新型干法水泥窑如何挂窑皮

　　一、什么是挂窑皮

　　回转窑是水泥生产的主机设备。水泥回转窑是一个倾斜的、通过若干轮带放置在若干对托轮上的旋转的筒体，其内壁上镶嵌有耐火砖。生料粉从窑尾筒体高端的下料管喂入窑筒体内 ，由于窑筒体的倾斜和缓缓地回转，使物料产生一个即沿着圆周方向翻滚，又沿着轴向从高温向低端移动的复合运动，生料在窑内通过预热，分解，烧成等工艺过程，烧成水泥熟料后从窑筒体的底端卸出，进入冷却机。燃料从窑头喷入，在窑内进行燃烧，发出的热量加热生料，使生料煅烧成为熟料，在与物料交换过程中形成的热空气，由窑进料端进入窑系统，最后由烟囱排入大气。

　　回转窑主要由窑筒体、传动装置、支撑装置、挡轮装置、窑头密封装置、窑尾密封装置、窑头罩等组成。水泥回转窑的筒体是钢板制成的圆筒，为保护回转窑的筒体，在其内侧镶砌了一层耐火砖作为窑衬。

　　回转窑是一个集燃料燃烧、热交换、高温化学反应和输送物料气流为一体的设备，由于窑内气体温度比物料温度他要高得多，在容器内经常保持着1450℃以上的高温，窑每转一圈，窑衬表面受到周期性的热冲击，温度变化幅度为150-250℃，在窑衬10-20mm表层范围内产生热应力；窑衬还承受由于旋转而产生的砖砌体交替变化的轴向和径向的机械应力，以及煅烧物料的冲刷磨损；由于同时产生的硅酸盐熔体对耐火材料有一定的侵蚀作用，会引起耐火材料的脱落，使窑体表面温度过高或“红窑”。

　　耐火砖的耐火度和厚度是有限的，经受不了长时间高温的侵袭和物料化学反应的腐蚀，为延长耐火砖的使用寿命，于是在其表面再加上一层坚固的保护层，也就是挂上一层熟料，看火工把它称作“窑皮”。

　　挂窑皮的目的就是在于延长火砖的使用寿命，使回转窑筒体不受损伤，并可减少热量向外散失，提高热效率。其具体作用如下^[1] ：

　　1.保护耐火砖，使耐火砖不直接受高温及化学侵蚀。

　　2.储存热能，减小窑壳向周围的热损失，提高旋窑的热效率。

　　3.充分传热介质，在窑皮暴露于空气中，与高温的空气接触时，通过辐射或者是对流的方式吸收热量，当窑皮在下部与料接触时，以传导的方式传热给生料。

　　4.窑皮的表面粗糙，它可以降低粉料流动速度，延长料在窑内反应时间。

　　二、挂窑皮的原理

　　根据物料在煅烧时所具有的胶粘性能与表面熔融的耐火砖结合在一起的特点来挂窑皮。物料进入烧成带以后出现液相，随温升而液相增多。当耐火砖表面微发融时，随窑的转动，具有一定胶粘性的熟料将耐火砖压在下面，并从耐火砖上吸收一定的热量使其胶粘在一起，并起化学反应，随温降形成第一层窑皮，随窑运转时间的加长窑皮越来越厚，窑皮表面温度也越来越高，粘上和掉下的窑皮数量相等，再经烧炼，窑皮坚固致密。

　　三、如何挂窑皮

　　新型干法窑一般挂窑皮步骤如下：

　　当窑尾温度达950度左右，涡流分解室温度达650-700度，窑头火砖开始发亮发白时，先喂入的生料即将进入烧成带。这时，窑头留火待料，保持烧成带有中够高的温度，并将吊起的2个C4排灰阀复原。三次风管阀门开至10%左右，打开涡流燃烧室和分解室阀门，开始向涡流分解室喷轻柴油和少量煤粉。当C1出口温度达400-450度时打开置于C1出口至高温风机废气管道上的冷风阀，掺入冷风调节废气温度，保护高温风机。待C5出口气体温度达900度时适当开大三次风管阀门后即可下料。喂料量为设计能力的30-40%，并逐渐关闭冷风阀适当加大喂煤量和系统排风量，慢速转窑，开始挂窑皮；系统正常，分解炉温度稳定后，可以拆除点火喷油嘴；如果燃烧无烟煤，应适当延长点火喷油嘴的使用时间，但油量可以减少，以对无烟起助燃作用。挂好窑皮的关键是，待生料到达烧成带时及时调整喂煤量和窑速，确保烧成带温度稳定，窑速与喂料量相适应，使粘挂的窑皮厚薄一致、平整。若温度太高，挂上的窑皮易被烧垮，生料易烧流，耐火砖严重侵蚀；若温度突然降低会跑生料，形成的窑皮疏松夹心，容易垮落。一般需3-4个班可挂好窑皮。

　　四、挂窑皮的影响因素^[2]

　　1.生料化学成分

　　所谓挂窑皮就是液相凝固到耐火砖表面的过程。因此熟料烧成液相量的多少液相粘度的高低直接影响到窑皮的形成，而生料化学成分直接影响液相量及其粘度。以前湿法窑，人们主张挂窑皮期间的生料硅酸率适当偏低一些，而饱和比适当偏高一些。但对于预分解窑，目前窑头都使用三风道或四风道燃烧器，回转窑正常运行时，一次风量少，二次风温度又很高。因此煤粉燃烧速度、火焰温度远高于湿法窑。如果降低硅酸率，液相量相应增加，物料容易烧流，挂上的窑皮不吃火容易脱落。所以一般都主张挂窑皮的生料应与正常生料成分相同为好。

　　2.烧成温度和火焰控制

　　挂好烧成带窑皮的主要因素除有一定的液相量和液相粘度以外，还要有适当的温度，气流、物料和耐火砖之间要有一定的温差。一般应控制在正常生产时的烧成温度。掌握熟料结粒细小而均齐，不烧大块更不能烧流，严禁跑生料。升重控制在正常生产指标内。要保持烧成温度稳定、窑速稳定、火焰形状完整、顺畅。这样挂出的窑皮厚薄一致、平整、均匀、坚固。

　　3.喂料量和窑速

　　为了使窑皮挂得坚固、均匀、平整，稳定窑内热工制度是先决条件。挂窑皮期间，稳定的喂料量和稳定的窑速是至关重要的。喂料量过多或窑速过快，窑内温度就不容易控制，粘挂的窑皮就不平整，不坚固。所以新窑第一次挂窑皮起始喂料量和窑速最好能控制设计产量的35％左右。挂到一定程度以后再视窑皮粘挂情况逐渐缓慢增加。这样可以保持料层由薄到厚，温度由较低到较高，物料在窑内停留时间由较长到较短，以便于保持火力偏中而稳定，粘挂好窑皮和烧好熟料。随着窑皮不断增厚，逐步减少物料在窑内的停留时间，增厚料层，提高烧成带火力，这也是防止窑皮因挂得快而松散的措施。

　　4.挂窑皮期间的喷嘴位置

　　一般情况下，喷嘴位置应尽量靠前(往外拉)一点，同时偏料，火焰宜短不宜长。这样高温区较集中，高温点靠前，使窑皮由窑前逐渐往窑内推进。随着生喂料量的逐渐增加，喷嘴要相应往窑内移动。待窑产量增加到正常情况，喷嘴也随之移到正常生产的位置。挂窑皮期间切忌火焰太长，否则高温区不集中，窑皮挂得远或前薄后厚，甚至出现前面窑皮尚未挂好，后面已经形成结圈等不利情况。

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　　5. 新窑挂窑皮应有三天的操作时间

　　在挂窑皮的过程中，要求窑皮渐渐增厚，不要过快，以避免挂上的窑皮松驰，不结实，影响回转窑以后的长期安全运转。判断窑皮是否平整，首先根据筒体温度扫描，看曲线波动是否有峰值出现；其次，根据窑规律曲线，看是否有宽窄的周期性变化；另外，现场在窑头用看火镜也可以看出窑皮颜色微白，前后平整，颜色一至，没有凸凹和明暗现象，则表明窑皮较平整。

　　五、如何保护好窑皮

　　要想保护好窑皮，应注意以下几点^[3] ：

　　1.首先要挂好窑皮，挂中有保，保中有挂。

　　2.建立和建全窑衬材料的保管和砌砖责任制,提高衬料和砌砖质量，各带窑衬应相应配套。

　　3.加强煅烧控制，避免烧大火，烧顶火，严禁烧流或出生料，保证熟料颗粒细小均匀。

　　4.改进喷煤嘴结构，保持完整的火焰形状、经常移动喷煤嘴位置，调整高温区。

　　5.严防结圈，发现结圈要及时处理。

　　6.发现窑皮不好时及时采取措施。

　　7.加强设备维护，减少停窑次数，避免窑皮因忽冷忽热而脱落。

　　结语

　　根据物料在煅烧时所具有的胶粘性能与表面熔融的耐火砖结合在一起的特点来挂窑皮，注意挂窑皮时的喂料量、窑速、火焰长度以及挂窑皮的时间等要点，综合考虑各方面的因素，挂好窑皮可以减少热量向外散失，提高热效率，延长耐火材料的使用寿命，对回转窑有十分积极的影响。另外，应加强设备维护，发现窑皮不好时及时采取措施，保护好窑皮。

　　参考文献

　　[1]周冠东.窑皮的作用及影响因素. 河南建材, 2010(第5期): p. 1.

　　[2]孙伟卿.浅谈影响窑皮的因素及解决措施. 新世纪水泥导报, 2006( 第1期): p. 1.

　　[3]李庆阳.挂好与保护好窑皮的方法. 内蒙古科技与经济, 2005: p. 1.