某公司現有一條2 500t/d新型干法水泥生產線，回轉窯規格為Ø4.0mx60m，預分解系統為雙系列五級旋風預熱器及TDF分解爐，該線由天津水泥設計研究院設計。投產初期，在距窯口30～35m處結圈頻繁，從筒體掃描儀上觀察圈長約3m左右，較規則：停窯時入窯觀察，發現圈厚度達500～700mm，結構致密，分層并有白色結晶。回轉窯后結圈，使窯內通風不足，嚴重影響預分解窯熱工制度的穩定，降低了預分解窯運轉率，使煤耗、電耗、磚耗大幅度上升，經濟損失較大。為此我公司組織有關技術人員，從原料、燃料、操作等方面進行了逐一分析，并采取相應的措施，基本上消除了結圈現象。
1 原因分析
1.1 CI-含量偏高
生料采用石灰石、砂巖、鐵粉和粉煤灰四組分配料，配料方案見表1。由表1可知，我廠采用的是適合大型新型干法回轉窯的“兩高一中”配料方案，即高硅率2.6±0.1．高鋁率1.6±0.1，中飽合比0.9±0.02。物料的耐火度高，與大型新型干法回轉窯火焰熱力強度的特點相適應。但我廠原料（特別是石灰石）中Cl含量偏高，達0.034%．遠遠超過0.015%的工藝要水。同時高于有害成分在窯內的循環富集，導致Cl-含量更高。大量的Cl-在窯內極易與堿結合，生成氯化鉀和氯化鈉（結圈中的白色晶體即是氯化物），大量氯化物的存在，一方面大大降低生料共熔溫度，使液相提前出現：另一方面，揮發分組分主要是氯化物，形成的熔體會在生料和耐火磚表面鋪展開來，形成結圈；再次，由于氯化物的存在，可促進硅方解石形成，在1180～1220C時出現液相。由上所述，我們認為Cl-含量過高是引起我廠回轉窯結圈的主要原因。
表1投產初期生料與熟料化學成分及率值一覽表
|
化學成分 |
率值 |
|
燒矢量 |
SiO2 |
AL2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
SO3 |
Cl-1 |
KH |
n |
P |
|
35.35 |
23.75 |
3.2 |
1.94 |
42.12 |
1.53 |
0.35 |
0.11 |
0.101 |
0.034 |
0.94 |
2.68 |
1.65 |
|
0.26 |
21.70 |
5.14 |
3.21 |
64.30 |
2.35 |
0.54 |
0.17 |
0.189 |
0.052 |
0.90 |
2.60 |
1.60 |
表2窯尾煙氣有害氣體一覽表（%）
氣體成分
瀏覽次數 |
O2 |
CO |
CO2 |
SO2 |
NOX |
|
第一次 |
0.01 |
0.93 |
16.30 |
0 |
0.2 |
|
第二次 |
0 |
1.4 |
15.2 |
0.001 |
0.15 |
|
第三次 |
0.01 |
1.1 |
15.8 |
0.004 |
0.21 |
表3措施實施前后參數對照表
|
措施實施前（三個月） |
措施實施后（三個月） |
|
產量/（t/d） |
28d強度/MPa |
結圈次數/次 |
運轉率/% |
電耗/（KWH） |
煤耗（kg/t） |
磚耗 |
產量/（t/d） |
28d強度/MPa |
結圈次數/次 |
運轉率/% |
電耗/（KWH） |
煤耗（kg/t） |
磚耗 |
|
2300～2400 |
56～58 |
60 |
70 |
80 |
130 |
三個月過度帶燒成帶換磚 |
2600～2750 |
59～62 |
2 |
91 |
72 |
108 |
12個月未換磚 |
1.2煤粉水分含量高，窯內產生不完全燃燒
由于我廠原煤水分較高，投產初期，煤磨烘干效果不好，導致煤粉水分偏高，平均3%～4%．有時高達7%，煤粉不易著火，黑火頭較長，煤粉不完全燃燒，窯內出現還原氣氛。窯尾氣體成分分析見表2。在還原氣氛下，物料中Fe
20
3被還原成Fe0，形成低熔點化合物(FeO ·Si0
2)，而FeO - Si0
2液相在11OO℃時能促進硅方解石的形成，而硅方解石在1180—1220℃時形成液相，使燒成帶液相提前出現，將未熔的物料黏結在一起，形成結圈。這也是造成我廠回轉窯結后圈的原因之一。
1.3喂料量與窯速不匹配
投產初期，喂料量與窯速不匹配，喂料量多，窯速慢，使物料在窯內停留時間較長，料層較厚，傳熱效率低，料與料，料與窯襯溫差大，為結圈的形成創造了條件。同時由于窯速慢，使物料中煤灰的摻入量增多，改變了熟料的三率值，也易引起結圈。
2采取措施
2.1 嚴格控制有害成分含量
加強進廠原料檢驗，采取高、低品位原料搭配制度，加強原、生料均化，保證人窯生料Ca0標準偏差≤±0.20%，有害成分R
20≤1.0%，Cl-≤0.015%，S/R
20<1，S<2.0%（燃料中S<3.5%）。
2.2采取措施，降低煤粉水分。
為提高煤粉質量，保證煤磨安全，對煤磨進行改造：(1)在入磨的熱風管道與篦冷機之間加沉降室，防止粉狀熟料進入磨機。(2)把磨機的進料螺旋加高2cm并打澆注料，防止煤粉沉積。(3)加強系統的密封，減少漏風。通過以上措施煤磨的入口濕度從230℃提高到260℃，磨機出口溫度從60℃提高到65℃，煤粉的水分在1%～1.5%左右，保證了煤粉在窯內的完全燃燒。
2.3安裝氣體分析儀，增強控制手段
在窯尾煙室和預熱器出口安裝氣體分析儀，嚴格控制窯尾煙室0
2含量2%～3%，CO含量<0.5%，如發現超標，立即查找原因并進行調整。
2.4嚴格執行薄料快轉制度
三班統一操作，嚴格執行薄料快轉制度，嚴禁慢窯大料、頂火逼燒。薄料快轉，使物料在窯內的翻滾次數增加，有利于熟料的燒成；窯內物料較薄，有利于窯內的通風；窯速較快，物料不容易黏附。為此，在正常產量時，我們把窯速由原來的3.3～3.5r/min提高到3.7～3.9r/min。另外，投料時在保證熟料燒成的前提下，盡量要快，我公司在窯保溫時，從投料到正常運轉大約用30min，避免了投料期間由于時間長、窯速慢，風、煤、料匹配不合理引起的結圈。
3效果
通過以上措施的實施，我廠結圈現象基本上消除了，熱工制度趨于穩定，回轉窯產、質量均超過設計指標，電耗、煤耗、磚耗均達到國內先進水平。
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