预分解窑结球原因及处理措施

王志红

预分解窑结球原因及处理措施

Reason and Solution to Ball Formation in Precalciner Kilns

王志红

我公司2号窑为ϕ3.3m×50m预分解窑，从4月6日到4月8日三天，窑内连续结直径1.5m以上大球，处理过程中，造成窑止料共计21.5h，严重影响到熟料的产量和质量，影响到窑的正常运转。

1 结“大球”的机理

结“大球”是预分解窑内的病症之一。原燃料内含有较多的碱、氯、硫等有害化合物，这些化合物在熟料煅烧过程中挥发，随窑内烟气后逸，当烟气温度降低时，原燃料中有害元素无法以气态形式逸出，重新冷凝成液态或固态返回高温区，接着受热后重新变成气态，这种反复循环富集增加了有害元素的浓度，他们富集在预热器的某个部位，就形成了结皮，富集在窑内，就形成低溶物的核心，并被生料包裹成球。当窑径小时，小球很难爬上窑皮，球就会越滚越大，尤其窑有后结圈时，球径就会很大，甚至大于后圈直径，将整个窑皮后眼堵死。这种“大球”一旦形成，就不会是一个。另一种情况是未完全燃烧的煤粉，在窑内燃烧，形成局部高温，致使窑料局部熔融，粘结周边窑料，当窑内含有低熔融有害元素化合物时，易形成结球。

2 结“大球”的危害

大球的产生不仅增加窑的负荷，影响窑内正常通风及物料的正常运转，而且它反复翻滚，极大损害窑皮后部窑砖的寿命，使该部位的耐火砖成了窑内衬料的最薄弱环节之一。当大球滚向窑头时，会威胁喷煤管及篦冷机安全，严重影响窑的正常运转。

3 导致窑内结“大球”的各种因素

生料成分波动，液相量过多；喂料量不稳定，导致窑尾、分解炉温度时高时低，难以控制；设备故障率高，停机较为频繁；原、燃材料中，硫、氯、碱等有害成分含量较高；煤粉质量波动大，入窑生料均化效果差，生料波动大；窑灰掺入不均匀；操作人员疏忽，温度控制不当或长时间打慢车等。

3.1 窑尾产生局部高温使液相提前出现形成球核

（1）窑头煤秤喂煤波动，窑头煤给定2.5t/h，窑头喂煤压力在13kPa至18kPa之间波动，造成窑头煤粉燃烧不完全，窑高温带后移，使窑尾温度过高，窑内提前出现液相，使窑很容易形成大球。

（2）现阶段用粘土与前段时间粘土分析比较，粘土中Al2O3明显降低，粘土全分析见表1。

（3）该批原煤质量较差，煤中含硫量经化验室测定为1.30%，远高于控制指标。窑4月6日凌晨2:00点火后，升温时间较长，造成煤灰大量不均匀掺入生料，煤灰中含硫量偏高，在生料中大量沉落造成入窑生料中SO3含量异常高，4月7日粘土碱含量是2.65%，高于控制指标，窑内硫碱比高，为大球形成创造了条件。

3.2 燃煤品质差促进大球形成

燃煤灰分高、热值低、可燃性差容易导致煤粉不完全燃烧，有助于促进大球的形成。统计分析也表明，使用高灰分的煤易结大球，图1为煤灰分与结大球次数的对应关系。

结大球期间煤质分析见表2。

表1 粘土全分析，%

表2 结大球期间煤质分析

表3 入窑生料成分（%）及率值

图1 煤灰分与结大球次数的对应关系

3.3 煤粉不完全燃烧产生大球

煤粉在窑内或分解炉内燃烧不完全时，会被带到窑尾或较低级筒去燃烧，煤粉二次燃烧产生局部高温，使液相在窑尾提前形成，随着窑的转动而形成球核。球核形成后向窑头方向运动，由于离心力的作用使液相向表层运动，再粘附生料粉而形成大球中间层，有时窑内有后圈挡住大球，使其在窑尾来回滚动而越长越大，当自身重力足以克服后圈阻力时，大球就滚向烧成带，粘附熟料粉形成大球表层，使球进一步变大。

3.4 窑操作不当引起结球

（1）为了提高分解炉温度，提高入窑生料分解率，分解炉用煤量过大，两把火比例失调。

（2）入窑生料喂料量波动大，很容易扰乱窑的热工制度。加减煤跟不上喂料量的变化，也很容易导致煤粉的二次燃烧。

（3）窑速过低。由于2档托轮4号瓦发热，车间限制窑速设定不能超过2.6r/min，窑实际转速2.3r/min，窑内物料填充率过高。窑速正常时，窑内物料填充率为12%左右，填充率过高时，极易在窑烧成带后面形成后结圈，导致窑内通风不畅，煤粉燃烧不完全，造成结大球；窑速过低时，极易使窑通风量过大，窑头煤粉燃烧不完全，窑高温后移，物料在窑尾提前形成液相。（4）入窑生料率值硅率偏低将使液相量偏高，物料容易结块。入窑生料率值波动大，易引起回转窑结大球。

入窑生料变化见表3。

（5）喂料量波动大且剧烈时，很容易扰乱窑的热工制度。由于操作的滞后特征，加减煤跟不上喂料量的变化，甚至出现断料也不能及时减煤，也很容易导致煤粉的二次燃烧，也易引起回转窑结大球。

3.5 设备工艺故障频繁

开停窑频繁，窑的运转率低，窑内热工制度波动大，造成窑内部分物料未经分解炉，直接由三级预热器进窑或由二级预热器经四级预热器直接入窑，形成塌料现象，塌料机会越多，窑内结球越容易。

3.6 预热器系统因漏风点多，系统负压偏低，系统总负压只达到4200Pa左右，分解炉炉内和出口温度过低，尾煤在分解炉内燃烧不完全，引起系统紊乱性塌料后，煤粉在窑尾燃烧，形成局部高温，形成结皮，处理时进入窑内，极易形成球核。

4 回转窑窑内结球的处理方法

若窑内已经形成料球，应对成球的原因进行全方位分析，找准原因，对症下药。如料球比较小，操作上应适当增加窑内通风，使火焰顺畅，必须注意窑尾温度的控制，使其不要过高；可略微减少窑头用煤，保证煤粉的完全燃烧，并适当减少喂料量，稍降低窑速，让窑内的料球滚入烧成带；等料球到烧成带后，再降低一些窑速，用大火在短时间内将其烧垮或烧小，以免进入冷却机发生堵塞或砸坏篦板，但此时应特别注意窑皮的情况。如果结球较大，可采用冷热交替法进行处理；当料球在过渡带时不易前行进入烧成带，这时可将喷煤管伸进去，适当降低喂料量，烧1～2h后将煤管拉出再烧1～2h，周而复始，直到料球破裂；若实在不能使其破裂，便可停窑冷却1～2h后点火升温，让料球因温差过大而破裂。注意在处理过程中，切忌让大料球滚入冷却机内，那样会对冷却机造成较大损伤；另应控制窑尾温度不能过高，避免后面的小料球接二连三地出现。

5 回转窑窑内结球的预防措施

根据大球的形成机理，为预防结球可采取如下措施：

（1）选择合适的配料方案，稳定生料成分。采取工艺措施，加强入窑生料喂料稳定；加强工艺管理力度，提高入窑生料成分的均匀性。发挥好原料预均化堆场的作用，提高生料均化库均化效果。

（2）尽量选用含有害成分物质较低的原燃材料，特别是煤；要加强燃煤的均化，并在能够满足生产要求的同时尽可能降低煤粉细度；煅烧过程中要加强风与煤混合，尽量避免煤粉过粗而引起的不完全燃烧；如使用挥发分较低的煤粉，因其着火速度慢、燃烧时间长，火力强度不集中，应尽量降低煤粉的细度和水分。

（3）提高窑速，实现薄料快烧，稳定操作，保持窑内热工制度稳定。

[1]余定德.窑外分解窑结蛋原因的研究[J].水泥，1989，（9）.

[2]周正立.预分解窑结蛋成因及解决措施[J].水泥技术，1993，（6）.

[3]肖成平.预分解窑结蛋机理研究[J].水泥，1998（4）.

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吕 光