石灰竖窑结瘤的原因及处理

石灰竖窑结瘤的原因及处理 董志永 3 摘 要 文中分析了凌源钢铁公司1号80m气烧石灰竖窑结瘤的原因,提出处理炉瘤的方法及预防措施。 关键词 竖窑结瘤 原因 处理 Reason and Solution to Scaffold in Lime Shaft Kiln Dong Zhiyong (Lingyuan Iron & Steel Company) Abstract The analysis on the reasons for scaffolds in No.1 380mair-burning lime shaft kiln in Lingyuan Iron & Steel Company has been provided in this paper and the solutions and countermeasures against scaffolds have also been put forward herein. Keywords scaffold in shaft kiln reason solution 1 前 言 3 凌源钢铁公司两座80m气烧石灰竖窑于1990年初砌筑,1992年6月正式运行投产。主要以焦、高炉混合煤气为燃料,其中,焦炉煤气占5%左右,1995年炉衬已到末期,耐火砖变薄,粘性降低,崩料、结瘤现象频繁出现,一般结瘤处理过程中,炉况波动3,10天,既影响产量又影响石灰质量。为减少竖窑结瘤,保证炉况顺行,对1号石灰竖窑1995年12月份的一次严重结瘤的原因进行了分析,提出了预防竖窑结瘤的主要措施。 2 结瘤的原因 2.1 石灰石化学成分不稳定 凌源钢铁公司石灰竖窑所用的石灰石,都来自当地农民开采的小矿,由十几个厂家供货,并且没有石灰石筛分设备,混入的泥土等杂质较多,化学成分波动大,石灰石中MgO含量偏高,80%都是高镁石灰石,石灰石中的平均化学成分见表1。 石灰石的CaO含量波动的范围比较大,一般在35%,53%之间,有时石灰石中AlO还出现偏高的现象。 23 表1 石灰竖窑所用石灰石平均化学成分 化学成份项目 CaO MgO SiO 2 含量/% 46.3 11.2 1.16 2.1.1 石灰石中SiO含量高 2 纯SiO的熔点高达1713?，但在700,800?时固体状态就能同CaO、2 MgO等碱性氧化物反应。SiO在石灰石中分布越均匀,与碱性氧化物中和2 反应进行得越快越完全。SiO与CaO、MgO的反应式如下: 2. CaO+SiO=CaOSiO 22. 3CaO+2SiO=3CaO2SiO 22. 3CaO+SiO=3CaOSiO 22. 2CaO+SiO=2CaOSiO 22. MgO+SiO=MgOSiO 22 SiO很容易与CaO、MgO发生反应,所以含SiO高的石灰石在煅烧的22 过程内部已发生化学反应,形成石灰间粘结在一起,严重时与炉衬砖粘结在一起而形成炉瘤,特别是炉役后期,耐火砖层变薄,粘性降低更易发生化学反应而形成炉瘤。SiO与CaO反应生成的产物熔点都比较2.高,2CaOSiO的熔点高达2130?,所以形成的炉瘤比较硬,比较难熔。 2 2.1.2 石灰石中AlO含量高 23 CaO与AlO在500,900?之间就可以发生反应,到1000?时反应行23.很快,首先生成的是CaOAlO,随着温度的升高与过量的CaO反应生成23...3CaOAlO，使石灰石活性降低,当有CaOFeO存在时,3CaOAlO还与232323...CaOFeO反应,生成3CaOAlOFeO,由于其熔点较低,在熔烧带容易形成232323 液相,附着在石灰的表面上,使石灰与石灰及炉衬砖粘结在一起而形成炉瘤。 2.1.3 石灰石中MgCO含量高 3 由于MgCO的分解速度要比CaCO低得多,含MgCO较高的石灰石的分333 解反应是分两阶段进行的,首先分解的是MgCO,然后再分解CaCO。因此,33在加热至CaCO分解温度时,石灰石中的MgCO分解出来的MgO已失去活33 性,并大部分熔化附着在石灰石及石灰的表面上,阻止了部分石灰石的正常分解,并形成结砣,严重时形成炉瘤。 2.2 石灰石粒度不均匀。 3 凌钢80m竖窑设计石灰石粒度范围为40,80mm,正负偏差允许5%,但实际石灰石的粒度情况见表2。 表2 石灰石的实际粒度情况 粒度级别/mm ?10 10,40 40,80 ?80 比重/% 18 10 60 12 从表2可以看出,石灰石的粒度明显不均匀,只有60%能达到设计粒度要求,粒度不均匀,出现大、中、小三个级别的石灰石堆积在一起,碎石串缝的现象,气孔率明显降低,从而造成竖窑料柱透气性降低,煅烧的过程中破坏了气流的合理均匀分布,局部出现偏火,在相同时间同等煤气量、风量的配比条件下,有的部分出现过烧,有的部分出现生烧,过烧的部分与耐火炉衬砖粘结在一起,时间久了结成炉瘤。 2.3 侧风与煤气配比大 凌钢石灰竖窑风量与煤气量的调节配比是通过人工手动蝶阀的开启来实现的,焦炉煤气的配比和煤气的热值波动较大,有时煤气热值和焦炉 煤气配比突然发生变化,很难在仪表上反映出来,操作工未能及时准确迅速的调节煤气量和风量,致使侧风与煤气配比不当,而石灰石形成欠烧或过烧,过烧严重时便与炉衬砖粘结在一起而形成炉瘤。 3 石灰竖窑结瘤的部位 此次1号石灰竖窑结瘤的主要部位是焙烧带的中、上部和预热带的底部,面积比较大,环绕整个炉衬砖一周,炉瘤的高度平均为0.7m左右,最高的部位在竖窑的北侧1.1m左右处,最低的在南侧,0.3m处,结瘤的平均厚度为120mm,最厚的是竖窑的北侧达到200mm,最薄的是竖窑的西南侧只有95mm,炉瘤薄厚不均的主要原因是竖窑窑顶没有布料装置,用小车上料,直接倒入窑内,往北侧偏料,所以料柱的北侧透气性较差,以及泥土和碎石较多,形成的炉瘤也较多。结瘤的部位详细情况见图1。 图1 1号石灰竖窑结瘤部位图 4 竖窑炉瘤的化学成分 对凌钢1号竖窑结瘤的炉瘤化学成分进行了分析,其结果见表3。 表3 竖窑炉瘤化学成分 成分项目 CaO MgO SiO AlO 223 含量/% 71.2 18.5 4.6 5.38 5 竖窑炉瘤的处理 凌钢1号竖窑炉瘤的处理采取如下步聚: 3 第一步:切断煤气,吹冷风凉炉,冷风流量5000m/h,直至煅烧带温度降至300?。 第二步:拿掉煤气烧嘴,从烧嘴孔向窑内结瘤部位喷稀盐酸雾20min,再让其粉化1h。 第三步:从烧嘴孔向窑内结瘤部位喷高压水蒸汽40min,然后自然粉化2h,如未粉化,脱落彻底,可重复第二、三步。 第四步:打开圆盘出灰机下料口孔,用橇子将大块炉瘤处理成小块,至能从下料口通过为止。 6 预防竖窑结瘤的措施 (1)加强石灰石筛分系统检查,严格要求炉粒度保证在40,80mm之间。 (2)减少石灰石供货厂家,定点供应,使石灰石化学成分均匀稳定,CaO含量达到48%以上,SiO含量小于0.5%,MgO含量小于6%。 2 (3)对煤气采取计划性使用,统一平衡,统一配比,固定热值。 (4)加强设备维护和点检工作,减少不必要的停窑。 (5)合理控制三带温度,避免炉况大幅度波动。 (6)提高操作人员的技术水平,推行根据炉内火焰来调节风、气量的配比,保证竖窑稳定顺行。 7 结 语 (1)石灰竖窑结瘤的原因主要有三个,即石灰石化学成分不稳定,粒度不均匀,煤气与侧风的配比不当。 (2)对竖窑炉瘤应该及时处理,防止进一步扩大。 (3)在生产实践中应切实采取有利措施预防竖窑结瘤。 联系人:董志永,助理工程师,辽宁(122504)凌源钢铁公司白云石厂技术 科 作者单位:凌源钢铁公司 参考文献 1 刘世洲等.冶金石灰.沈阳:东北工学院出版社,1992