预分解窑结皮的原因和机理

预分解窑结皮的原因和机TheponywasrevisedinJanuary2021预分解窑结皮的原和机结皮是指生料粉与窑气中有害组分所形成的粘附在窑尾系统内壁的层状物。预分解窑最易发生结皮的部位是窑尾烟室、下料斜坡、窑尾缩口、最低两级筒的下料管、分解炉内等处。结皮使通风通道的有效截面积减小，阻力相应增大，影响系统通风，使主排风机拉风加大。结皮增厚或塌落时，还容易发生堵塞。结皮机理结皮的原因，是湿液薄膜表面张力作用下的熔融粘结，作用在表面上的吸力造成的表面粘结及纤维状或网状物质的交织作用造成的粘结。由于窑气中的碱、氯、硫等有害组分在窑尾及预热器和分解炉中冷凝时，会使最低共熔温度降低，因此窑气中的碱、氯、硫等凝聚时，会以熔态的形式沉降下来，并与入窑物料和窑内粉尘一起构成粘聚性物质，而这种在生料颗粒上形成的液相物质薄膜，会阻碍生料颗粒的流动，从而造成结皮甚至堵塞。引起预分解窑结皮的因素如下：1）系统中有害组分（碱、氯、硫等）的循环富集。这是形成结皮的重要条件。从原燃料中引入系统的碱、氯、硫等有害组分，在生料通过窑的高温带时会挥发出现，并随着窑气向窑尾运动。挥发出来的有害组分到达窑尾温度较低的区域时，便会以熔态的形式冷凝下来，使生料在煅烧过程中液相开始出现的温度降低而有利于结皮的形成。窑内的这种有害组分是导致结皮中间相形成的重要因素。2）局部温度过高，这是形成结皮的关键因素。系统中如果产生局部高温，一方面促进生料和燃料中有害组分的挥发及冷凝循环；另一方面也可能使液相出现，把生料粘附在衬料的内壁而形成结皮。局部温度过高，这是形成结皮的关键因素。产生局部高温的原因，至少有如下几个：煤粉的不完全燃烧。窑头或分解炉中的煤粉由于多种原因燃烧不完全时，就可能到窑尾或低级旋风筒中去燃烧，从而产生局部高温。喂料量不稳时，很容易打乱预热器、分解炉和窑的正常工作。由于操作具有滞后的特点，有时跟不上喂料的变化，加减煤不及时，甚至出现短期断料也不能及时减煤，因此很容易因料小出现系统温度偏高，而造成结皮。由于回灰量小，在生料均化库中不容易被混合均匀，从而造成入窑生料成分的波动。当预热器漏进冷风与热物料接触，很容易使热物料冷凝而粘附在系统的内壁而产生结皮。2?挥发性组分的来源。窑系统的废气中含有大量的挥发性组分，主要是碱、氯、硫。1）碱的来源。碱主要来源于原料，尤其是粘土。2）硫的来源。燃料中带入的硫通常较原料中多。使用较多的燃料是煤。煤中通常含有C、H、0、N、S等元素。煤中的硫通常有三种存在形式：有机硫、硫化物中的硫、硫酸盐中的硫。存在于硫酸盐中的硫不具有可燃性，在高温下，一部分会分解生成含硫化合物，而大部分留在灰分中。3）氯的来源。氯主要来自水溶性碱的氯化物，即通常以KCl、NaCl的形式存在于原料内。3防止结皮的措施由于结皮影响系统的通风，使阻力增大，这不仅使能耗上升，而且结皮严重造成堵塞时，有时被迫停窑处理，不利于水泥产质量的提高。预防结皮具有重要意义。现将防止结皮的措施简介如下：1）减少或避免使用高硫和高氯的原料，这是减少结皮的前提。2）如过量的硫和氯难以避免，建议丢弃一部分窑灰，以减少有害组分的循环。3）采用旁路放风系统，即将回转窑窑尾高温烟气在预热器前从“旁路”中分离出一部分，与冷风混合，使以气相形态存在的“挥发物”冷凝在飞灰上，由收尘器将此飞灰收捕下来排出窑系统，以减少有害组分的循环。4）避免使用高灰分及灰分熔点低的煤。预分解系统结皮原因分析和处理一般认为：结皮的产生与所用原料、燃料的成分，系统温度的变化，系统通风的情况，设备运转的情况以及 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 操作因素有关。下面结合一些的具体情况，通过对预热器各级旋风筒中原、燃料中有害元素的分析，以及设备状况，工艺操作等有关因素，对结皮形成的原因进行分析以及相应的处理方法。1.有害元素的影响有害元素主要包括硫、碱、氯等，它们是形成结皮的一个很重要的因素，煤炭作为目前水泥窑的主要燃料，是有害元素硫的一个重要来源，煤燃烧的大部分硫进入烟气中，烟气中带有大量的CaO生料粉，它在煅烧过程中与K20、Na2O和S03发生反应，生成各种硫酸盐物质，主要是K2S04、2CaS04・K2SO4、K2SO4・H2O,，这些硫酸盐属于低熔点化合物，它们会粘附在器壁表面，使粘度增加，流动性减小，久而久之形成结皮。消除有害元素的影响主要是控制硫、碱的摩尔比，硫碱的摩尔比过高或过低都易形成结皮。即使硫、碱含量均较高，只要硫碱比在控制范围之内，对结皮也产生不了太大影响，因为原燃料中的大部分硫、碱可以中和在熟料中被带出。经过分解后的物料进入回转窑后，在烧成带温度极高的情况下，使K2SO4分解成气态的K2O和SO3，挥发进入循环气流。这些物质通过三次风管和窑返回到预热器中，在遇到低温时又生成成固相或液相化合物，附着在物料上被带回窑中，只有少部分热量和粉尘被排出，如此反复形成了预热器与回转窑中的碱循环。在新型干法水泥生产线中，由于原、燃料中的氯化物在窑内烧成挥发，并随窑内气体进入预分解系统，在此遇到较低温度而凝结于器壁表面，从而使回旋中的物料发粘，流动性变差，附着于壁，累积而形成结皮，附着在物料上的部分氯又进入窑内煅烧，一部分挥发形成气态进入循环气流，这样就形成了氯化物的循环。试验经验表明：当原燃料中氯含量超过%时就容易形成结皮，这是由于氯所形成的化合物均为低熔点化合物，由于往复循环、累积，而不能被排出，形成较为牢固的结皮成分，若结皮严重时，该因素的影响不可忽略。工艺操作的影响煤的控制煤的投入过程不均匀，增量或减量幅度过大，易使煤不完全燃烧，其一可能导致局部形成还原气氛，其二部分没有燃尽的煤粒附着在设备壁上继续燃烧，易产生局部高温而形成结皮。目前，在各水泥厂使用的气体分析仪是一种能反映煤炭是否燃烧完全的一种装置，当气体分析仪检测到CO浓度超过控制值时，为保护电收尘的安全，就会联锁停窑。煤的细度、水分亦影响结皮。煤粉中保持的水分可以促进燃烧，但是过量时会阻燃，使火焰伸长，烧成温度降低。煤的细度应严格控制，粗煤粉会使火焰黑火头变长，燃尽时间长，未燃烬的煤粉易掉到熟料中产生还原气氛，引起熟料结块，窑内结圈,从而引起系统通风不良,导致煤燃烧不完全，S03含量上升,为结皮的形成创造了条件。喂料的控制喂料不均，波动范围比较大时也易形成结皮。实际喂料量经常在设定值处上下波动，当其波动较大时，生料预热不好，分解率低，进入窑后，必然增加窑的热负荷，导致窑头用煤量增加，这样就会造成喂煤量时而大时而小，喂煤不稳定，导致预热器内的温度波动较大。煤的喂入量大时使预热器内部温度高或窑内火焰长时，造成高温带后移，而使预热器中的温度上升，导致一些低熔点化合物在预热器及窑尾处形成，粘附于器壁上而形成结皮。系统的通风生产操作中，在稳定入窑生料和窑炉用煤量的比例后，还要调整好系统风量，分解炉的用风量以炉内形成料、煤能充分悬浮混合为均衡稳定的涡旋为基准。若三次风的量偏小，则影响炉内煤粉的燃烧和物料的分解；三次风量过大，易造成窑内通风不良，甚至造成窑尾缩口处因风速低而塌料。在操作上要根据窑炉内煤粉燃烧情况，保持窑尾上升烟道和三次风管的阻力平衡。窑尾空气过剩系数控制在左右，分解炉的过剩空气系数控制在以内，比较理想，但系统的总风量以保证煤粉的完全燃烧为依据。在操作过程中，过量通风虽然对磨机操作有一定的好处，但使预热器出口温度增高，热量流失多，热耗增加。在正常情况下为维持热工平衡，用煤量应保持相对的稳定。分解炉所用燃烧空气主要来自三次风和窑内排出的热烟气。如通风过大，容易造成分解炉内部压力增大（负压），煤粉不完全燃烧，被带到窑尾的烟道上部，与窑尾热烟气接触继续燃烧，这样就使得烟道上部温度过高，使经过此处的气流中的成分易形成低熔点化合物，粘在物料上，附着于壁而形成结皮。设备状态的影响1）燃烧器磨损，导致燃料不完全燃烧而产生一系列的影响；2）投料量设定后，仔细检查计量装置计量是否准确，下料是否均匀；3）检查排风机风叶的磨损情况，如供风不足可能是磨损比较严重，这样就使相同转速提供的风量小，局部造成还原气氛；4）耐火材料内表面不平滑，有台阶；5）密封不严，掺入冷风，会造成物料急冷而粘附于壁形成结皮。预防结皮的措施1）控制好生料和出磨煤的细度；2）确保通风良好，原燃料中有害成分不合理时尽早发现，及时采取措施，合理搭配；3）如果结皮中有氯元素时，应分析原燃料中氯的含量，原燃料中局部氯含量超标时，为保证原料利用率应进行合理搭配，使含量高和含量低的混合，均化平衡保证达标后再用。氯是一种顽固成分，一旦进入预热器一直循环挥发不出来。如果某一时间段循环气流超标，可暂时采用旁路放风，以降低其含量；4）原料在换堆时难免会使成分产生一定波动，主要表现在率值。这时应该有意识地进行调整，在调整生料时，应根据烧成情况适当调整煤投入量。在整个生产过程煤的投入量及速度一定要与生料的投入量及速度相对应，特别是在提料过程中尤其要重视；5）如果窑控制的好，可使硫的挥发系数减小，并能减小还原气氛的产生机会，挥发不出来的硫也会被熟料带走，减少了循环气流中的SO3；6）当发现经常有结皮现像产生，且情况比较严重时，可考虑更换衬料的品种，可以使用抗结皮的碳化硅浇注料。7）保证耐火材料及设备内壁光滑，防止粘料堵塞。8）采用高低碱石灰石合理搭配使用，控制碱含量；9）添置氯检测设备，对原料中的氯含量进行测定，一旦发现有氯超标现象尽早采取措施。同时避免频繁的开点检门，加强法兰等部位的密封，以防漏入冷风。窑外分解窑窑尾系统的结皮积料的防治结皮是高温物料在烟室、上升管道、各级（主要为三、四级）旋风筒锥体内壁上粘结的一层层硬皮，严重的地方呈圈状缩口。阻碍了物料的正常运行，粘结和烧熔交替，使皮层数量和厚度渐渐增加，影响窑内通风、改变了预热器内物料与气流的运行速度和方向，最后甚至导致堵塞。造成这种现象的主要原因有三：（1）回灰的影响电收尘（含增湿塔）收下来的物料，已经经过高温物理化学反应，这种物料重新进入预热器时，很容易造成物料及早分解，提前出现液相，来不及到达窑内，在预热器内形成熔融状态，粘附在旋风筒内壁上，形成结皮，严重时导致堵塞。这种情况主要在窑尾系统温度偏高，回灰掺入不均匀或掺入量过大时发生。因此，那些旋风收尘器收尘效率不高，电收尘收下回灰又未进生料储存均化系统，而直接从提升泵等入窑的，或回灰掺入时没有稳料计量设施或此类设施失灵的生产线，更应加强操作，防止高温。同时也很有必要对回灰掺入系统进行调整和改造。提高系统旋风筒特别是顶级旋风收尘器收尘效率，降低进电收尘的粉尘含量，以减少回灰。（2）有害元素的影响原燃料中有害元素K、Na、Cl、S等含量高时，大量出现的碱便会从烧成带高温区挥发出来，进入气相与其它组分发生反应，首先与氯和二氧化硫反应，随气流带至窑尾系统，温度降低后，以硫酸盐和氯化物的形态冷凝在原料上。这种沉淀物在较低温度下出现熔融相，形成微细熔体，然后发生固体颗粒的固结。它们通过多次高温挥发，低温凝聚循环和附着作用，粘附在预热器、分解炉及联接管道内形成结皮，若处理不及时，继续循环粘附，最终导致堵塞。3）局部高温造成结皮预分解系统温度偏高，而导致结皮的因素较多。如料流波动；煤粉因不完全燃烧进入预热器产生二次燃烧；系统操作不稳定等都会导致局部温度偏高，使液相提前出现，形成粘聚性物质结皮。料流忽大忽小，很容易打乱预热器、分解炉及窑的正常工作。而操作上往往滞后，跟不上料流的变化，加减煤不及时，甚至出现短时间断料，不能及时减煤，导致因料少系统温度偏高，造成结皮，堵塞。点火时由于煤粉在窑内或分解炉内燃烧不完全，一部分跑到预热器内附着在锥体和下料管上，温度升高时着火，形成局部高温。操作上，片面强调入窑分解率，分解炉用煤量过大，两把火比例失调，造成炉内温度偏高，过早出现液相，加之炉内物料切线速度高，离心力较大，很容易造成熔融物附着在炉壁上，形成炉内结皮；由于物料在分解炉内的停留时间极短，过量的煤粉在炉内来不及燃烧，被带至四级旋风筒形成二次燃烧，导致旋风筒内温度过高结皮。