水泥回转窑结圈问题的初步探讨.docx

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水泥回转窑结圈问题的初步探讨

水泥回转窑结圈问题的初步探讨

冶奎矿山设计与建设

Metalmilede蝴Enandc帅sInIcIi0n

第31卷第1期

]999年1日

多泥回转窑结圈’问题的初步探讨J~J/J,

长沙冶金设计研究院肖业俭

摘要对水泥回转窑结圈情况及其危害,产生的原因,处理方法厦预防措施进行了分析

兰翌旦茎章,塑预麟理/关键词塑预麟理丁/

Discussiononring-formingproblem

forcementrotarykiln

XiaoYejian

ABSTRACTThering—formingincementrotarykilnand-itsdamage,its

forrn#.

tioncause,treatmentwayandpreventionmeasureswereanalyzedanddis—

KEYWORDSCementrotarykilnRing—formingPrevention

1前言

回转窑是水泥厂生产的心脏设备,它的运转

好坏直接影响着水泥熟料的产量和质量.由长沙

情金设计研究院工程建设总承包公司承建的武

钢（集团）矿业公司乌龙泉矿水泥厂,设计采用

300t/d带五级旋风预热器的回转窑（2.5X

42m）生产工艺,该工艺是消化吸收国外先进技

术结合我国具体情况白行开发的,它具有产量

高,热耗低,熟料质量稳定等优点.水泥厂烧成系

统于1995年9月建成并转入负荷试车及试生

产,做到了一次投料负荷试车即生产出合格水泥

熟料.但在负荷试车及试生产期间,由于各方面

目素的影响,烧成系统断断续续,开开停停,不能

长久运转下来,其中一个比较突出的问题,就是

回转窑存在不同程度的结圈现象,严重地影响丁

回转窑的运转率和水泥熟料的产质量,作为一名

自始自终参与该工程建设的技术工作者,亲眼目

睹了水泥回转窑结圈给正常生产所带来的危害,

为了避免水泥回转窑结圈的发生.本文就水泥回

转窑结圈的问题作一初步探讨.

2回转窑结圈的几种情况及危害

回转窑在正常的生产情况下,窑内窑皮随长

随掉,基本上处于一种动平衡状态,但这种平衡

状态经常会由于机电设备的故障,给料,给煤不

稳和原科成分波动以及操作上的判断失误而被

破坏.与此同时,操作工又采取减少喂料,慢转窑

或增大喂料,快转窑等不当措施,长期积累造成

“窑皮”增厚而结圈,常见的结圈包括前结圈和后

结圈,硫碱圈比较少见.结圈示意图见图1.

2.1前结圈

结在窑皮前端的圈叫前结圈,又叫窑口.圈,

实际上它是在烧成带与冷却带交界处附近挂上

了一层厚”窑皮”.前结圈的形成,一般都是由于

{图l结匿示意图

1.前圈-2.窖皮l4.后圉5.硫碱圈6.窖体

1999年1月肖业俭术泥田转窑蛄啊闩逼的初步探讨4l

火焰过长,烧成带后移,熟料慢冷或出烧成带的

物料含液相较多所致.前结圈长到一定高度时,

不但影响看火,而且减少了通风面积,影响煤粉

完全燃烧,井使大块和物料堆积圈后出不来而损

坏窑皮,磨损材料.

2.2后结圈

结连窑皮末端的圈叫后结圈,又口q熟料圈,

实际上它是在烧成带与过渡带交界附近挂上了

一

层厚.窑皮.后结圈的形成原理与窑皮形成的

原理一律,当系统情况发生变化时,操作跟不上

去,热工参数不合理,着火点后移,液相过早出

现,使村料与物料闻的温差增大,圈体盘结愈厚

而形成后圈.当窑结圈积料严重时,窑内负荷过

大,将会造成窑主电机发热,跳闸甚至烧坏.乌龙

泉矿水泥厂在试生产期间就曾更换过一台窑的

主电动机,常见的后结圈有普通型后结圈,喇叭

}

}围2警遗型后结■1莆圈I2.窑虚I玉耐火卉;4.后啊;5.窑体

围3喇叭口后结■

1.■圈}2.窑皮-3.耐火卉-4.窑件;5.后一

圉4双■

1前圈I拳窑皮13.耐火卉l窑体l5.后一

口后结圈,双圈三种形状,如图2,圈3,图4所

示.

2.3硫碱圈

硫碱圈比较罕见,它结在分解带物料温度

930’C左右的地方,其形成是由于煤和生料中含

有较高的S0和NR2O,K2O,在930’C左右生成

易熔的硫酸盐而结圈.这种圈有一个特点,就是

当温度超过1000’C时,硫酸盐挥发,结圈即自行

脱落消失.

综上所述,回转窑结圈的三种类銎,情况各

异,出现的频率也不一样,其中后结圈较其他两

种类型而言,发生的频率较大,但不管是那一种

类型的结圈,均对回转窑的正常运转产生不利影

响,因此,在回转窑的生产操作过程中应认真对

待结圈现象,尤其是后结圈,应及时发现,及时处

理.

3回转窑结圈的原因分析

回转窑内结圈的原因比较复杂,往往是多种

因素共同作用的结果,一般情况下,窑的直径越

小,燃质越差,灰分,水分越大,KH,n越低.物料

粘性越大,回转窑越容易结圈.乌龙泉矿水泥厂

在负荷试车及试生产期闻,回转窑结圈的问题就

比较突出,根据此台窑多次结圈情况的分析,有

前结圈的,有后结圈的,有结圈后难处理的,有结

圈后易处理的.为什么在配料,原料和其它条件

基本一致的情况下.结圈情况会变化这么大呢?

概括起来,主要是看火操作人员未能及时适应变

化的情况,操作参数控制不合理,使原来暂时平

衡的热工制度被打破,出现新的差异和不平衡所

致.一般来说,回转窑内结圈大致有以下几个方

面的原因.

3.1生科成分的髟响

在负荷试车及试生产期间,牯土无固定来

源,均化库库底漏灰严重,均化效果不佳,同时由

于窑尾电收尘回灰量时多时少,与均化库来料搭

配不均,致使入窑生料成分波动较大,窑内物料

时而难烧,时而易烧,难烧时需慢转窑强烧,易烧

时液相量增多,这些都增加了回转窑结圈的可能

性.入窑生料KH,n,P波动情况见表1.

寰1人羁生再成j}最动情况

3?

2煤质的髟响

_在真着试车及试生产期闻的烧成用煤.煤质较

差,灰分高达32%,煤分较粗,细度达筛余20以

冶金矿山设计与建设第31卷第1期

上,由于煤灰分高,需要的着火温度相应要增加,燃

烧时间随之延长,这对提高窑头温度以及烧成带台

理位置增加了困难,当煤粉较粗时,黑火头长,燃烧

不充分,窑内温度低.不易烧起来,有害成分大量富

集,使物料共熔点温度低,液相量增多而导致易结

圈.煤粉工业分析见表2.

表2煤粉工业分析

:

堑竺:

堑:

:

:

!

:

!

:

:

堑竺:

:

:

竺竺

0.793Z:

3225.6341.265075.65

1）低位热值

3.3窑头喂煤不稳

窑头喂煤系统由煤粉仓来料,采用150×

1500双管螺旋喂料机,经冲板流量计计量后供

煤给150螺旋泵,再由螺旋泵直接送煤进入回

转窑内.该系统使用初期,由于煤粉水份较高+操

作工频繁调整,致使喂料机喂料量经常波动（O.2

42.1t/h）.喂煤时大时小.致使窑头出现脉冲

火焰,风煤燃烧不平稳,时常出现跑煤不完全燃

烧,火焰还原现象.同时,燃烧不充分又导致窑头

热量散失而使煤量增大,带入窑的部分煤以及窑

头喷入还没有烧透的煤在窑内沉降,因没有足够

的燃点温度,随物料混合停留时间长,加上温度

变化大,窑速周期性地快,慢转.料层厚度不均,

出现液状料流运动.此时回转窑结圈就不可避

免.

3.4操作不当,热工制度不稳

烧成系统全部采用计算机控制,自动化水平

较高,部分看火工对基本操作程序不熟悉,没有

掌握好,显得很生疏,遇到异常情况时,不能冷静

分析,盲目急调过度,大起大落,动辄大减料,慢

转速或急加煤等,当入窑生料分解率低,预热不

好,料难烧时,往往采取窑头加煤,烧大火的方

法,加之风,煤,料不匹配,煤燃烧不充分,用风过

大+火焰过长,后温较高,窑速太慢,则易增加窑

皮而结圈.同时,三班操作上的不统一,也影响了

热工制度的稳定.

4回转窑结圈后的处理方法

4.1前结圈的处理方法

由于前结圈长在烧成带与冷却带的交界处,

用火焰可以直接烧到,所以通过变动火焰位置,

采用慢烧和急烧的方法就可以解决.

4.1.1谴烧

慢烧就是在较长的时间内把圈烧掉.一般为

448h,适用于处理宽厚高的前圈和圈内窑皮不

好的情况,慢烧前圈时,排风量要大,对正常煅烧

基本上没有影响.

4.1.2急烧

急烧就是在较短的时间内把圈烧掉.一般为

1～2h,适用于长得靠里的前结圈,急烧与慢烧

方法相似,只是烧圈时间长短和送风大小不同.

急烧前圈时,一般捧风量要小,窑尾温度下降较

多,甚至要不惜窑逮波动.

4.1.3烧前圈时应注意6々几点

（1）应把白火焰最粗的部位放在结圈处,烧

得前圈发白亮,不断有小块圈体掉下,如果圈体

发暗,表明火焰长,烧不到圈,长时间下去,有烧

坏圈里窑皮的危险,如果看不到前圈,则表明火

焰过短,没有侥到圈上,长时间下去,可能把圈前

耐火砖烧坏.造成红窑.烧圈时,应及时掌握衬料

变化的情况,防止烧干或烧红窑.

（2）烧前圈时应把煤管拉出,根据火焰情

况,适当关小排风,但要防止排风关得过小,造成

窑尾温度大幅度下降,热工制度遭到破坏.料屡

薄时,停止烧圈,前圈基本烧掉后（不影响看火）.

应恢复排风,拉长火焰,窑尾温度在正常范围,并

逐渐把煤管送入,恢复原状.

（3）烧前圈一般应选择在前边窑皮较正常,

料大时烧,料小时不烧,火点要亮,结粒要好,翻

滚要活泼,严防烧大火.

4.2后结圈的处理方法

4.2.1普通型后结圈的处理

这种后结圈一般圈根不硬,圈体桧驰.可以

通过移动火喵或增加,减少排风量,改变火点位

置,使结圈处经常受到冷热不均的变化,圈体发

生龟裂垮掉.

4.2.2喇型后圈的处理

当喇叭型结圈的位置离窑头不远时,可采用

热烧法,把媒管送入窑内并增大排风,用火焰直

接把圈烧掉到后窑皮烧平为止,一般处理需4～

1999年1月肖业俭水泥回转窑结圈问题的初步探讨43

8h.在烧圈过程中,如果窑内料层较薄,清楚易

看,说明烧圈效果不理想}如果负压继续升高,则

说明圈不但没烧掉,反而长了.此时应马上拉出

煤管,压低捧风,停止烧圈,否则不仅达不到烧圈

的目的,反而愈烧愈结实.当喇叭型结圈的位置

离窑头较远时,采用热烧,冷热交替法进行处理.

4.2.3盟圈的处理

双圈相对普通型结圈和喇叭型结圈而言比

较难处理.双圈窑皮厚,结圈远,圈和窑皮相互连

接,从前到后,逐渐增高,坚固异常,对于这种难

处理的顽固后圈可采用冷热交替烧圈法进行处

理.

4.3采用窑炮法处理后结圈

窑后结圈后,采用热烧法或冷热交替烧圈法

仍不能见效时.可考虑采用窑炮法处理.具体操

作方法是:

在离窑门1.5～2m的地方架好窑

炮,停窑和关闭主抽风机,打开窑门,瞄准圈体射

击,先把圈根击穿,然后射击圈体,当射击区圈体

垮落后,圈后预烧不良的积料将涌向烧成带,易

导致煅烧困难,因而一般只射击l～2个位置.第

二个射击区宜选在第一个射击区的对称位置,其

余圈体在煅烧物料过程中会自动彻底垮落.窑炮

法具有停窑时间短,能彻底解决结圈安全可靠

以及操作简单等优点.

5水泥回转窑结圈的预防措施

根据对乌龙泉矿水泥厂生产实践的总结,要避

免水泥回转窑的结圈,在生产过程中应以预防为

主.通过上述对水泥回转窑结圈原因的分析,笔者

认为下面几种措旆可预防水泥回转窑的结圈.

5.1合理选择生料配料方案

配料方案的选择应适合烧成系统回转窑煅

烧的要求.在KH和n保持一定的前提下,P的

高低在一定程度上反映了煅烧过程中高温液相

的粘度,P过高,熟料中c,A多,相应C.AF步,

则液相粘度增大,物料难烧;P过低,虽粘度较

小,对cS形成有利,但烧结范围较窄,窑内易结

大块,粘窑皮,时间一长,导致结圈和长厚窑皮,

因此,P值不宜过低.n值高,物料表现为耐火.

不易结大块,不易结长厚窑皮所以为预防结圈,

生料配料方案应选择适宜的KH,配高n和P.

根据乌龙泉矿水泥厂的原料特性,其生料配比方

案可控制在:

KH=1.O5士0.02,n=2.4士0.1,

P—1.3士0.1.

5.2保持人窑生料成分均匀稳定

生料中主要成分CaCO含量的极大波动将

直接影响其易烧性,当生料中Ca（X）3和FezO

滴定值的合格率较低时,窑内局部易结大块,窑

温不易稳定,给回转窑的正常煅烧操作带来了影

响,因此必须保持入窑生料成分的稳定.根据生

产实践,入窑生料成分应控制在:

TCaO78.5士

0.5,合格率大于75%,F20:

2.6～2.8,

合格率大于70,同时应充分利用现有的均化

库,提高生料均化的效果.保持入窑生料成分的

均匀性.

5.3提高煤粉质量

煤粉的细度和灰分对窑的长期安全运转有

极大影响,煤灰分商,煤粉太粗是造成窑结圈的

主要原因,要严把原煤进厂关,保证原煤灰分低

于25以下.同时要严格控制煤在储存,倒运和

粉磨过程中混入灰分.煤粉细度应控制在:

0.08

mm筛余4～6.

5.4稳定烧成系统热工制度,提高操作水平

稳定烧成系统的热工制度是防止窑结圈的

积极措旆之一,在操作上应做到”三稳一快”（即

稳定喂料,稳定风煤,稳定窑速,提高快转率）,合

理使用参数.具体有以下几点:

（1）要重视点火开窑的操作,点炉后必须平

衡好系统温度,使窑的投料时间与料量,窑速,温

度同步上升.

（2）操作人员应参照工艺参数有目的地进

行控制,特别是交接班后,要针对不同的条件保

持热工制度的稳定,不能一接班就盲目地调整,

变动,否则就会使系统紊乱.

（3）经常变化喷煤管的位置,改变火焰高温

区,使厚窑皮处不断受到冷热变化而掉落.同时,

可改变煤灰沉降区,使物料的熔融区相应变化而

不固定在某点或某区域.

（4）注意风,煤的合理匹配,加速风,媒混

（下转第48页）

lq予{（_,%

冶金矿山计与建设第3l卷第1期

效果良好,而且还贷能力很强.

7二期工程建设的必要性

我国属于贫铬国家,铬铁矿石储量仅占世界

储量的0.15.从已探明的铬铁矿床来看,矿床

规模小,分布零散,而且大部分屠低品位矿石.

根据国民经济钢铁发展的需要.有关专家目前正

呼吁政府加强我国对国内低品位铬铁矿资源的

开发研究,以缓解我国锫铁资源的不足,增强我

国铬铁矿石的自给能力.罗布莎铬铁矿二期工

程的建设,具有得天独厚的资源条件,铬铁矿石

储量相对较大,品位高,生产工艺简单,投资省,

建设周期短.见效快,同时市场前景看好.及时建

设可以充分发挥其资源优势,既符合国家建设形

势的需要,又使罗布莎矿一期生产持续稳定地发

展.如此对于国家,地方,企业均为有利之举.

论社会效益,罗布莎铬铁矿二期工程年产原

矿5万t,按130美元/t的进口价计算,每年可

为国家节约外汇支出650万美元.既节约了国家

的外汇,也为地方财政增加了收入,同时二期工

程还将继续发挥一期工程的社会效益;并且在新

的形势下,对国民经济发展,.九五”规划以及

2010年远景目标将起积极作用;对维持西藏自

治区的经济增长,带动周边地区的经济繁荣将作

出重要贡献.

综合以上论述,无论从目前利益出发.还是

长远的经济战略发展角度考虑,罗布莎铬铁矿

作为我国晟大的铬铁矿石生产基地,其二期工

程是值得和应该投资的建设项目.

收稿日期3.998u04

作者昊辉,长抄冶金设计研究院工程师;

410007湖南省长抄市劳动东路33号

（I-接第43页）

合,保证煤糨完成燃烧,火焰完整.要严防火焰分

散,形成长焰低温.

（5）控制一定的火焰长度.抓住黑影烧,保

持烧成带有足够的火力,相对提高窑尾温度,确

保物料预烧好.

6结语

（1）水泥回转窑常见的结圈包括前结圈和

后结圈,硫碱圈比较少见,其中后结圈发生的频

率较大.

（2）生料成分的影响,煤质的影响,窑头喂

煤不稳定,操作不当,热工制度不稳定等均可导

致水泥回转窑结圈.

（3）前结圈可通过变动火焰位置,采用慢烧

和急烧的方法加以解决}处理后结圈的常用方法

为热烧法和冷热交替烧圈法,对于上述两种方法

难以处理的后结圈,可采用窑炮法处理.

（4）合理选择生料配料方案,保持入窑生料

成分均匀稳定,提高煤粉质量,稳定烧成系统热

工制度,提高操作水平是预防水泥回转窑结圈的

有效途径.

收稿日期19981023

作者肖业位,长沙情金设计研究院工程师~410007

湖南省长抄市劳动东路33号.

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※行业动态※

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福建省长汀发现岩浆热液型金矿

福建省地矿部门最近在省内长汀县发现一

个岩浆热液型金矿化点,最高品位3.49g/t.

该矿点石英脉产干花岗岩体内,为岩浆冷缩

裂隙构造气成热液充填产物.矿化类型属金一

硫化物一石英构造,目前已发现l0条含金石英

脉（郑英）

’