正常運行影響越明顯。

2.2生料均化效果

生料磨停磨后大布袋收集的粉塵（窯灰）直接進入生料均化庫，然而我公司在工藝設計上生料均化庫均化效果并不理想。生料均化庫底的6個充氣區的18個電磁閥有9個損壞無法使用，各個充氣區未能按程序自動充氣循環卸料，只有1～2個區正常使用，造成生料均化效果差。因此當生料磨停機后，大布袋收塵器的窯灰未經充分均化，形成上進下出的通道情形，此時大布袋收塵器窯灰在入窯生料中所占比例較大，導致入窯生料三率值變化明顯，熟料三率值也跟隨發生較大的波動。

2.3預熱器收塵效果

預熱器旋風筒的翻板閥經過長期高溫作用嚴重變形，旋風筒內筒磨損嚴重，收塵效果差，導致大量生料隨煙氣逃離預熱器進入窯尾各煙氣處理系統，引起入窯生料三率值在輥磨停機后變化明顯。

3.措施與效果

針對熟料煅燒系統存在的問題，從減小窯灰數量和降低生料波動兩方面著手解決生料波動劇烈的問題，同時在生產中有計劃地開停設備，預先控制生料率值體系朝上限方向發展，以及時補償窯灰對生料率值的影響。

（1）提高生料均化庫的均化效率。徹底檢修生料均化庫底，更換損壞的電磁閥，實現均化庫六區的自動控制，嚴格按照計算機程序，及時更換入窯生料的變化區間，保證1h輪換一周。

（2）在接到通知計劃停磨前2h，適當提高出磨生料KH值（按出磨生料KH值指標上限控制）。

（3）盡量避免生料磨長時間停機，尤其是4h以上的停機。

（4）改進預熱器系統撒料裝置，調整和更換翻板閥，改善生料布料效果，提高翻板閥鎖風的效果，提高旋風筒收塵效率，降低廢氣中的粉塵濃度。

通過以上措施，2012年下半年生料均化效果明顯提高，入窯生料三率值較穩定，出窯熟料三率值也不再出現明顯波動，熟料質量得以穩定（見表4、表5），上述改造措施基本達到了預期的效果。

4.結論

通過綜合分析生料與窯灰化學組成的差異和水泥生產工藝中存在的問題，采取針對性的措施，熟料質量取得了良好的效果。同時也為水泥粉磨過程的質量控制打下了良好基礎。這與其他企業改變回灰入窯或者建立窯灰儲庫的措施不同[1]、[2]，減小了設備改造的代價，為最大限度降低生產成本創造了條件。

窯灰的來源點越多，窯灰與生料的成分差異就越大，同時粉塵環保排放標準要求越嚴格，窯灰的數量越多，生料質量波動受窯灰的影響越明顯，因此控制合適的生料細度和選擇適宜的物料粉磨，是控制窯灰影響生料成分的最有效措施。

參考文獻：

[1] 任善國.窯灰對熟料質量和窯系統的影響分析及采取的措施[J].水泥，2010（7）：32-34.

[2] 王國慶.窯灰影響熟料質量的處理方法[J].水泥，2006（11）：12-13.