淺析我公司預分解窯頻繁堆雪人的原因

　　我公司1000t/d預分解窯自1996年投產(chǎn)以來，生產(chǎn)比較穩(wěn)定，熟料質(zhì)量也不錯。但近段時間窯內(nèi)結球、結圈及篦冷機堆雪人等情況時有發(fā)生。2000年12月就發(fā)生了一次比較嚴重的堆雪人事故。從2000年12月9日起開始出現(xiàn)雪人，中途雖然也曾用空氣炮吹打，但未能奏效。到15日雪人長到了窯口護鐵，幾乎把下料口堆滿，嚴重影響了窯內(nèi)的通風煅燒，被迫止料冷窯處理。為此我公司對近期的原燃料、生料、設備狀況和操作情況進行了分析。

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，也不會有結皮結圈、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該是造成堆雪人的主要原因之一。從有關資料來看，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致貝利特和游離石灰石的再結晶，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，應該是第3種原因比較符合實際情況，因為當時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成分。窯外預分解窯中，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。一般認為進入熟料中的硫，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有一定的比例，即硫堿比或硫酸鹽飽和度，通常這個比例應該在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)結蛋、結圈，預熱器結皮的幾率增加，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，所以這次堆雪人應該和堿含量無關。

2.4 操作影響

　　生料本身的率值設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。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。當熟料結粒好時，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，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直接向后吹有關，為保護設備遂于8月份的檢修中改為風向豎直向上。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，導致液相量的大幅增加所致。此外設備的固有缺陷也在一定程度上加快雪人的生成速度。由于當時煤炭供應比較緊張，使得不合格的煙煤大批進廠，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上再提高SM，盡量適應煤質(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，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)造成更嚴重的影響。