淺析我公司預(yù)分解窯頻繁堆雪人的原因
1 原燃料、生料和熟料情況
2 原因分析
2.1 液相量的變化
從原材料的成分可以看出,11、12月2個月的原料成分沒有大的變化,飽和比差別較大主要是因為配方有變,且煤質(zhì)的變化比較大,12月9日到15日,入窯生料飽和比平均值高達(dá)1.094,較11月高出許多。就堆雪人這一段時間來說,在這么高的飽和比和硅率下,通常物料應(yīng)該表現(xiàn)得比較耐火,出窯熟料呈飛砂狀,液相量不高,也不會有結(jié)皮結(jié)圈、堆雪人的情況出現(xiàn)。以往的經(jīng)驗也證明了這一點。而現(xiàn)在從窯前來看,確實飛砂比較大,但熟料的化學(xué)分析表明,從12月9日到15日這一段時間中,液相量都在27%以上。從表2來看,12月的煤灰中Fe2O3、Al2O3及SO3等低熔點物質(zhì)含量都升高較多,而SiO2、CaO的含量則下降了不少。增幅最高為SO3,達(dá)73%,F(xiàn)e2O3增幅為33.5%,最低的Al2O3也有16%。而相比之下SiO2和CaO的含量則分別下降了14%和22.3%。這就是熟料的KH和SM下降較多的主要原因。
液相量的大幅增高應(yīng)該是造成堆雪人的主要原因之一。從有關(guān)資料來看,飛砂料的產(chǎn)生主要有3個原因,一是由于窯的過渡帶過長導(dǎo)致貝利特和游離石灰石的再結(jié)晶,阻礙A礦的形成,同時由于可浸潤表面減少難以將物料粘結(jié)成粒從而造成飛砂;二是由于SM過高所致;三是由于硫酸鹽飽和度過高,降低了液相粘度和液相表面張力,SO3相對過剩而易產(chǎn)生飛砂料。從我們的情況來看,應(yīng)該是第3種原因比較符合實際情況,因為當(dāng)時SO3的相對增幅最大。
2.2 全硫含量的影響
在入窯生料保持相對穩(wěn)定的情況下,對熟料率值影響最大的無疑就是煤灰的化學(xué)成分。窯外預(yù)分解窯中,煤灰沉降率一般視為100%,配料計算中也已經(jīng)把煤灰摻入量計算在內(nèi)。從表2可以看出,12月與11月相比,煤質(zhì)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化,灰分上升較多,揮發(fā)分則略有上升,發(fā)熱量由23303kJ/kg下降到了22284kJ/kg,而且這還只是平均數(shù),事實上在那幾天中煙煤的發(fā)熱量波動很大,最低時僅有20482kJ/kg,高時則有23408kJ/kg,頻繁波動的煤質(zhì)使得窯內(nèi)的熱工制度也有很大的波動,難以控制。全硫含量上升較多。一般認(rèn)為進(jìn)入熟料中的硫,對熟料的形成有強化作用,SO3一方面可以形成2C2S·CaSO4與C4A3,其中C4A3是一種早強礦物,對提高熟料的早期強度有一定的幫助。表5顯示,堆雪人期間熟料的3d強度并沒有下降,反而略有提高,也證明了這一點。SO3另一方面能降低熟料形成時液相的粘度,增加液相數(shù)量,而且能夠降低最低共熔溫度,有利于C3S形成。有資料介紹,熟料中硫和堿含量應(yīng)有一定的比例,即硫堿比或硫酸鹽飽和度,通常這個比例應(yīng)該在40%~70%之間。若硫酸鹽飽和度過高,則堿會以硫酸堿的形態(tài)存在,若液相中再有MgO,則液相粘度會隨硫酸堿增加成比例下降,同時因為液相的表面張力降低,使得飛砂料大量產(chǎn)生。但過多的液相量和較低的共熔溫度使得窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈,預(yù)熱器結(jié)皮的幾率增加,同時熟料也易在篦冷機內(nèi)堆積,形成雪人。
2.3 堿含量的影響
我公司的原材料歷來堿含量都很低,從表1~4可以看出,原材料和熟料中的堿含量都很低,且和生產(chǎn)正常的11月相比,堆雪人期間各種物料和熟料中的堿含量并沒有明顯的增加,所以這次堆雪人應(yīng)該和堿含量無關(guān)。
2.4 操作影響
生料本身的率值設(shè)計要求較高的煅燒溫度,而由于煙煤發(fā)熱量的下降,使得為了保持窯內(nèi)的熱力強度需要加入更多的煤,同時由于煤灰分升高、揮發(fā)分下降導(dǎo)致煤粉的燃燒速度變慢,操作上也被迫加大喂煤量,造成長焰燃燒。由于窯頭喂煤量過大,部分煤粉落到熟料上繼續(xù)燃燒,而預(yù)分解窯的冷卻帶都比較短,使得熟料在落到篦冷機時仍保持較高的溫度,表面的液相仍舊存在,而且由于液相中Al2O3含量較高,使得液相的粘度也較高,更容易粘結(jié)。這樣的熟料落到篦冷機后冷卻下來就粘到了一起,如不及時推走就很容易形成雪人。
2.5 設(shè)備的影響
我公司的篦冷機于1999年改造后使用了充氣梁和高阻低漏篦板,篦板的前5排固定死,且與水平面成15°夾角。熟料落到這幾排篦板時便依靠慣性與重力落到其它的篦板上,再被推走。當(dāng)熟料結(jié)粒好時,由于休止角較小可正常推走。而一旦有大塊窯皮掉下,并積料在上面時可用原有的2個空氣炮吹打,但由于原有空氣炮安裝高度較高,且2個空氣炮在同一水平面上,相互之間距離較遠(yuǎn),如圖1所示,所以使用效果并不好。在遇上由粘散料堆成的雪人時,由于雪人長到一定高度時空氣炮才能打得著,且只能擊穿炮口周圍的物料,無法撼動雪人的根基,所以雪人仍然越長越高,最終被迫停窯處理。
2.6 篦床的吹氣方向
篦板的前5排在改造成充氣梁后,本來的吹氣方向是垂直于這5排篦板的,但后來由于發(fā)現(xiàn)窯頭電除塵器的入口溫度過高,懷疑與這幾排篦板吹出來的熱風(fēng)直接向后吹有關(guān),為保護(hù)設(shè)備遂于8月份的檢修中改為風(fēng)向豎直向上。這樣改造后窯頭電除塵器入口溫度有所下降,入窯二次風(fēng)溫也有一定的提高,對窯內(nèi)的煅燒有一定的幫助。但落在這幾排篦板上的熟料只受到向上的風(fēng)力而上下翻騰,而不受到向后的推力,加上篦板本身是固定的,對熟料的正常向后運動影響比較大。熟料相對也比較容易堆積起來,生成雪人的機會也相對增大。
3 討論與對策
經(jīng)過分析,我們認(rèn)為12月份雪人頻繁生成的原因主要是由于煙煤質(zhì)量的變化使得Al2O3、Fe2O3及SO3等低熔點物質(zhì)的含量大幅上升,導(dǎo)致液相量的大幅增加所致。此外設(shè)備的固有缺陷也在一定程度上加快雪人的生成速度。由于當(dāng)時煤炭供應(yīng)比較緊張,使得不合格的煙煤大批進(jìn)廠,造成入窯煤粉質(zhì)量波動較大。而且依目前形勢看,這種情況短時間內(nèi)難以改變,所以我們只能在生料配方上做出調(diào)整,在保持生料的飽和比較高的基礎(chǔ)上再提高SM,盡量適應(yīng)煤質(zhì)的變化,緩和煤灰的影響。同時在篦冷機的空氣炮配備上做了改進(jìn),新增1個空氣炮,與原有的2個成品字形安裝,且空氣炮的出口方向不再是水平向后,而是略微向下傾斜。從實際情況來看,這些措施還是行之有效的,從2000年12月18日使用高硅配料以來,雪人的生成次數(shù)明顯減少。但因煤質(zhì)的問題無法解決,也還不能夠徹底解決雪人的生成。不過即使有雪人,也可以很快地用空氣炮打掉,不會對生產(chǎn)造成更嚴(yán)重的影響。
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