? ? ? ?窯皮，即附著在燒成帶窯襯表面燒結(jié)的熟料層。它保護(hù)著燒成帶的襯料，使襯料不直接與火焰和高溫物料接觸，減弱了火焰和物料對(duì)襯料的化學(xué)侵蝕、磨損以及高溫的破壞作用，從而延長(zhǎng)了襯料的使用壽命;窯皮還起著隔熱層的作用，使高溫帶窯襯增厚，因而減少了窯筒體表面的散熱損失，提高了窯的熱效率。通常說(shuō)燒成帶窯皮為主窯皮，我們稱上過(guò)渡帶之后的放熱反應(yīng)帶窯皮為副窯皮，正常副窯皮只是薄薄一層，厚度≤70mm，最厚不會(huì)超過(guò)100mm。副窯皮的穩(wěn)定性很差，會(huì)隨著窯生料成分、液相量、有害成分等因素變化發(fā)生漲落，一旦平衡被打破就會(huì)形成異常窯皮。

? ? ? ?2500t/d單系列三級(jí)電石渣生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.3m×60m，分解爐規(guī)格為Φ5800mm+Φ4300mm，年平均日產(chǎn)量2640t/d。檢修以后從窯筒體掃描儀顯示得知，窯尾副窯皮頻繁出現(xiàn)異常，36m～48m副窯皮相對(duì)薄些(80mm～200mm)，48m～64m窯皮較厚(200mm～300mm)，48m～64m筒體溫度顯示最低87℃。副窯皮分布異常長(zhǎng)、厚導(dǎo)致窯內(nèi)通風(fēng)變差、產(chǎn)量降低，窯尾返料頻繁，嚴(yán)重影響熟料的產(chǎn)質(zhì)量和窯的平穩(wěn)安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，針對(duì)異常窯皮我們進(jìn)行了初步分析并采取一系列措施取得了一定效果。

一、原因分析

? ? ? ?導(dǎo)致窯內(nèi)窯皮變化的誘導(dǎo)原因是液相量的變化，也就是三率值合理性和有害成分含量多少，次要原因還是歸結(jié)于操作上的不匹配和煤粉的不完全燃燒。

? ? ? ?根據(jù)水泥熟料三率值的定義，我們知道鋁率(IM)過(guò)低，液相粘度小，雖然對(duì)A礦的形成有利，但窯內(nèi)燒結(jié)范圍窄，易使窯內(nèi)結(jié)大塊，對(duì)煅燒不利，不易掌握煅燒;而且還知道當(dāng)硅率(SM)降低，液相量增加，對(duì)熟料的易燒性和操作有利，但SM值過(guò)低，熟料強(qiáng)度低，窯內(nèi)易結(jié)圈、結(jié)大塊，操作困難。

? ? ? ?由于電石渣生產(chǎn)線的特殊性質(zhì)，以及為了改善熟料結(jié)粒和水泥適應(yīng)性等多方面因素、經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)摸索總結(jié)出三率值為KH：0.910，SM：2.10，IM：1.30，正是這種配料恰恰符合窯內(nèi)結(jié)塊、結(jié)蛋、長(zhǎng)厚窯皮生成的先天條件，加上計(jì)量設(shè)備精度不準(zhǔn)確、配料庫(kù)設(shè)計(jì)缺陷、物料下料流動(dòng)性差等問(wèn)題干擾，導(dǎo)致入窯率值波動(dòng)較大，忽高忽低，導(dǎo)致入窯率值KH、SM連續(xù)偏低、偏高現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，當(dāng)硅、鋁率偏低時(shí)，分解爐溫度控制偏高時(shí)導(dǎo)致入窯生料分解率過(guò)高、液相量過(guò)多、提前出現(xiàn)，由于物料表面形成液相，表面張力小、粘度大，在離心力作用下，易與耐火磚表面或者已形成“窯皮”表面黏結(jié)形成窯皮，進(jìn)一步促進(jìn)窯皮的增厚。

二、有害成分影響

? ? ? ?在預(yù)分解窯系統(tǒng)中，堿、硫、氯等循環(huán)、富集是伴隨著兩個(gè)過(guò)程而發(fā)生，一個(gè)叫做“內(nèi)循環(huán)”，另一個(gè)叫做“外循環(huán)”。所謂內(nèi)循環(huán)，是指堿、硫、氯在窯內(nèi)高溫帶從生料及燃料中揮發(fā)，到達(dá)窯系統(tǒng)最低一級(jí)預(yù)熱器較低溫度區(qū)域時(shí)，隨即冷凝在溫度較低的生料上，它們隨著生料沉集一起進(jìn)入窯內(nèi)，形成一個(gè)在預(yù)熱器和窯之間的循環(huán)和富集過(guò)程，結(jié)皮料中堿、氯、硫的含量要比生料、熟料結(jié)皮中的含量高，一方面原因是由于受上游乙炔法工藝條件和周邊原材料選用的影響，導(dǎo)致入窯生料中堿、CI-、SO₃含量要比正常企業(yè)高得多。另一方面是與堿、氯、硫在煅燒系統(tǒng)內(nèi)的往復(fù)循環(huán)有關(guān)，

? ? ? ?但是為什么原本在預(yù)分解窯系統(tǒng)中堿、硫、氯等有害成分在預(yù)熱器系統(tǒng)的循環(huán)凝聚，會(huì)跑到窯尾循環(huán)富集導(dǎo)致窯尾副窯皮的異常和窯尾返料現(xiàn)象發(fā)生。我們知道系統(tǒng)中的堿、Cl-、SO₃都是以鹽類形式存在，由生料帶入系統(tǒng)的堿、氯、硫的化合物，在窯內(nèi)高溫帶逐步揮發(fā)呈氣體狀態(tài)，正常窯氣中的硫酸堿和氯化堿凝聚時(shí)，會(huì)以熔態(tài)形式沉降下來(lái)，并與入窯物料和窯內(nèi)粉塵一起構(gòu)成黏聚性物質(zhì)，而這種在生料顆粒上形成的液相物質(zhì)薄膜，會(huì)阻礙生料顆粒的流動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)返料。我們了解的是堿、Cl-、SO₃揮發(fā)的順序首先是堿的氫氧化物，其次是堿的氯化物，最后是堿的硫酸鹽。循環(huán)量多少與揮發(fā)系數(shù)有關(guān)，硫的揮發(fā)系數(shù)受硫堿比影響，硫堿比的數(shù)值愈高，則揮發(fā)系數(shù)也愈高。

? ? ? ?氯化堿比硫酸堿鹽更易揮發(fā)。氯離子的存在會(huì)促進(jìn)堿的揮發(fā)，在1450℃下，氯化堿揮發(fā)率幾乎高達(dá)99.9%，所以氯離子在水泥熟料中的含量很低。硫、堿的揮發(fā)率則與在高溫帶停留時(shí)間及物料的物理形態(tài)有關(guān)。K₂O·23CaO·12SiO₂(KC₂₃S₁₂)、Na₂O·8CaO·3Al₂O₃(NC₈A₃)、K₂SO₄、Na₂SO₄、K₂O·8CaO·3Al₂O₃等將存留在熟料中。

? ? ? ?在氧化氣氛下，堿的氫氧化物和氯化物揮發(fā)性較高，而硫酸鹽的揮發(fā)性較低，即：Cl->K₂O>SO₃>Na₂O。

? ? ? ?不同的硫酸鹽揮發(fā)性也不同，在同一溫度下?lián)]發(fā)性：CaSO₄>K₂SO₄>Na₂SO₄。

? ? ? ?在還原氣氛下，揮發(fā)順序?yàn)椋篊l->SO₂>K₂O>Na₂O。

? ? ? ? 當(dāng)窯況出現(xiàn)異常，煙室、分解爐結(jié)皮增多時(shí)，窯內(nèi)通風(fēng)逐漸變差會(huì)使窯內(nèi)氧分壓的降低，提高CaSO₄的分解度，硫酸鹽的揮發(fā)物與來(lái)料、粉塵夾雜在一起，容易集中沉落在窯尾的某一段位置，黏附在耐火磚表面上，形成結(jié)皮，揮發(fā)量越多，黏附的物料愈多，結(jié)皮也就愈厚，嚴(yán)重影響窯的煅燒形成惡性循環(huán)。

三、煤粉影響

? ? ? ?因更換煤磨選粉機(jī)轉(zhuǎn)子未對(duì)密封重新調(diào)整導(dǎo)致煤粉一度跑粗，最大細(xì)度達(dá)到了25%，加上蒙煤特有性質(zhì)內(nèi)水偏高≥6%，容易造成窯頭火焰燃燒速度慢，火焰拉長(zhǎng)，高溫帶后移，煤粉不完全燃燒，硫的揮發(fā)系數(shù)隨窯內(nèi)局部碳(C)的存在而增加。在窯的上過(guò)渡帶之后，當(dāng)窯內(nèi)呈現(xiàn)煤粉不完全燃燒時(shí)，煤灰不均勻地?fù)饺松?，火焰過(guò)長(zhǎng)，窯后溫度過(guò)高，液相提前出現(xiàn)，部分煤粉落至物料表面上，此時(shí)，物料內(nèi)的硫酸堿鹽和CaSO₄與C作用生成SO₂，其方程式如下：

K₂SO₄+C→K₂O+SO₂+CO

CaSO₄+C→CaO+SO₂+CO

? ? ? ?煤灰不均勻地沉降物料中，使物料液相量增加，窯皮厚度增加，當(dāng)窯況異常時(shí)會(huì)有部分粗顆粒煤粉被風(fēng)拉到窯尾二次燃燒，局部高溫產(chǎn)生大量液相加劇窯皮增長(zhǎng)、增厚。

四、操作和熱工制度的影響

? ? ? ?(1)在煤粉細(xì)度、水分無(wú)法滿足生產(chǎn)時(shí)，還保持較高窯產(chǎn)量時(shí)，由于窯產(chǎn)量負(fù)荷增加，加上操作上窯速的不匹配導(dǎo)致窯內(nèi)填充率增加、通風(fēng)逐漸降低，造成燃料不完全燃燒、熟料質(zhì)量變差，為保證質(zhì)量用煤量增加，用煤過(guò)多，產(chǎn)生化學(xué)不完全燃燒，使火焰成還原性，由于在燒成帶產(chǎn)生大量CO，使物料中部分氧化鐵被還原成氧化亞鐵，形成FeO·SiO₂低熔點(diǎn)的化合物。而FeO·SiO₂液相在1100℃左右能促使硅方解石[2(CaO·SiO₂)CaCO₃]的形成，而硅方解石在1180℃~1220℃形成液相，使燒成帶液相提前出現(xiàn)，將未熔的物料集結(jié)在一起形成結(jié)皮，加上操作上必然加大排風(fēng)，窯內(nèi)氣流速度增加，火焰拉長(zhǎng)，液相提前出現(xiàn)，很容易形成熟料圈和長(zhǎng)厚窯皮。

? ? ? ?(2)當(dāng)窯尾窯皮異常時(shí)，通常采取降低分解爐溫度、降低尾溫使窯皮產(chǎn)生收縮，加上低溫物料涌入、沖刷，進(jìn)一步降低窯尾副窯皮溫度使其產(chǎn)生收縮、脫落，將原本在預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)的堿性氧化物帶入到窯內(nèi)，當(dāng)窯況異常出現(xiàn)游離鈣不合格時(shí)，在未查明原因習(xí)慣性操作減料、降窯速，殊不知物料在1450℃的高溫下氯鹽幾乎全部揮發(fā)，同時(shí)將原本固化在熟料里的硫揮發(fā)出來(lái)，加上物料在高溫帶停留時(shí)間的延長(zhǎng)增加硫、堿的揮發(fā)率，加重窯內(nèi)有害成分硫、氯的循環(huán)量，導(dǎo)致窯尾副窯皮進(jìn)一步惡化加劇。

? ? ? ?(3)當(dāng)窯內(nèi)通風(fēng)不良，窯頭飛砂大、冒正壓時(shí)，個(gè)別操作員為追求產(chǎn)量，在拉大高溫風(fēng)機(jī)和窯頭排風(fēng)機(jī)無(wú)果的情況下，將篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)閥門開度減小，導(dǎo)致冷卻效果差，二次風(fēng)溫降低，煤粉出現(xiàn)燃燒不完全，煤灰不均勻摻入熟料中，導(dǎo)致窯內(nèi)局部液相量增大，增加了長(zhǎng)厚窯皮的幾率。

五、處理措施

? ? ? ?受自身工藝、設(shè)備、物料等條件的限制影響，無(wú)法從根本上去除入窯生料中有害成分，只能從其他方面著手改善、緩解、降低結(jié)皮的產(chǎn)生量。

? ? ? ?(1)要消除或減緩硫?qū)剞D(zhuǎn)窯煅燒的影響，受上游和原煤資源的影響，減少原燃料中硫的含量不易達(dá)到，所以就是從降低硫堿比方面考慮;另一面減少窯內(nèi)硫酸鹽的揮發(fā)量，也就是降低硫的揮發(fā)系數(shù)，具體就是燒成溫度不能過(guò)高、縮短熟料在高溫下的停留時(shí)間。

? ? ? ?(2)保證窯內(nèi)風(fēng)量增加窯氣中的氧含量，硫的揮發(fā)系數(shù)隨窯氣中氧含量的增加而降低。窯內(nèi)硫的揮發(fā)主要來(lái)自CaSO₄，其受熱分解方程式如下：

CaSO₄<=>SO₂+CaO+1/2O₂

? ? ? ?在上述反應(yīng)方程式中，溫度一定時(shí)，當(dāng)O₂含量增加，物料中的CaO和SO₂含量減少，CaSO₄含量增加，硫的揮發(fā)系數(shù)下降。當(dāng)O₂含量降低時(shí)，物料中的CaO和SO₂含量增加，CaSO₄減少，揮發(fā)系數(shù)增加。硫含量高時(shí)，窯尾廢氣的氧含量應(yīng)控制在2.5%左右。

? ? ? ?(3)結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的產(chǎn)量、質(zhì)量目標(biāo)，在合理的范圍內(nèi)，保證窯的一個(gè)快轉(zhuǎn)率，就是提高窯速采取薄料快燒的方式。將物料快速卸出，縮短熟料停留時(shí)間，減少硫、氯在窯內(nèi)循環(huán)量。

? ? ? ?(4)調(diào)整配料方案合理，提高硅率、降低鋁率，在保證熟料質(zhì)量和物料易燒性好的前提下，配料時(shí)應(yīng)考慮液相量不宜過(guò)多，液相粘度不宜過(guò)大，控制液相量在24%～26%的合理范圍內(nèi)。

? ? ? ?(5)一旦窯尾窯皮異常影響到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，保證窯內(nèi)氧化氣氛、頭煤的完全燃燒和窯內(nèi)溫度不能過(guò)高，在保證主窯皮完好時(shí)，采用冷熱交替法、通過(guò)調(diào)整燃燒器在窯內(nèi)位置，變換高溫點(diǎn)使窯尾窯皮因溫差產(chǎn)生收縮，如果長(zhǎng)時(shí)間沒有好轉(zhuǎn)就要考慮窯尾結(jié)皮進(jìn)行清理。

? ? ? ?(6)當(dāng)窯尾窯皮長(zhǎng)而厚，為避免發(fā)生清理窯尾煙室、縮口時(shí)大量物料涌入窯內(nèi)造成窯尾填充量過(guò)高而出現(xiàn)漏料，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)皮多少調(diào)整清理次數(shù)，重點(diǎn)清理窯尾縮口和下料斜坡，保證系統(tǒng)通風(fēng)。

六、結(jié)語(yǔ)

? ? ? ?只要合理搭配、調(diào)整、使用現(xiàn)有資源，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、系統(tǒng)化規(guī)范操作，一定會(huì)減少和消除窯皮異常對(duì)窯系統(tǒng)的影響，最終通過(guò)窯內(nèi)熱工制度的穩(wěn)定，來(lái)實(shí)現(xiàn)窯系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

? ? ? 鄭州真金公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、國(guó)際貿(mào)易和技術(shù)服務(wù)于一體的制造型企業(yè)，致力于水泥、石灰、有色冶煉、鋼鐵、玻璃、化工行業(yè)的耐火產(chǎn)品提供、施工及安裝等個(gè)性化服務(wù)。長(zhǎng)期專注高品質(zhì)耐火材料的研發(fā)與生產(chǎn)，應(yīng)用于全國(guó)31個(gè)省級(jí)行政區(qū)，并遠(yuǎn)銷希臘、韓國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)際市場(chǎng)，產(chǎn)品以其穩(wěn)定的性能、卓越的品質(zhì)、精湛的工藝得到了用戶的信任與贊譽(yù)。

? ? ? 鄭州真金公司所生產(chǎn)的鎂鐵尖晶石磚在華新水泥黃石公司萬(wàn)噸生產(chǎn)線第一周期安全運(yùn)行410天，第二周期安全運(yùn)行414天，第三周期自2023年1月28日起點(diǎn)火，預(yù)計(jì)會(huì)有更好成績(jī)。

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