預分解窯結球原因及處理措施

王志紅

預分解窯結球原因及處理措施

Reason and Solution to Ball Formation in Precalciner Kilns

王志紅

我公司2號窯為?3.3m×50m預分解窯，從4月6日到4月8日三天，窯內連續結直徑1.5m以上大球，處理過程中，造成窯止料共計21.5h，嚴重影響到熟料的產量和質量，影響到窯的正常運轉。

1 結“大球”的機理

結“大球”是預分解窯內的病癥之一。原燃料內含有較多的堿、氯、硫等有害化合物，這些化合物在熟料煅燒過程中揮發，隨窯內煙氣后逸，當煙氣溫度降低時，原燃料中有害元素無法以氣態形式逸出，重新冷凝成液態或固態返回高溫區，接著受熱后重新變成氣態，這種反復循環富集增加了有害元素的濃度，他們富集在預熱器的某個部位，就形成了結皮，富集在窯內，就形成低溶物的核心，并被生料包裹成球。當窯徑小時，小球很難爬上窯皮，球就會越滾越大，尤其窯有后結圈時，球徑就會很大，甚至大于后圈直徑，將整個窯皮后眼堵死。這種“大球”一旦形成，就不會是一個。另一種情況是未完全燃燒的煤粉，在窯內燃燒，形成局部高溫，致使窯料局部熔融，粘結周邊窯料，當窯內含有低熔融有害元素化合物時，易形成結球。

2 結“大球”的危害

大球的產生不僅增加窯的負荷，影響窯內正常通風及物料的正常運轉，而且它反復翻滾，極大損害窯皮后部窯磚的壽命，使該部位的耐火磚成了窯內襯料的最薄弱環節之一。當大球滾向窯頭時，會威脅噴煤管及篦冷機安全，嚴重影響窯的正常運轉。

3 導致窯內結“大球”的各種因素

生料成分波動，液相量過多；喂料量不穩定，導致窯尾、分解爐溫度時高時低，難以控制；設備故障率高，停機較為頻繁；原、燃材料中，硫、氯、堿等有害成分含量較高；煤粉質量波動大，入窯生料均化效果差，生料波動大；窯灰摻入不均勻；操作人員疏忽，溫度控制不當或長時間打慢車等。

3.1 窯尾產生局部高溫使液相提前出現形成球核

（1）窯頭煤秤喂煤波動，窯頭煤給定2.5t/h，窯頭喂煤壓力在13kPa至18kPa之間波動，造成窯頭煤粉燃燒不完全，窯高溫帶后移，使窯尾溫度過高，窯內提前出現液相，使窯很容易形成大球。

（2）現階段用粘土與前段時間粘土分析比較，粘土中Al2O3明顯降低，粘土全分析見表1。

（3）該批原煤質量較差，煤中含硫量經化驗室測定為1.30%，遠高于控制指標。窯4月6日凌晨2:00點火后，升溫時間較長，造成煤灰大量不均勻摻入生料，煤灰中含硫量偏高，在生料中大量沉落造成入窯生料中SO3含量異常高，4月7日粘土堿含量是2.65%，高于控制指標，窯內硫堿比高，為大球形成創造了條件。

3.2 燃煤品質差促進大球形成

燃煤灰分高、熱值低、可燃性差容易導致煤粉不完全燃燒，有助于促進大球的形成。統計分析也表明，使用高灰分的煤易結大球，圖1為煤灰分與結大球次數的對應關系。

結大球期間煤質分析見表2。

表1 粘土全分析，%

表2 結大球期間煤質分析

表3 入窯生料成分（%）及率值

圖1 煤灰分與結大球次數的對應關系

3.3 煤粉不完全燃燒產生大球

煤粉在窯內或分解爐內燃燒不完全時，會被帶到窯尾或較低級筒去燃燒，煤粉二次燃燒產生局部高溫，使液相在窯尾提前形成，隨著窯的轉動而形成球核。球核形成后向窯頭方向運動，由于離心力的作用使液相向表層運動，再粘附生料粉而形成大球中間層，有時窯內有后圈擋住大球，使其在窯尾來回滾動而越長越大，當自身重力足以克服后圈阻力時，大球就滾向燒成帶，粘附熟料粉形成大球表層，使球進一步變大。

3.4 窯操作不當引起結球

（1）為了提高分解爐溫度，提高入窯生料分解率，分解爐用煤量過大，兩把火比例失調。

（2）入窯生料喂料量波動大，很容易擾亂窯的熱工制度。加減煤跟不上喂料量的變化，也很容易導致煤粉的二次燃燒。

（3）窯速過低。由于2檔托輪4號瓦發熱，車間限制窯速設定不能超過2.6r/min，窯實際轉速2.3r/min，窯內物料填充率過高。窯速正常時，窯內物料填充率為12%左右，填充率過高時，極易在窯燒成帶后面形成后結圈，導致窯內通風不暢，煤粉燃燒不完全，造成結大球；窯速過低時，極易使窯通風量過大，窯頭煤粉燃燒不完全，窯高溫后移，物料在窯尾提前形成液相。（4）入窯生料率值硅率偏低將使液相量偏高，物料容易結塊。入窯生料率值波動大，易引起回轉窯結大球。

入窯生料變化見表3。

（5）喂料量波動大且劇烈時，很容易擾亂窯的熱工制度。由于操作的滯后特征，加減煤跟不上喂料量的變化，甚至出現斷料也不能及時減煤，也很容易導致煤粉的二次燃燒，也易引起回轉窯結大球。

3.5 設備工藝故障頻繁

開停窯頻繁，窯的運轉率低，窯內熱工制度波動大，造成窯內部分物料未經分解爐，直接由三級預熱器進窯或由二級預熱器經四級預熱器直接入窯，形成塌料現象，塌料機會越多，窯內結球越容易。

3.6 預熱器系統因漏風點多，系統負壓偏低，系統總負壓只達到4200Pa左右，分解爐爐內和出口溫度過低，尾煤在分解爐內燃燒不完全，引起系統紊亂性塌料后，煤粉在窯尾燃燒，形成局部高溫，形成結皮，處理時進入窯內，極易形成球核。

4 回轉窯窯內結球的處理方法

若窯內已經形成料球，應對成球的原因進行全方位分析，找準原因，對癥下藥。如料球比較小，操作上應適當增加窯內通風，使火焰順暢，必須注意窯尾溫度的控制，使其不要過高；可略微減少窯頭用煤，保證煤粉的完全燃燒，并適當減少喂料量，稍降低窯速，讓窯內的料球滾入燒成帶；等料球到燒成帶后，再降低一些窯速，用大火在短時間內將其燒垮或燒小，以免進入冷卻機發生堵塞或砸壞篦板，但此時應特別注意窯皮的情況。如果結球較大，可采用冷熱交替法進行處理；當料球在過渡帶時不易前行進入燒成帶，這時可將噴煤管伸進去，適當降低喂料量，燒1～2h后將煤管拉出再燒1～2h，周而復始，直到料球破裂；若實在不能使其破裂，便可停窯冷卻1～2h后點火升溫，讓料球因溫差過大而破裂。注意在處理過程中，切忌讓大料球滾入冷卻機內，那樣會對冷卻機造成較大損傷；另應控制窯尾溫度不能過高，避免后面的小料球接二連三地出現。

5 回轉窯窯內結球的預防措施

根據大球的形成機理，為預防結球可采取如下措施：

（1）選擇合適的配料方案，穩定生料成分。采取工藝措施，加強入窯生料喂料穩定；加強工藝管理力度，提高入窯生料成分的均勻性。發揮好原料預均化堆場的作用，提高生料均化庫均化效果。

（2）盡量選用含有害成分物質較低的原燃材料，特別是煤；要加強燃煤的均化，并在能夠滿足生產要求的同時盡可能降低煤粉細度；煅燒過程中要加強風與煤混合，盡量避免煤粉過粗而引起的不完全燃燒；如使用揮發分較低的煤粉，因其著火速度慢、燃燒時間長，火力強度不集中，應盡量降低煤粉的細度和水分。

（3）提高窯速，實現薄料快燒，穩定操作，保持窯內熱工制度穩定。

[1]余定德.窯外分解窯結蛋原因的研究[J].水泥，1989，（9）.

[2]周正立.預分解窯結蛋成因及解決措施[J].水泥技術，1993，（6）.

[3]肖成平.預分解窯結蛋機理研究[J].水泥，1998（4）.

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呂 光