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回转窑不同位置窑皮的形成原因?

2022-10-12 08:59:30 华球(中国)

回转窑不同位置窑皮的形成原因?

  窑皮在不该出现的位置出现,会导致局部阻力损失增大,影响窑内通风;造成出料不均,影响篦冷机稳定运行;窑后圈还有可能会产生窑尾“漏料”,影响系统稳定运行。那么回转窑不同位置窑皮可能会是什么原因引起的呢?

窑皮形成的根本原因是:窑内衬的温度低于液相凝固温度,同时物料温度大于液相形成温度。这样液相就会凝固,进而形成窑皮。当窑皮越来越厚的时候,就会形成结圈。


1. 窑口的“煤灰圈”和煤灰有关系吗?

虽然,我们称窑口的圈为煤灰圈,但实际和煤灰没有关系。

窑头圈的形成说白了就是在这个位置,熟料刚经历了烧成带,物料中还有大量液相;但是窑内衬的温度又比较低,即烟气的温度比较低。物料中的液相凝固,从而形成了圈。这和篦冷机固定端的“雪人”类似。

要想消除这个圈,需要提高此处物料的温度,让物料温度不要降低太快(比如将燃烧器头部向篦冷机端拉);或者需要提高烟气的温度,比如缩短火焰黑火头或者提高旋流能力。


2. 烧成带温度越高,窑皮越薄还是越厚?同理,烧成带砖的导热系数越小,窑皮越薄还是越厚?

烧成带所用砖的导热系数一般是最高的,为的就是好挂窑皮。

之前见过一个厂,在烧成带用导热系数很小的砖,原因是为了降低表面温度和散热。结果,窑皮非常不好挂上去,即使挂上也很容易掉落。

也就是说,导热系数越大的砖,砖的表面温度(窑内)越低,从而使烧成带物料产生的液相很容易冷凝下来,进而形成窑皮。在其它条件相同的情况下,砖的导热系数越大,窑皮越厚。

根据经验,当烧成带温度越高时,窑皮越薄;反之,烧成带温度越低,窑皮越厚。如下图所示,右侧为火焰温度越高;左侧为火焰温度最低。

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原因就是,在烧成带物料温度始终高于液相大量形成的温度~1250℃。当火焰温度升高时,在物料没有覆盖的窑皮处,窑皮会因温度升高而逐步“熔化”,从而越来越薄;同理,当火焰温度降低时,1340℃对应的等温线意味着更厚的窑皮。


3. 烧成带入口的“喇叭口”窑皮是什么原因?

这个位置窑皮产生的原因非常复杂。但从理论上看,都是由于液相提前出现引起的。烧成带的标志就是液相大量出现,然后C2S、CaO溶于液相生成C3S。在烧成带入口,本不该有大量液相出现,为何会出现圈呢?

由于烧成带入口位于烧成带和放热反应带交界处,放热反应使得物料温度升高。升高的物料温度有助于形成部分液相,但窑内称温度又不如烧成带那么高,使得该位置客观容易产生结圈[1]。此外,在液相大量形成前,总会有个位置开始形成液相。

哪些原因可能导致该位置物料液相提前出现呢?部分原因如下[1][2],最根本的还是燃烧器+生料/煤粉的波动+热工制度的波动。

① 入窑生料KH、SM低,物料不耐火→液相提前形成;

② 入窑煤粉灰分含量大,水分高,细度粗→火焰长,液相提前形成;

③ 燃烧器火焰过长,或者产生还原焰,物料液相提前形成→液相提前形成&火焰长;

④ 燃烧器问题,导致煤灰在此沉降→液相提前形成;

⑤ 热工制度不稳定:比如入窑分解率波动大、入窑生料组成波动大、入窑生料细度波动大等→液相提前形成;

⑥ 飞沙料大,影响了火焰的传热→液相提前形成;

⑦ 燃烧器火焰动量太高,在火焰末端区域形成回流区,未燃尽的燃料回流,然后粘结到壁面上→低温熔体,液相提前形成;

⑧ 窑速太慢,窑内填充率高,物料温度均匀性差→温度波动;

⑨ 过分追求产量,而预烧又不好,顶火逼烧等→温度波动。


4. 过渡带的窑皮:通常是由于硫、氯挥发并在此冷凝引起的

过渡带窑皮的形成原因一般来说都是由于熟料中的硫、氯在窑内挥发,然后在此位置冷凝引起的。

与热生料中的硫、氯含量相比,过渡带位置物料的硫、氯含量更高,而硫+氯都是低温熔体。除此,MgO也是低温熔体之一。

这些低温熔体形成了部分液相+低的窑内衬温度,容易在此位置形成窑皮。

硫含量主要受到了窑内通风的影响,此时首先考虑的就是窑内通风不好导致的。


5. 窑尾的窑皮:通常是由于分解炉燃料不完全燃烧引起

窑尾的窑皮,除了受到第4点影响外,还会受到分解炉燃料燃尽率的影响。当入窑热生料中有“火星”,或者使用替代燃料或者协同处置垃圾时,比较容易出现窑尾的窑皮。此时,首先要考虑的就是提高分解炉内燃料的燃尽率。





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