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C3S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,C3S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C3S。其反应式如下:C2S+CaO→C3S,随着温度的升高和时间的延长,C3S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C3S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。
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