石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈原因與改善策略

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石灰回轉(zhuǎn)窯的煅燒帶位置如果厚度驟然增加，就會導(dǎo)致窯皮外圍出現(xiàn)結(jié)圈現(xiàn)象，對于回轉(zhuǎn)窯安全生產(chǎn)以及穩(wěn)定運(yùn)行可產(chǎn)生重要影響，并且還會對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。因此，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)結(jié)圈問題，需要進(jìn)行停窯處理。為保證石灰質(zhì)量，快速恢復(fù)回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際，分析回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈具體原因，并制定改進(jìn)措施。

1 案例介紹

某石灰石礦在投產(chǎn)之后存在周期性的窯內(nèi)結(jié)圈問題，在結(jié)圈之后，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的橫截面積不斷縮小，導(dǎo)致通風(fēng)不暢，對于物料的運(yùn)送造成阻礙，使得窯內(nèi)熱工制度受到破壞，影響產(chǎn)品質(zhì)量，對于燃料以及電能消耗都產(chǎn)生嚴(yán)重影響，使回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)停產(chǎn)問題。經(jīng)過停窯檢查，發(fā)現(xiàn)共有三道結(jié)圈，具體信息如表1 所示：

表1 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈信息表

2 石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈原因分析

2.1 原料含有過多雜質(zhì)

碳酸鈣為石灰石主要成分，但是其中通常含有氧化鐵、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈉多種雜質(zhì)，還含有磷和硫物質(zhì)，若雜質(zhì)成分相對較高，極易出現(xiàn)結(jié)圈現(xiàn)象。氧化鐵、氧化鋁以及磷、硫等雜質(zhì)實(shí)際熔點(diǎn)相對較低，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部溫度超過1250℃，會導(dǎo)致上述雜質(zhì)呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，跟隨回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)在煅燒帶高處附著，最后形成結(jié)圈。

2.2 推料時(shí)間和回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速不匹配

推料時(shí)間和回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速如果出現(xiàn)不匹配問題，就會對物料運(yùn)動(dòng)軌跡造成影響。比如：當(dāng)窯運(yùn)轉(zhuǎn)速度低，并且推料時(shí)間短，就會導(dǎo)致料層過厚，使得物料從窯內(nèi)拋落，反之，若料層過薄，就會推移物料整體滑動(dòng)。無論是拋落現(xiàn)象，還是滑動(dòng)現(xiàn)象，都會導(dǎo)致物料大量粉化，位于煅燒帶受到高溫火焰影響，熔融結(jié)圈。

2.3 操作方法不當(dāng)

生產(chǎn)過程，如果操作不當(dāng)也會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。比如：回轉(zhuǎn)窯的預(yù)熱器出口位置存在過高溫度，使得物料存在于預(yù)熱器內(nèi)，加速其分解，并且在煅燒帶燒結(jié)，造成結(jié)圈；如果窯內(nèi)的壓力過小，會導(dǎo)致火焰長度和形狀發(fā)生改變，進(jìn)而影響窯內(nèi)工況，石灰質(zhì)量受到影響，出現(xiàn)結(jié)圈；若燃料的流量正常，但是煤氣壓力較低，就會導(dǎo)致火焰短粗，使得煅燒帶位置熱量過高，物料存在“過燒”現(xiàn)象，煅燒帶位置結(jié)圈嚴(yán)重；在一次和二次風(fēng)的分配方面，也會對煅燒質(zhì)量造成影響，當(dāng)一次風(fēng)大時(shí)，火焰變得短而粗，就會導(dǎo)致高溫段相對集中，出現(xiàn)結(jié)圈問題，當(dāng)一次風(fēng)過小，火焰細(xì)且長，煅燒過程溫度低，使得石灰的質(zhì)量不佳，出現(xiàn)結(jié)圈[1]。

3 石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問題的改進(jìn)建議

3.1 入場原料嚴(yán)格驗(yàn)收

針對原料雜質(zhì)問題，需要在入場階段制定物理檢測流程，嚴(yán)格檢驗(yàn)原料質(zhì)量，保證原料顆粒度處于25-45mm 之間，以免小顆粒原料混入其中，導(dǎo)致窯內(nèi)灰粉量過多。質(zhì)檢階段，還需控制雜質(zhì)含量，二氧化硅含量不超過1.0%，氧化鈣含量超過55%，氧化鎂含量低于2.0%，硫含量低于0.015%，若原料不符合上述標(biāo)準(zhǔn)，則禁止入窯。

3.2 合理控制推料時(shí)間和窯速

物料從窯尾向窯頭的運(yùn)動(dòng)，就是石灰石分解整個(gè)過程，應(yīng)該保證預(yù)熱器推料量和回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速二者之間同步。當(dāng)產(chǎn)量一定時(shí)，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速也應(yīng)該一定，要確保回轉(zhuǎn)窯料層厚度、填充量處于合理范圍之內(nèi)。通常而言，可控制窯內(nèi)物料的填充率處于6-8%間，轉(zhuǎn)速要維持物料可靈活翻滾。

3.3 強(qiáng)化鍛造流程管理

生產(chǎn)過程，對于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部氣流、火焰以及物料運(yùn)送等情況進(jìn)行觀察，如果火焰呈發(fā)散狀，并且回轉(zhuǎn)窯中氣流渾濁，存在物料滑動(dòng)的現(xiàn)象，需要對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢查，核實(shí)二氧化硅含量是否超標(biāo)，并做好降溫、減產(chǎn)工作，對于回轉(zhuǎn)窯工況進(jìn)行調(diào)整。使用優(yōu)質(zhì)原料參與生產(chǎn)，如果回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部粉塵量明顯減少，并且氣流順暢，可逐漸恢復(fù)生產(chǎn)，防止出現(xiàn)熔融物附著在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁，導(dǎo)致結(jié)圈[2]。回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該間隔1h，從格柵的側(cè)門處取樣，并用肉眼對于實(shí)物質(zhì)量進(jìn)行分析，結(jié)合需求，對于煤氣量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。電振給料機(jī)應(yīng)該出灰均勻，冷卻器當(dāng)中料位差100mm，保證二次風(fēng)量均勻供給。如果計(jì)劃減產(chǎn)，需要逐步進(jìn)行，按照50t/h 這一梯度減少產(chǎn)量，并對煤氣量以及其他工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

如果回轉(zhuǎn)窯已經(jīng)出現(xiàn)結(jié)圈問題，需要采取如下措施：一方面，不定期進(jìn)行停窯或者減產(chǎn)，將一次風(fēng)機(jī)以及二次風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，隨時(shí)觀察窯襯的情況，若結(jié)圈現(xiàn)象較輕，可通過降溫或者減產(chǎn)等方式，借助高低溫差，讓結(jié)圈自然脫落，以免其惡化；另一方面，如果結(jié)圈存在于窯頭或者窯尾，并且回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的氣流十分渾濁，觀察主電機(jī)發(fā)現(xiàn)電流增大，難以保質(zhì)保量完成生產(chǎn)，需要立即停窯處理。

除此之外，運(yùn)行工況的控制也十分重要，應(yīng)及時(shí)和燃?xì)鈴S展開溝通，保證供熱值高于15048kJ/m3，供熱壓力處于9800-11000kPa，燒成帶溫度控制在1200-1350℃之間，窯尾溫度控制在950-1150℃之間[3]。

4 結(jié)語

總之，石灰回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過程結(jié)圈問題的發(fā)生對于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部氣流暢通性影響較大，導(dǎo)致窯內(nèi)物料受熱不均勻，難以保證物料實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量，還會增加主電機(jī)能耗，導(dǎo)致設(shè)備故障。結(jié)圈問題發(fā)生主要原因是原料內(nèi)部雜質(zhì)較多，還與推料時(shí)間、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速二者之間不匹配問題相關(guān)，或者操作工序不當(dāng)都會導(dǎo)致結(jié)圈問題。因此，需要對原料進(jìn)廠之后嚴(yán)格驗(yàn)收，合理控制生產(chǎn)工序，調(diào)整工況參數(shù)，嚴(yán)格管理煅燒過程，將回轉(zhuǎn)窯的結(jié)圈周期逐漸延長，促使其穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。