分解炉缩口结皮的原因分析及解决措施

分解炉缩口结皮的原因分析及解决措施
2009-5-27作者: 江超，郝延辰，朱建妨
0 前言
河南新乡平原同力水泥有限责任公司(以下简称“我公司”)第一条5000t／d水泥熟料生产线于2005年4月上旬建成投产运行。

2006年4月该生产线分解炉缩口结皮严重，使系统通风量减小，造成窑内产生还原气氛和煤粉不完全燃烧。

采用加大拉风后，则增大了高温风机的电耗，且把烧成带向窑尾移动，导致熟料提前成球而结粒偏大，黄心料、欠烧料较多。

据统计，此时熟料叫w(f-CaO)值平均在2.0％左右，28 d强度约降低5 MPa，严重影响了熟料产质量。

采取相应措施后，分解炉缩口结皮很少，熟料产量大幅度提高、质量明显好转。

1 分解炉缩口结皮原因分析
1．1煤质的影响
我公司原煤采用低挥发分无烟煤(煤的工业分析见表1)。

原煤的供应商较多(少时有3家，最多时有7～8家)。

为了降低成本，允许供应商在满足我公司原煤各项质量指标要求的前提条件下对原煤进行搭配调整。

但在经济利益的驱动下，有的供应商会掺加一些价格低廉的高硫煤。

虽然进厂混合煤全硫含量(质量分数)控制都小于1．5％，但混合煤可能是由含硫量差别不大的三
种煤组成，也可能是由低含硫量煤[w(S
bad )=0．3％～0．5％]与高含硫量煤[w(S
bad
) =3．5％～
4.0％]与其他煤按比例混合而成，这在煤的工业分析中是难以分析清楚的。

若是后者且均化措施又不到位，那高硫煤燃烧时，在无旁路放风的情况下，在硫和碱反应达到平衡后还有过剩，过剩的硫会在分解炉缩口形成致密的结皮。

表1 煤粉工业分析
M ad /% V
ad
/% A
ad
/% S
bad
/% Q
net,ad
/(kJ·kg-1)
1.38 10.57 30.71 1.91 2345
2.68
另外，煤粉细度偏粗也是造成分解炉缩口结皮的原因之一。

因对正常运行中的回转窑来说，在燃烧温度和系统通风量基本稳定的情况下，煤粉的燃烧速度与煤粉的挥发分、灰分、水分含量和细度有关。

在选定矿点原煤后，煤粉的挥发分、灰分和水分含量基本固定，则煤粉细度成为满足特定燃烧工艺的关键参数。

但煤粉若磨得过细，不仅增加电耗，还容易引起煤粉的自燃和爆炸。

根据天津水泥工业设计研究院烧无烟煤煤粉的细度经验公式：R=V／2-(0．5～1．0)。

我公司煤粉细度控制指标确定为5.0％以下，但实际煤粉细度经常偏粗(一般在5．2％～6．4％之间，特别是煤粉仓仓位低的时候为了快速增加仓位，煤粉细度会达到8．0％)。

1．2 窑炉风量不平衡
(1)三次风闸板开度过小。

窑和分解炉用风量是通过窑尾三次风闸板开度来调节的。

2006
年4月,我公司三次风闸板开度正常生产情况下一般控制在30％～35％。

窑头、窑尾负压比较大、窑内火焰较长、窑尾烟室温度较高(一般在1130℃)、分解炉用煤量增加时炉温有所下降，窑皮偏长。

这说明此时三次风闸板开度过小、窑内通风量偏大。

(2)三次风闸板烧坏。

我公司三次风是从窑头罩抽取的，其中的熟料细颗粒没有经过旋风沉降，会不断冲刷三次风闸板上的浇注料。

浇注料被磨损后闸板上的耐热钢板经不住900℃以上的热风的烘烧而烧坏。

由于三次风阀板烧坏，窑内通风与三次风分配平衡被破坏，窑内通风量减小，窑头加煤温度上不去，形成还原气氛，产生黄心料。

同时，三次风量明显增加，使预燃炉风速加快。

由于无烟煤燃尽时间较长，风速增加造成煤粉在预燃炉滞留时间变短，煤粉被带至预燃炉出口处附近煅烧，形成炉中温度较低，而出炉温度较高的“温度倒挂”现象，引起分解炉下缩口结皮严重，导致分解炉出口与五级下料管负压增高。

此时，为保证熟料质量，只得降低产量生产。

1．3 窑炉用煤比例不当
当分解炉缩口结皮严重且清烟室用的高压水枪出现故障时，有的操作员为了使熟料f-Ca0量合格，采取了加大窑头用煤量的强烧办法。

结果窑尾废气带入分解炉的热量过高，势必减少分解炉用煤量，使入窑生料分解率降低，分解炉不能发挥应有的作用；同时窑内还原气氛加剧，煤粉不完全燃烧现象更严重，使分解炉缩口结皮进一步增多。

2 采取的措施
2．1 稳定煤质
首先，根据原煤的煤质、价格及供应商的信誉等因素确定2～3家作为长期稳定的供应商；其次，加强原煤的进厂质量检验，避免或减少使用高硫煤(如必须使用高硫煤，则应加强原煤预均化和均化工作)；第三，降低煤粉筛余控制指标，由5.0％降低到3.0％，并在生产中严格控制，以提高煤粉的燃尽率。

2．2 合理用风
在喂料量不变的情况下，三次风闸板开度加大，能增加分解炉燃烧空气量，降低了系统阻力；同时相应增加分解炉用煤量，有利于尾煤的充分燃烧，提高了入窑生料CaCO
分解率。

正常
3
生产情况下，我公司三次风闸板开度一般控制在55％～65％。

当三次风闸板烧坏后，运转期内，为了完成当月的生产任务，可以采用向三次风管内扔耐火砖的办法，以改变窑炉的风量分配；系统检修时，则应及时对烧坏的三次风闸板进行更换处理。

2．3 保持合适的窑、炉用煤比例
窑头用煤量的大小主要是依据入窑生料的喂料量和CaCO
分解率、生料易烧性、熟料f-CaO
3
和升重、窑速及窑皮等因素来确定的。

分解炉用煤量主要是根据入窑生料分解率、生料易烧性、分解炉出口气体温度来调节的。

如果风量分配合理、入炉煤粉燃烧充分，但分解炉出口气体温度偏低，入窑生料分解率低，C5出口气体温度低，这说明分解炉用煤量过少，应增加。

如果预分解系统温度偏高，热耗增加，甚至出现分解炉内煤粉燃尽率低，煤粉到C5内继续燃烧，导致预分解系统产生结皮或堵塞，这说明分解炉用煤量过多，应降煤。

操作中，窑炉用煤比例取决于入窑生料分解率、生料易烧性、窑速及燃料的特性等。

一般情况下，窑头用煤控制在40％～45％、分解炉用煤控制在60％～55％时比较合适。

杜绝出现窑炉用煤比例倒置现象，应注意。

2．4 扩大分解炉主炉下缩口
预分解窑窑尾气体成分表征了窑内燃料的燃烧状况及窑内的通风情况。

要求既不能使燃料
在空气不足的情况下燃烧而产生大量CO，又不能有过多的过剩空气而增大热耗。

一般控制窑尾烟气中φ(O
2
)为1．0％～l．5％比较合理。

我公司分解炉主炉下缩口原设计尺寸为φ2050 mm。

但在实际生产中，由于结皮较多造成缩口实际尺寸变小(2006年4月21日停窑检修时，实测尺寸仅为φl900 mm)，窑内因通风量减小
而产生还原气氛(窑尾烟室气体成分分析显示φ(CO)=3％，φ(O
2
)=0．8％～0．2％)。

由于窑内
氧气不足，使Fe
2O
3
变成Fe0，液相提前出现、料容易在窑内结大球产生黄心料，影响熟料质量；
同时也限制了产量的提高。

此时中控操作员为了使f-Ca0合格，往往采用关小三次风闸板、加大窑头用煤量的办法。

虽能暂时加大窑内通风、提高烧成带温度，但三次风闸板关得过小，必然造成预燃炉内的风量减小，使低挥发分无烟煤在炉内燃烧不完全。

导致分解炉出口及C5下料管温度偏高，造成窑尾烟室、分解炉下缩口结皮严重并再次产生黄心料形成恶性循环，最终不得已减产煅烧。

后来曾采用高压水枪清理烟室及分解炉下缩口(每班两次)，高温风机拉风到900 r／min(进口风压-6700Pa)，也未能从根本上解决问题。

经过研究，决定将主炉下缩口扩大，并于2006年底利用检修时间实施。

改造时，将主炉下缩口膨胀节更换，使其净尺寸扩大到φ2400mm。

更换后没有出现塌料现象，窑内通风明显好转。

2．5 其他措施
降低分解炉出口气体温度油895℃降低到880～885℃)，避免尾温过高，液相提前出现形成结皮；清理结皮要少时多次，既要减小清理结皮对煅烧温度的影响，又要防止结皮因清理不及时越结越厚；采用新型耐火材料，在分解炉缩口使用抗结皮浇注料。

3 结语
通过采取以上措施，特别是扩大主炉下缩口后，我公司分解炉缩口结皮很少，窑内通风明显好转，熟料日产量由5000t提高到5500～5800t，熟料强度明显提高(3 d抗压强度稳定在32MPa，28 d扰压强度由53～55MPa提高到62MPa)。

这说明提高窑内通风量，同时保证分解炉内的风量不减小，对于预防和减少分解炉下缩口结皮、提高产量和改善质量，效果非常明显。