高堿石灰石熟料煅燒體會

0、概況
我公司有天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院設(shè)計的兩條5000t/d 新型干法熟料生產(chǎn)線（主要工藝設(shè)備見表1），分別于2007年1月和4月點火投產(chǎn)，兩條線均已達產(chǎn)達標。試生產(chǎn)期間，由于石灰石有害成分含量較高，熟料煅燒過程中出現(xiàn)結(jié)皮、結(jié)塊、黃心料、欠燒料、f-cao含量高、飛沙料等現(xiàn)象，造成預熱器堵塞，導致熟料急凝，后期強度低，嚴重影響熟料質(zhì)量。鑒于此，我們認真查找原因，并采取相應的措施，取得了較好的效果。本文就高堿石灰石煅燒熟料出現(xiàn)的幾個共性問題談點體會。

表1. 主要工藝設(shè)備

預熱器	雙系列五級旋風預熱器帶TDF分解爐，生產(chǎn)能力5000 t/d
回轉(zhuǎn)窯	4.8×72m ?轉(zhuǎn)速0.396-3.96 r/min?? 生產(chǎn)能力5000 t/d?
高溫風機	雙吸口式w6-2x40-14NO.31.2F， 風量93000 m3/h
窯主電機	ZSN4-400-22，功率630KW
窯頭煤粉燃燒器	丹麥史密斯DBC-220-550-7，燃煤能力：18 t/h+22t/h

2、石灰石、熟料化學分析
在水泥生產(chǎn)過程中原材料中的有害成分對生產(chǎn)有著巨大的影響，我廠石灰石品位低，有害成分特別是堿含量較高，比一般石灰石氧化鈣含量大于48%，堿含量應小于0.8%的要求高出許多。表2是我廠石灰石與河南某廠的石灰石比較，顯而易見我廠石灰石有害成分較高，造成熟料中堿含量過高（表3），表現(xiàn)為熟料急凝，后期強度低。低品位石灰石因波動大、易燒性、易磨性、共熔點低、碳酸鹽分解溫度低等特點，對配料及熟料煅燒帶來很大的影響。

表2.石灰石成分比較

石灰石	CaO	MgO	R2O （當量鈉）
我廠	46.5	2.2	1.1-1.5
河南某廠	48.19	2.0	<0.6

?表3.熟料成分分析比較

熟料	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O	Na2O	KH	SM	IM
我廠	21.66	4.64	2.38	63.27	2.91	0.71	2.01	0.28	0.903	3.09	1.94
某廠	21.31	5.5	2.98	64.19	3.44	0.57	-	-	-	-	-

注：表2、表3中數(shù)據(jù)均為半年平均值。

3、高堿石灰石在熟料煅燒中出現(xiàn)的問題及原因分析
石灰石中有害成分主要是堿（R₂O、MgO）含量高，這樣勢必會使液相的粘度降低，粘度雖然降低有利用A礦的生成，但是液相提前出現(xiàn)，物料發(fā)黏形成大塊等原因，給熟料煅燒帶來巨大的影響。熟料煅燒過程中出現(xiàn)結(jié)皮、結(jié)塊堵塞預熱器；窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈及長厚窯皮；黃心料、欠燒料；飛沙嚴重；熟料f-cao高等就成了常出現(xiàn)的問題。

3.1 結(jié)皮堵塞
在預分解窯生產(chǎn)過程中，原材料有害成分含量過高，生產(chǎn)過程中富集循環(huán)而造成預熱器系統(tǒng)的黏結(jié)及堵塞較為常見，影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中，堿、硫、氯等的循環(huán)、富集過程有兩種，一種稱為內(nèi)循環(huán)，另一種稱為外循環(huán)。內(nèi)循環(huán)是指，堿、硫、氯在窯內(nèi)高溫狀態(tài)下從生料及燃料中揮發(fā)，到達預熱器較低溫區(qū)域時，冷凝在較低溫度生料上，再隨生料一起進入窯內(nèi)，形成預熱器和窯之間的循環(huán)和富集的過程。外循環(huán)是指生料中的堿、硫、氯等有害成分隨廢氣排出預熱器系統(tǒng)，當這部分粉塵在收塵器、增濕塔及生料磨系統(tǒng)中被收集重新入窯，在預熱器和這些設(shè)備之間存在循環(huán)過程。由于這個過程是在窯外單獨進行的故稱其為外循環(huán)。在預熱器系統(tǒng)中鉀的冷凝率高達79%-81%。所以當堿、硫、氯的含量過高時，極易與生料形成融點較低的結(jié)皮礦物，造成預熱器系統(tǒng)堵塞。

有些水泥生產(chǎn)企業(yè)所出現(xiàn)堵塞主要是窯爐風煤料不匹配，系統(tǒng)溫度過高，在投料時系統(tǒng)塌料、翻板卡死等原因造成。

3.2 結(jié)大塊結(jié)蛋
結(jié)大塊是大多數(shù)水泥生產(chǎn)企業(yè)都遇到過的問題，結(jié)合我廠的情況來分析主要是因為礦山石灰石品位較低且各采段石灰石波動較大，礦山石灰石夾層雜質(zhì)較多，，原材料中的有害成分，特別是堿、鎂的含量過高， 然而生料均化庫料位時常較低，造成生料均化不理想，這些都給熟料的煅燒帶來巨大的影響。致使在煅燒的過程當中破壞正常窯系統(tǒng)煅燒的熱工制度，此時易造成窯皮黏結(jié)和脫落，燒成帶窯皮無法保持平整牢固；窯系統(tǒng)來料不穩(wěn)定，煤粉燃燒不完全（到窯尾燃燒），火焰過長，火頭后移，窯后局部高溫；分解爐溫度過高，使入窯物料提前出現(xiàn)液相，在窯尾起球，形成大塊，而進一步發(fā)展形成大蛋。

3.3 結(jié)圈及長厚窯皮
在我們試生產(chǎn)期間由于對生料的有害成分對窯煅燒的影響估計不足，而采用正常的配料方案，造成生料中的SM偏低，使煅燒中液相量增加，黏度大，入窯生料均勻性差，造成窯系統(tǒng)熱工制度波動；煅燒過程中，生料中有害成分在系統(tǒng)中循環(huán)富集，造成結(jié)圈，長厚窯皮現(xiàn)象。

3.4 飛沙料
在大多數(shù)水泥廠都認為飛沙的原因不外乎以下幾個方面的原因，液相量不足，液相出現(xiàn)的太遲，硅率太高所致，但是好多廠家因為其原材料有害成分含量低，而忽視了液相的表面張力與粘度和結(jié)粒的關(guān)系問題，要使熟料有一定的結(jié)粒度，液相就必須有足夠的表面張力和粘度，Al₂O₃有利于表面張力與粘度，尤其是在高硅率時更應該提高鋁氧率。針對我廠的原材料有害成分含量比較高，熟料中液相量比較多熟料結(jié)大塊嚴重，故我們采取高硅率配料，但是剛開始在試生產(chǎn)期間忽視了液相的表面張力與粘度，沒有及時的調(diào)整鋁氧率，至使熟料的結(jié)粒細小，從而故造成飛沙嚴重。

3.5 f-cao高
由于石灰石中的堿含量高，在水泥熟料的煅燒過程之中，K₂O及Na₂O的活性遠比石灰石中CaO的活性高很多，致使在煅燒過程中使鉀，K₂O、Na₂O分別與GaO生成KC₂₃S₁₂C₈并且游離出一個CaO致使熟料中的f-cao高。另外，上文所談到的幾點也影響?f-cao。?

3.6 操作原因
在操作上分解爐溫度控制過高，入窯分解率高，至使液相在窯尾提前出現(xiàn)，造成窯尾起球，待物料到達燒成帶之后熟料燒不透。另外窯頭用煤量不當，當溫度偏低時，當f-cao不合格時，誤認為是窯頭用煤量過少，溫度低，煤灰摻入量少。于是便增加窯頭用煤量，試圖以此來提高燒成帶溫度，有時甚至出現(xiàn)窯頭用煤量與分解爐用煤量倒置的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)溫度偏高，窯尾溫度達到1200℃以上，C1級筒出口溫度≥350℃，窯尾廢氣中CO含量高，直接威脅預熱器的安全運行。

對于回轉(zhuǎn)窯來說，它的容積熱力強度是有一定限度的。當容積熱力強度已到極限時，增加窯頭用煤量，會造成煤粉不完全燃燒，窯內(nèi)還原氣氛加劇，窯頭溫度進一步降低。當窯溫較低時，再多加煤反而更解決不了問題，因燃燒速度與溫度有關(guān)，多加煤會造成火焰黑火頭長，火焰溫度低，窯尾溫度過高。還會引起窯內(nèi)還原氣氛加重，結(jié)長厚窯皮，造成預熱器系統(tǒng)結(jié)皮堵塞，從而使工藝系統(tǒng)進一步惡化，熱工制度紊亂。

4、解決措施
由于石灰石條件而制約熟料的煅燒，在煅燒過程中所出現(xiàn)的問題我們主要是從原材料及煅燒方面給與彌補其不利因素。

4.1原燃材料
由于原燃材料受石灰石條件的限制，我們主要采取以下措施加以彌補：首先，對入場石灰石嚴格控制，盡量使高低品味的石灰石搭配使用，另外在此基礎(chǔ)上加入外購石灰石與礦山石灰石搭配適用，以降低氧化鈣低及高堿的影響。其次在配料方面，采用兩高一中的配料措施即中飽和比高硅率高鋁率，硅高率避免結(jié)大塊，鋁高率以提高其液相黏度，有利于熟料結(jié)粒而降低高堿及其MgO對液相粘度的影響，從而減少飛沙料。另外，在原煤方面我們選購一部分高硫煤，搭配使用，提高其硫堿比，由于在熟料煅燒的過程中，K₂O及Na₂O的活性遠比石灰石中CaO的活性高很多，致使在煅燒過程中K₂O、Na₂O分別與CaO反映生成KC₂₃S₁₂C₈S，而我們提高其硫堿比，使熟料在煅燒過程中使鉀、鈉與硫反映而生成K₂SO₄與Na₂SO₄，從而達到降低其對熟料質(zhì)量的影響。最后，保證出磨生料的穩(wěn)定，避免大的波動，保證均化庫高料位（保持在25米以上），而保證其均化效果達到最佳，這些主要是為入窯物料穩(wěn)定，這樣有利于保證窯內(nèi)熱工制度的穩(wěn)定。

4.2煅燒方面
由于我們采用高硫煤，大家都知道硫含量高易結(jié)皮堵塞，所以我們在煅燒方面我們采用低溫煅燒，操作上嚴格控制分解爐出口溫度，上限控制為885℃，下限只要質(zhì)量合格不作控制但是嚴禁頭尾煤比例失調(diào)，這樣避免在預熱器系統(tǒng)出現(xiàn)局部高溫，從而盡量減少結(jié)皮。低溫煅燒還有另外的好處就是避免液相的提前出現(xiàn)而造成的窯尾起球，而出現(xiàn)的大蛋、大塊、長厚窯皮等對煅燒的影響。另外，得利于我們是采用天津院最新設(shè)計的小窯門罩，從而更有利于提高二次、三次風溫使煤粉的燃燒更加充分，燒成帶熱力更加集中。在煅燒過程中采用薄料快燒，篦冷機方面采用采取厚料層操作，這樣還是主要是來提高二次、三次風溫，二次、三次風溫的提高，除了有利于煅燒以外，還有利于節(jié)約煤耗。

在燃燒器方面我們適用的是史密斯DBC-220-550-7燃燒器，這個燃燒器調(diào)節(jié)更加方便簡潔，經(jīng)過近兩年的摸索，我們基本上找到了適合我們的火嘴參數(shù)，調(diào)整內(nèi)外風的關(guān)系，使窯內(nèi)火焰形狀與火焰長度控制在合理的范圍內(nèi)，以保證窯內(nèi)的熱力強度。經(jīng)反復研究與試驗，對燃燒器進行了大幅度的調(diào)整，其主要參數(shù)定格在，內(nèi)風閥50%，外風閥100%，內(nèi)筒間隙25mm焰細短，火力集中，火焰活潑有力。

5、小結(jié)
經(jīng)過以上調(diào)整之后，對于在熟料的煅燒過程中所產(chǎn)生的結(jié)大塊，長厚窯皮，飛沙料，結(jié)皮堵塞等現(xiàn)象大幅度的減少，熟料的結(jié)粒以及顏色也有很的改善，熟料質(zhì)量得到很大提高，熟料在市場上又重新贏得客戶的信任。