(1)回轉窯結圈的癥狀
活性石灰回轉窯結圈后系統出現以下癥狀:窯主電機負荷增加,電流波動值增大,窯頭、窯尾壓力不穩定,窯頭出現正壓現象,窯內氣流渾濁,窯內的物料受粉塵影響其運動方式由滾動狀態變為滑動狀態,筒體外皮局部溫度下降。
停窯檢查窯內結圈狀況:
窯內總計結3道圈(以某公司2010年2月25日一次結圈為例):第一道,筒體從窯頭起至24m處結 1m 多長,厚有400mm 的整圈;第二道,筒體從窯頭起至 28.5m處結0.5m 長,厚 200mm 整圈;第三道,筒體從窯頭起至37.5m處結 0.5m多長,厚有 200mm 斷斷續續的圈。
(2)回轉窯結圈的危害
回轉窯結圈一旦形成,便阻礙了氣流的順暢,窯頭出現正壓現象,窯內高溫氣流大部分被阻礙在結圈體前側,使窯內氣流不能平均分配,結圈體后部分的物料不能充分吸收熱量,窯內的物料受粉塵影響其運動方式由滾動狀態變為滑動狀態,物料不能均勻受熱,物料的煅燒質量不能保證,結圈一旦形成 200mm~300mm 時,主電機電流隨時增大,嚴重時容易引發設備故障,同時能耗增加,現場環境嚴重破壞,增加操作者勞動強度。
(3)回轉窯結圈的原因分析
1、原料含雜質多易造成回轉窯結圈
作為石灰原料的石灰石其主要成分是 CaCO3,一般情況都含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO、K2O 、P、S 等雜質,如果雜質含量高,就容易產生結圈,特別是 Al2O3、Fe2O3、P、S 等其熔點較低,在回轉窯內溫度達到 1 250℃以上時就會產生熔融,熔融后的雜質,隨回轉窯的旋轉附著在回轉窯煅燒帶最高處形成結圈。
2、高溫使粉塵熔融易造成結圈
窯前儲料場因無防雨設施遇雨雪天氣,原料表面泥土沾在礦石表面篩分不掉,隨礦石一同入窯煅燒,石灰中大量粉塵進入窯內,經過煅燒帶,高溫使粉塵熔融易造成結圈。
3、燃燒器選擇不當直接影響回轉窯內結圈
燃燒器是煅燒石灰的主要工藝設備,直接影響火焰形狀和剛度,進而直接影響回轉窯的煅燒溫度,不同的燃料應采用不同的燃燒器,要使燃料達到充分完全燃燒,燃燒器的選擇與控制至關重要,也直接影響窯內結圈。
4、回轉窯轉速與推料時間匹配不當影響結圈
回轉窯轉速與推料時間的匹配影響物料在窯內薄厚,物料薄厚影響物料在窯內的運動軌跡。窯速低、推料時間短會形成料層太厚,物料在窯內出現拋落現象,料層薄,就會形成物料在窯內整體滑動,拋落和滑動都會產生物料粉化,粉化量大,在煅燒帶受到較強火焰的高溫,就會熔融形成結圈。
5、生產操作控制不當影響結圈
1) 回轉窯預熱器出口溫度過高,物料在預熱器內預熱和分解加速,將在煅燒帶被燒結,石灰過燒,易造成結圈。
2) 窯尾壓力控制大小,會改變火焰長度、形狀,直接影響窯況變化和石灰質量,易產生結圈。
3) 在燃料流量正常情況下,煤氣壓力控制過低,燃燒火焰短粗,煅燒帶提供熱量過多使物料出現過燒,嚴重時煅燒帶結圈。
4) 一、二次風的合理分配直接影響煅燒和質量的穩定,一次風過大,火焰會短粗,高溫段過于集中,引起結圈;反之火焰瘦長,煅燒溫度低,會使石灰質量不穩定,易結圈。
1、嚴格原料進廠驗收制度
一是加強物理檢驗控制,進廠粒度應控制在25~45mm,減少過小顆粒原料摻入,避免入窯后大量灰粉產生。二是加強化驗檢驗控制,對進廠的原料進行嚴格化驗,控制 CaO 含量不低于 53%,MgO、SiO2的含量控制在 2.0%和 1.0%以下,S 含量小于0.015%,不合格品原料不入窯。
2、降低入窯原料的含粉率
為解決結圈問題,石灰石礦于 2009 年在礦石入倉前增加移動篩分設備,對 3 號皮帶頭部振動篩篩網由原來的編織篩網改為沖孔,但遇雨雪天氣篩網堵塞,清理過程中影響生產,應進一步改進篩子結構,使入窯含粉率控制在 5%以內。
3、控制窯速與推料時間的匹配
物料由窯尾運動到窯頭完成石灰石分解的全過程,而預熱器向回轉窯的推料量必須與回轉窯的轉速同步,也就是說,一定的產量必須制定相應的回轉窯轉速,以保證物料在回轉窯內的料層厚度和填充量。正常控制物料在窯內的填充率在 6%~8%之間,窯的轉速快慢要達到物料顆粒自我翻滾為宜。
4、合理控制各部熱工參數
根據改進后的燃燒器,調整好燒嘴角度,合理控制窯尾風機壓力、流量和一、二次風機風量及風壓,以保證火焰的長度和剛度,使火焰與筒體保持平行;同時與燃氣廠及時溝通,要求提供熱值、壓力均穩定的煤氣供應,其中熱值≥15 048kJ/m3,壓力在 9 800~11 000kPa 之間,按表 1 規定合理控制各部熱工參數,以保證窯況的穩定。
5、加強煅燒過程管理
1) 隨時觀察窯內火焰、氣流、物料運動情況,如果發現火焰形狀發散,窯內氣流渾濁或物料有滑動現象,應立即檢查產品實物質量 SiO2是否偏高,同時減產降溫,調整窯況。選擇優質原料入窯,待實物質量好轉,窯內氣流順暢,粉塵明顯減少,再逐步提產,恢復正常生產,避免熔融物粘窯壁產生結圈。
2) 每小時在窯頭從格柵側門取一次樣,用肉眼分析實物質量,根據實物質量情況,調整煤氣量等工藝參數。
3) 冷卻器下電振給料機均勻出灰,保證冷卻器內高、低料位差在 100mm 左右,使二次風量供給均勻。
4) 計劃減產時,應按 50t/h 梯度逐步減產,同時及時調整煤氣量等各部工藝參數;恢復生產時,按升溫曲線進行操作(回轉窯升溫曲線見圖 2)。
6、一旦發生結圈應采取以下措施
1) 不定期短時間減產、停窯,同時,停一、二次風機,觀察窯襯情況,如有輕微結圈,選擇適當時間減產、降溫,利用高、低溫差使結圈脫落,避免窯況惡化。
2) 如果出現窯頭、窯尾產生正壓,窯內氣流渾濁,主電機電流增大,不能完成正常產量、質量等現象,需停窯處理。
結論
活性石灰回轉窯結圈是石灰行業普遍存在問題,結圈因素也是多方面的,既有原料、燃料影響,又與燃燒器的選擇和生產工藝控制等有關,只要強化各個環節的管理,預防為主,回轉窯結圈就能得到有效控制,進而不斷延長結圈周期,逐步實現回轉窯高產、穩產。