新型干法窑结蛋的原因及对策

　　原因分析  

　　对结蛋熟料进行了化学及岩相分析，结果发现，结蛋熟料的烧失量较高，所取4个样品中，烧失量最高达7.64％，最低为3.58％；对该熟料岩相分析，发现结蛋熟料中C_３S矿物较少，基本上全是C₂S矿物；fCaO也较高，约在5％～6％。  
从理论上分析，在水泥生料未出现液相之前，C_３S不会大量生成。到达最低共熔温度（硅酸盐水泥熟料在通常煅烧制度下约为1250℃）后，开始出现液相。在高温液相中，C₂S和fCaO都逐步溶解于液相中，以Ca2+离子扩散与硅酸钙离子、C₂S反应，形成硅酸盐水泥的主要矿物C_３S。其反应式如下：Ｃ２Ｓ＋ＣａＯ→Ｃ３Ｓ，随着温度的升高和时间的延长，C_３S的晶核不断形成，小晶体不断长大，发育成良好的阿利特晶体。  

　　由以上化学、岩相分析结果，结合熟料C_３S的形成分析，我们可以判断，熟料大蛋在烧成带之前已经形成。依据物料成球理论，这时熟料结蛋就有两个必备条件：一是窑尾、窑中出现低温液相且过渡带液相量较高；二是在窑尾、窑中要有蛋核产生。  

１． 低温液相的出现及液相量偏高  

１．１原、燃材料中有害成分偏高  

　　我们对结蛋熟料进行了有害成分分析：取结蛋熟料样品两个，同时取正常样品一个，编号为Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ，分别进行了Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＳＯ３及Ｃｌ－的检测，。通过数据可以看出，结蛋熟料中Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＳＯ３及Ｃｌ－含量，特别是Ｋ２Ｏ和Ｃｌ－含量比正常熟料要高出许多。其有害成分的来源主要为原料和燃料，原燃材料中的有害成分在高温下挥发，并随窑气流向窑尾移动。在物料向窑头运动的过程中随着窑内温度与气氛的变化，有害成分在窑系统中不断富集，使生料在低温下形成低共熔物质并随温度逐渐升高而形成低温液相。

　　１．２ 窑内还原气氛严重，进入９月份以来，窑系统内部还原气氛严重，熟料黄心料较多。经过分析，主要有以下几个方面的原因：  

　　（１）因生料均化库的原因，导致入窑生料称重仓仓重不稳定，致使入窑生料喂料波动较大，最大波动在３０ｔ／ｈ。由于中控操作员在喂煤上存在着与喂料波动的滞后性，使分解炉、末级下料管及窑尾烟室温度偏高，导致上述部位结皮严重，影响了窑内的通风。  

　　（２）为保证熟料的煅烧，中控操作员往往采用猛加头煤，顶火逼烧的处理方法，严重时甚至出现了头尾煤的倒挂，这样煤粉的燃烧不完全，造成后燃烧现象的出现，使窑皮过厚过长，更加重了窑内还原性气氛。  

　　（３）由于入窑生料ＫＨ值过低，铁、铝含量增高，煤粉中的灰分增加，操作参数不合理等诸多因素的出现，导致窑系统结后圈严重。  

　　（４）为加强熟料的锻烧，中控操作员采取降窑速的处理方法，使窑速长时间维持在２．８～３．０ｒ／ｍｉｎ，窑内物料的填充率过大，也影响了窑内的通风，增大了窑内的还原气氛。  

　　在这种高还原气氛的作用下，多种共熔物中的部分Ｆｅ２Ｏ３转变为ＦｅＯ，进一步降低了共熔矿物的软化温度而提早出现液相。  

　　１．３ 进厂煤的质量较差且波动较大 由于煤炭供应紧张，造成了进厂煤的质量较差，煤灰分较高且波动较大，入窑煤粉的灰分在１８％～２７％之间波动，灰分最高达到了３０％以上。这样物料在煅烧中煤灰的掺入量较高，同时由于煤均化不好，煤灰的波动较大，造成生料率值的调整与煤灰的变化存在滞后性，造成部分时段的熟料ＫＨ值偏低，降低了物料的熔融温度，过早出现液相。  

　　１．４ 熟料中ＭｇＯ的含量偏高  

　　在熟料煅烧时，ＭｇＯ有一部分与熟料矿物结合成固熔体并熔于玻璃相中，故熟料中含有少量的ＭｇＯ，能降低熟料的烧成温度，增加液相的数量。９月份以来，受石灰石矿山开采及供应量的影响，我公司石灰石中ＭｇＯ的含量较以前偏高近１．０％，从而增加了熟料中的液相量。  

　　１．５熟料ＫＨ及ＳＭ值控制偏低进入９月份以来，我公司熟料率值一直偏低控制，其中ＫＨ值按０．９０±０．０２下限控制，ＳＭ值按２．６０±０．１控制，这样导致了熟料化学成分中铝、铁含量的增加。由液相量计算公式Ｌ＝３．０Ａ＋２．２５Ｆ＋Ｍ＋Ｒ可以看出，熟料ＫＨ值及ＳＭ值降低，必然增加熟料煅烧过程中的液相量。同时熟料硅酸率偏低，也容易导致结粒偏大。

　　２ 结蛋熟料蛋核的形成

　　２．１分解炉、烟室结皮及后窑皮的脱落  

　　如上述分析，原燃材料中有害成分的增加以及喂料量、喂煤量的不稳定等因素会增加分解炉及烟室的结皮，长后窑皮。随着温度的变化以及一些人为的清堵等原因，会导致结皮及窑皮的脱落，这些脱落的结皮及窑皮进入窑内，形成蛋核。  

　　２．２ 窑内结后圈  

　　由于窑内结圈严重，物料在入窑后受到了阻挡，大量物料积聚于结圈附近，在窑旋转筒体的带动下，物料在结圈处形成翻滚，再加上低温液相的出现，极易造成生料结球，形成蛋核。  

　　２．３入窑生料喂料不均  

　　由于我公司入窑生料喂料系统的波动较大，易导致大股低分解率的生料窜入窑内，在低温液相出现的情况下，随着物料的翻腾，易结大球，形成蛋核。  

　　２解决措施  

　　（１）严格控制进厂原、燃材料质量，加强预均化  
 针对上述分析，加强了进厂原、燃材料的质量管理，制定了严格的原、燃材料质量标准及验收规定，特别是对原、燃材料的有害成分进行了严格的限制：规定进厂原煤的全硫不大于０．８％，煤灰分控制在２０％以内，挥发分大于２８％；严格控制原材料的碱含量及氯离子的含量，确保入窑生料碱含量控制在０．４０％以下，氯离子含量严格控制在０．０１５％以内；严格控制进厂石灰石中氧化镁的含量，确保进厂石灰石氧化镁控制在２．０％以内；加强了原燃材料的预均化，确保了原燃材料的质量稳定。

　　（２）统一认识，优化操作，稳定入窑生料的喂料，减少结皮、结圈现象的发生，降低窑内还原气氛。  
　　ａ针对中控操作员操作手法不一致的问题，统一了各班操作员的操作思路，统一行动，稳定窑系统热工制度；   
 　　ｂ通过对生料均化库下料装置进行检修，稳定了称重仓的仓重，减小了入窑生料的波动，由过去的３０ｔ／ｈ降低到３～４ｔ／ｈ；  
　　ｃ对操作参数进行了优化。加强篦冷机操作，提高二、三次风温，降低头煤比例，减少还原气氛；强化分解炉煤料的混合，稳定出炉温度，稳定入窑生料的分解率。  
　　ｄ降低煤粉的细度及水分指标，分别由小于１２％、小于２％调整为小于６％和小于１％；改进喷煤系统，加速风、煤的混合，保证煤粉的完全燃烧；控制一定的火焰长度，保持烧成带有足够的火力，加速煤粉的燃烧，并保持稳定，确保物料预烧好。以上措施的实施，减少了结皮、结圈现象的发生，提高了窑内的通风，降低了还原气氛。  

　　（３）适当提高了熟料配料方案中的ＫＨ及ＳＭ值，减少液相粘度和总量，防止液相的过早出现。根据窑系统的实际状况，将ＫＨ值由０．９０±０．０２下限控制提高到０．９１±０．０２，ＳＭ值由２．６０±０．１提高到２．８５±０．１，液相量由原来的２６．１％降低到２４．３％，同时随着ＫＨ及ＳＭ值的提高，也有效预防了液相量的提早出现。  

　　（４）提高进厂原煤取样的代表性，对均化库原煤质量做好预测，根据入窑煤粉的质量情况，及时调整入窑生料的率值指标，优化煤、料的配合，减少生料率值的调整与煤灰的变化之间的滞后性。  

　　（５）适当提高了窑速，由原来的２．８～３．０ｒ／ｍｉｎ提高到３．５～３．７ｒ／ｍｉｎ ,降低了熟料结粒较大的几率，同时也强化了物料的煅烧。  

　　３ 取得的效果  

　　通过以上措施近两个多月的实施，窑内结蛋的状况得到了极大的改善，自１０月份以后，没有出现过窑内结蛋的现象，熟料的产质量也恢复到９月份之前的正常水平，提高了公司的效益和质量信誉，取得了良好的效果。