1、“黄心料”形成的原因
1.1原燃材料及生、熟料中有害成分过高进厂原材料化学成分见表1,煤工业分析见表2,生、熟料化学成分及率值见表3。表3生、熟料化学成分、率值及矿物组成，从表1～表3可以看出,铁矿石尾矿和煤灰中SO3含量偏高,导致熟料中硫碱比过高(SO3/(0.85K2O+1.29Na2O)=1.15),部分硫在窑尾循环富集,造成窑尾烟室结皮。若处理不及时,影响窑内通风,煤粉燃烧不完全,产生还原气氛,导致熟料出现“黄心料”。
1.2二次风温过低
为防止熟料在篦冷机上“堆雪人”,料层厚度一般控制在250～300mm,这样造成入窑二次风温偏低(在900～1000℃),直接影响煤粉中固定碳的燃烧速度,使煤粉后燃,高温带后移,液相提前出现,导致窑尾结圈和烟室结皮,影响窑内通风,煤粉不完全燃烧,形成还原气氛,熟料出现“黄心料”。
1.3三次风闸板开度过大
三次风闸板受热变形及磨损,使闸板实际开度比设定开度大(设定闸板开度为50%,实际上达到65%),导致窑内风量减少,从而降低煤粉燃烧速度,使煤粉后燃,发生不完全燃烧,还原气氛下Fe元素的价态发生变化,产生“黄心料”。
1.4窑速偏低
由于出现窑尾结皮、结圈,使烧成带温度偏低和出窑熟料煅烧不完全等现象,中控操作员误认为是窑速过快所致,故采取降低窑速的措施。这样导致窑内物料填充率上升,窑内通风不畅,窑头煤粉燃烧状况差,火点温度0,提不上去,窑尾温度升高,窑头加不上煤,还原气氛严重,产生“黄心料”。
1.5燃烧器内外风比例失调
燃烧器内外风比例的大小直接影响烧成带的长度及火焰形状。过小的外风喷出速度将影响直流风的穿透能力,减弱对入窑二次风的卷吸,导致煤粉与二次风不能很好地混合,煤粉燃烧不完全,产生还原气氛;过大的外风喷出速度将会引起过大的回流,强化煤粉的后期混合与燃烧,使火焰核心区拉长,同样导致煤粉燃烧不完全,使窑尾温度过高;而内风旋流强度仅控制着火焰形状。通过观察,发现燃烧器内外风比例分别为65%和90%,火焰细长,窑皮长度在27m左右,窑内结圈,烟室结皮,影响窑内通风,形成还原气氛。
1.6煤粉细度和水分偏大进厂原煤水分大且煤质较硬,为提高煤磨产量,保证窑生产所需煤粉,对控制指标进行了调整。细度由原来小于10%提高到小于12%,水分由原来的小于1.0%提高到小于1.5%,这样严重影响煤粉的燃烧速度,使火焰拉长,窑内高温点后移,生料提前出现液相,形成结圈、结皮,影响窑内通风,在还原气氛下,形成“黄心料”。
1.7窑头用煤量偏大当熟料质量出现问题时,中控操作员误以为是窑头用煤量偏少所致,盲目地增加窑头用煤,造成大量的煤粉燃烧不完全,窑内还原气氛加重,进一步降低窑头温度;同时大量煤粉被风拉到窑尾燃烧,导致窑尾火点温度上升,液相提前出现,形成结皮、结圈,进一步加剧还原气氛的产生,导致“黄心料”的出现。
2、采取措施
2.1降低原燃料中SO3含量
采用SO3含量比较低的原煤和铁矿石尾矿。控制进厂原煤中全硫含量<1.5%,铁矿石尾矿中SO3含量<1.5%,使熟料中SO3<0.5%,K2O<0.4%,Na2O<0.3%,硫碱比<0.8,减少硫在窑尾的循环富集;同时加强对窑尾烟室工艺参数的监控,发现有异常现象,及时用高压水枪进行处理,减少窑尾烟室结皮的发生。
2.2提高入窑二次风温
篦冷机采取厚料层操作。料层厚度提高到350～400mm,保证入窑二次风温在1050～1150℃,三次风温在850～950℃,提高煤粉的燃烧速度和烧成带温度,降低窑尾温度,减少还原气氛。
2.3减小三次风闸板的开度
在保证分解炉内煤粉完全燃烧的前提下,尽量减小三次风闸板的开度,其开度降到40%～45%,优化窑炉用风比例。
2.4提高窑速,采用“薄料快烧”的煅烧方法适当提高窑速,在系统正常时窑速由3.5r/min提高到3.7r/min,并采用“薄料快烧”的煅烧操作方法以利于窑内物料填充率的降低,增加物料在窑内的翻滚次数,强化物料煅烧。
2.5优化调整燃烧器内外风比例根据窑筒体温度曲线和窑皮长度,优化调整三风道燃烧器内外风比例,将其调整为:内风70%,外风80%,保证煤粉的充分燃烧。同时要求现场人员加强巡检,及时清理燃烧器端部的积料,防止端部变形,火焰形状发生改变,影响煤粉的燃烧。
2.6降低煤粉细度和水分
出磨煤粉细度和水分控制指标分别降低到<8.0%和<1.0%,这样更有利于煤粉燃烧速度的提高使煤粉燃烧更加完全。
2.7降低窑头用煤量
中控操作员要勤观察工艺参数的变化,发现烧成带温度偏低,窑功率曲线下降和fCaO上升时,不能盲目地增加头煤,应进行全面分析。要以加尾煤为基础合理调整头煤的用量,由原来12t/h下调为11.4t/h。
3效果
通过采取上述措施,改善了煤粉燃烧条件,减轻了窑内还原气氛,减少了“黄心料”的产生,提高了熟料产质量,取得了较好的经济效益。采取优化调整措施前后“黄心料”出现频次及熟料的物理性能见表4。
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