熟料冷却速度对颜色的影响,一般认为急冷的熟料颜色不好。
有人指出,在高温下,铁化合物分解成CaO与Fe2O3冷却太快,再化合不能发生时,熟料就变黄色。
还有人认为,熟料中玻璃体和结晶液相间的相对数量也是影响颜色的一个因数,冷去卩太快,熟料中仍有少量结晶的C4AF存在时,呈褐色;慢冷,可能呈深灰色,其深浅度与含铁量有关。
料亠
综上所述,可以认为,在一定生料成分的情况下,还原焰促使生成铁橄榄石,又得不到再次充分氧化,因而形成具有黑色外壳的黄心熟料。
熟料的冷去卩速度对颜色也有一定影响。
、解决黄心熟料的一般方法
(一克服还原焰气氛
在回转窑内,大致有四种情况可能形成还原焰。
应根据不同情况采取不同措施,克服还原焰气氛。
1.空气量不足正常的火焰,煤粉与一次空气
从喷煤嘴喷出,经过一段距离到达发火点,这一段是黑火头,煤粉尚未燃烧,有充分的氧;发火后,挥发物迅速燃烧,火焰为温差限制性射流,它在行进中要挟裹周围的二次空气,使固定炭进一步燃烧。
这样的火焰,由于总空气量适当,一、二次空气配比合理,所以形状完整,清亮有力,长度适当。
一般一次空气供挥发物燃烧,二次空气则供给固定炭燃烧,每1%军发物,相应配1%厂次空气。
若空气量不足,必然有较长的还原带(见图1存在,二次空气不能及时补充,影响固定炭燃烧(图)
最长的一个。
因为煤粉与气流的相对速度差小,煤粉燃烧后生成的CO2气膜裹在煤粉表面,不容易离开,成为燃烧的阻力,使燃烧速度变慢,火焰过长,发浑无力,物料在咼温带要经过还原气氛区、中性气氛区,最后到达氧化气氛区。
在还原区内,Fe2O3被还原成FeQ从Fe2O3与CO的平衡条件来看(图2,容克资料,在高温区中,只要有少量CO存在,就能将Fe2O3还原成FeO而且还原区是三个区域中
(图2)
当物料进入氧化区时,由于此区域温度较低,停留时间较短,不具备将熟料全部氧化成黑色的充分条件,从而出现黄心料
标定一、二次空气量,分析窑尾废气成分,可以判断总风量是否充足,一、二次风配比是否合理。
2.煤粉颗粒太粗煤粉太粗,特别是通不过900孔筛的粗粉,在射程中来不及完全燃烧,未燃尽的煤粉落在物料上,并被不断翻滚看的物料包裹起来,在隔绝空气的情况下燃烧。
灼热的炭与CaCO3起作用:
C+CaCO3CaO+2CO
CO+Fe2OaFeO+CO2
空气量不足或煤粉太粗都能造成还原气氛,使熟料形成黄心,但二者是能够区别的。
当窑尾废气分析中存在大量CO燃烧带空气过剩系数av1.05,小颗粒无黄心,只有较大颗粒有黄心时,多半是空气量不足所造成;当a<1.1〜1.2,空气量已够,但熟料仍有黄心,甚至小的熟料颗粒内部也有米粒大黄点,则是由于煤粉粗造成。
黄心部分SiO2、A12O3含量高,也是煤灰的不均匀掺入引起的。
这就要求压低煤粉细度。
一般生产出口水泥熟料要求煤粉细度基本上通过900孔筛,4900孔筛余为10〜12%
3.原煤水分太大采用雷蒙磨、来歇磨或风扫
磨的煤磨系统,磨内热风进窑作一次风,热风中的水蒸汽在高温下与煤粉反应:
C+H2&H2+CO
H2的还原能力特别强。
当原煤水分增加时,热风空气含量相应下降,进一步加剧窑内还原气氛。
所以降低原煤水分也是克服黄心熟料的一项技术措施。
4.
IE
重的还原焰气氛,就容易出现黄心料。
最好预
操作不当当生料窜入烧成带,火焰被迫缩短,但这是现象,实际上煤粉仍往前运动。
由于生料中放出大量CO2起着灭火作用,煤粉不能充分燃烧,掉入生料中被包裹起来。
此时,一般操作都用加煤顶火迫烧,关小排风,废气不能及时排出,形成严打小慢车,避免短焰急烧。
加煤要同时加风,风煤司步,以保证完全燃烧。
(二减缓熟料冷却速度,提高再氧化程度
在1300C以上,熟料有足够时间与氧接触,FeO可重新转化成Fe2O31100C以下,氧化速度就很慢了。
广州水泥厂认为,保持约0.3米高的前结圈,对熟料颜色有好处,其原因就在于此。
在出窑口处,加筑挡料圈,增加熟料在冷却带停留时间,也有一定作用
(三适当增加MgO含量
我国水泥标准规定熟料中MgO含量<4.5%,因过多MgO勺存在将使水泥体积安定性不良,但是,少量MgO勺存在不仅可以降低烧成温度,还能改善熟料颜色。
MgO在熟料中起破坏作用的是成单独结晶的方镁石,至于与C4AF形成固溶体或在玻璃相中的MgO却并不起破坏作用。
而且值得特别指出的是,
MgO能够阻止Fe2O3还原成FeQ
一些人的研究工作证明,在较高的温度下,随着MgO勺增加,Fe2O3分解成FeO的数量显著地减少(见图3。
有人认为,在1300〜1400C加热Fe2O3时,Fe2O3中的氧的分压可以达到空气中氧的分压,此时Fe2O3很艮活跃,稍有CO存在,就能被还原。
但当有MgC存在时,能降低Fe2O3中氧的分压,Fe2O3不再那么活跃,不易被还原了。
因此,具有一定数量MgO勺熟料,对还原气氛的敏感性大为降低
图3温度、MgO寸Fe2O3分解的影响
不过增加MgC的含量有可能降低熟料强度,所以在引入MgO寸,必须加强质量控制,一般不应超过2%柳州水泥厂就是采用增加MgO含量的措施来提高熟料颜色合格率的,该厂控制熟料MgO在1.7%左右。
(四其他措施
经验证明,提高一、二次空气温度,提高窑尾温度加强预烧,加强原煤管理稳定煤料,统一三班操作、稳定来料等措施,均有利于改善熟料颜色。
三、我们的实践体会
重,影响出口水泥
我厂有①3.5X145米直筒型回转窑二台,熟料由振动式炉篦子冷去卩机冷去卩,设计产量24吨/台时,实际产量最高达29吨/台时,熟料标号稳定在650号左右,但熟料曾一度黄心j生产任务的完成。
(一通过热工测定分析原因
为了找出产生黄心料的原因,我们对行了全窑热工测定。
测定数据见表1。
从热工数据分析,突出的问题是总风量不足,一次风比例过高(达37%燃烧不完全,产生还原气氛。
煤粉细度粗(个别达40%熟料还有0.49%的烧失量,主要是燃烧不完全的焦炭粒子。
这就加剧了熟料的还原程度。
熟料中FeO高达1.0%以上便是有力证据。
其次是冷却带太短,约3米。
据计算,熟料在该带仅停留5分钟左右。
二次空气温度低到260C,这些都不利于熟料再度氧化。
第三,煤管口
径偏大,喷煤管位置偏外偏低,火焰受二次空气干扰发旋发散。
第四,窑内热工制度不够稳定,来料不匀,多半采用短焰急火迫烧,熟料易起大块。
(二基本措施
针对以上存在的问题,要改进熟料颜色必须首先解决还原气氛问题,即增加空气量,减小煤粉细度,同时延长冷去卩带,提高二次空气温度,以增加熟料的再氧化程度,加强工艺管理,稳定煤料成分,改进喷煤管,加强三班操作。
具体措施是:
1.改进冷去卩机,将冷去卩机挡风板上下都往后移3.6米,以增加入窑风量。
提高二次空气温度,大烟帽加闸板,减少大烟帽逸出风量,强迫空气入窑。
在鼓风机风道突然扩大处,焊一块钢板,以消除涡流,减小阻力损失,为增加风量创造条件。
2.在出窑口处增加挡料圈200毫米,
减缓熟料冷却速度,将窑口圈结在5〜6米处,既延长了冷却带,又减少了二次空气对一次空气的干扰,还可以增加料面对火焰的辐射,缩短黑火头,这些都有助于熟料再氧化。
3.改进喷煤管尺寸及位置,将原喷嘴口径改
小,其改进规格如表2。
在基本保持喷煤嘴原有扩张角度不变的条件下,缩小喷嘴口径,增加平头长度,以延长火焰的高温部分,防止高温段集中,保持火焰形状完整,降低二次空气对火焰的涡旋作用。
将入窑喷煤嘴风管法兰接口的下部加垫圈,抬高煤粉管,以防止火焰辐射,煤粉落入料层
4.加强工艺管理,围绕熟料颜色增加生产控制检验项目和检验次数。
熟料MgC及FeO含量每班分析次,fCaO检验每班加三次,熟料颜色除检验黄心外,用小盘磨磨细与兄弟厂的出口水泥进行比较,鉴定颜色级别,以便掌握煤料、煅烧操作与颜色的关系,摸索颜色变化规律,每2小时检验一次出链物料水分、温度和成球率,给看火工提供参考数据
5.加强窑的操作,预打小慢车,稳定两端温度,尽量避免短焰迫烧,加强窑、煤磨、冷却机系统之间的配合,煤粉细度控制在25%以下,稳定三风(-次风和窑尾排风,每天召开看火工碰头会,交流经验,统一三班操作
(三效果
号窑采取以上措施后重新点火,并于点火后天又进行了一次全窑热工测定,从测定数据分析和实践检验,上述措施取得了预期效果。
1.入窑二次空气温度由260C提高到362C,为缩短黑火头和煤粉的完全燃烧创造了条件,改善了熟料在冷去卩带再氧化的条件。
2.根据测定,冷去卩机大烟囱闸板关1/2,冷去卩机逸出风量减少9000标米3/时,相应使入窑二次空气量增加,在保持相同的排风情况下,可以提高燃烧带空气过剩系数
3.煤磨抽热风温度由280C提高到340C,为提高煤磨效率提供了条件
4.冷却带长度由3米延长到5.5米,加上挡料圈的作用,估计物料在冷却带停留时间约增加10分
钟,提高了熟料再氧化程度。
同时由于冷却带料面增宽,使黑火焰周围的环境温度提高,有利于煤粉的完全燃烧
5.煤粉管内移,既延长了冷却带长度,又减小了二次空气对火焰的涡旋作用,使火焰稳定,形状整,并改善了顶火迫烧的情况,有助于熟料结粒细小均齐。
6.由于冷去卩机内热交换作用的加强,加之结粒细小,使熟料出冷却机的温度由160C降到108C。
总之,一号窑点火后,运转情况良好,窑皮形成得好,热工制度稳定,火焰形状完整、顺畅,熟料结粒细小均齐,废气中CO的含量在0.1〜0.3%,熟料黄心率在10%以下,FeO含量明显下降,颜色好转。
质量指标见表3。
但是当台时产量由25.5吨增加到28.2吨,窑的快转率下降,黑影逼近,料层增厚,经常短焰急烧,熟料结粒粗大,还原气氛加重,黄心率又回升到90%^上,FeO含量也显著上升,颜色合格率下降。
在煤质方面,因处理联合堆库内的自燃煤,使挥发物下降2%^上,且煤灰不稳,引起熟料组成波动。
这些情况综合反映在煅烧操作上面,产量不稳定,热工制度紊乱,热工参数不能适应生产出口水泥熟料的要求。
究其原因,仍在于风量不足,煤粉细度粗,在高产情况下操作未能及时跟上。
应该在保证颜色合格率的前提下,逐步提高产量,使看火工能适应新的操作,最后才能达到高产、优质的目的。
因此,决定暂将产量稳定在26吨/时左右,控制燃烧带空气过剩系数不低于1.05,烧成带物料填充率不超过7%窑速加到70转/时,薄料快转,扩大燃烧空间,适当提高出链物料温度,加强预烧,改变煤种,将原来大同煤与平顶山煤1:
3配比,改
平均4900孔筛余15%左
为斗笠山煤与平顶山煤1:
1配比,提高了原煤易磨性,煤粉细度大幅度下降,右,这对于提高燃烧速度,促进完全燃烧,消除煤粉颗粒在物料上的沉降,均起到极为有利的作用。
采取这些措施后,熟料颜色合格率显著回升,平均达91.8%以上。
(四体会与结论
1.熟料出现黄心,最主要的因素是空气量不足,只有保持燃烧带的空气过剩系数在1.1左右,再配合其他措施,才有可能比较满意地解决熟料的颜色。
2.煤粉粗也是熟料出现黄心的一个重要原因。
对于从窑头抽热风的雷蒙磨圈流系统,煤磨效率直接受窑的影响,窑在高产情况下,煤粉放粗往往成为熟料黄心的主要原因。
应尽量选用易磨性较好的原煤,压低煤粉细度。
3.选定熟料合理矿物组成,保持物料易烧性,适当扩大烧成范围,有利于提高颜色合格率。
液相量过多时,熟料结粒变粗,且不易翻滚,增加再氧化的困难,影响熟料颜色。
再者,当KH低IM高时,容易成长厚窑皮甚至结圈,增加通风阻力,不利于煤粉完全燃烧,加剧还原气氛,危害熟料颜色。
但物料过分耐火时,易窜料,迫使加煤顶烧,
快转率低,对窑皮、质量和颜色均不利。
根据实践体会,配料成分采取以下方案较好:
MgO的含量一般不宜低于1.7%。
在基本上消除熟料黄心以后,适当提高Fe2O3的含量会有助于颜色的加深。
4.喷煤管位置对火焰形状、冷却带长度、熟料颜色和结粒、煤粉完全燃烧程度都有影响。
喷煤管口距窑口太近时,不仅冷却带过短,有碍熟料的再氧化,而且火焰受二次风的严重干扰,发散、发乱、打旋。
喷煤管偏低时,火焰俯射,易使煤粉粒子混入物料。
所以喷煤管偏低、偏外(尤其是对于张角比较大、平头较短的喷嘴对熟料的颜色是不利的。
5.加强窑中喂料管理,对稳定热工制度、改善熟料颜色有一定作用。
实践证明,停止窑中喂料时,熟料颜色明显好转;中喂不稳定时,窑内来料严重不均,破坏正常热工制度,料多时不得不顶火迫烧,影响熟料颜色。
6.在煅烧操作方面,应适当拉大排风,增强预烧,为减轻煅烧带热负荷创造条件,同时要掌握熟料结粒细小均齐,在保持熟料质量,fCaO正
常吸收的条件下,立升重不宜控制过高(1400〜1450克/升。