干法回转窑后结圈的空烧处理研究

干法回转窑后结圈的空烧处理研究

董宇峰

新疆中泰托克逊能化公司绿色建材厂 838100

摘要：回转窑出现结圈情况，将给球团生产效率和品质带来不利影响。在了解回转窑结圈危害的基础上，结合干法回转窑后结圈案例对结圈原因展开了分析，在反复试验后提出了空烧方案，最终成功消除了结圈物，在保证回转窑安全运行的情况下实现连续生产目标，能够为处理回转窑后结圈提供有效方法。

关键词：干法回转窑；后结圈；空烧处理

引言：作为现代高炉综合炉料的重要组成部分，球团具有强度好、冶金性能佳等诸多特点，因此近年来使用量不断提升。在球团生产方面，采用回转窑能够实现连续、封闭运行，具有较强的原料适应性，可以保证产品品质稳定。但目前在干法回转窑运行的过程中，后结圈成为了阻碍高效低耗生产目标实现的重要因素，需要探究有效处理方法，保证回转窑高效、稳定运转。

1回转窑结圈危害分析

所谓的结圈，实际就是黏附在窑内耐火材料上的氧化球团，将构成环状物，导致窑内横截面积缩小。在回转窑运行过程中，形成窑圈首先将给热气流带来阻碍，导致窑内透气性下降，给火焰进入带来困难。随着后部温度的下降，将给生料预热、分解和煅烧带来不利影响，造成生产效率下降。其次，结圈将给热气流运行带来阻碍，为保证煅烧效果人员将增加给煤量，导致煤耗和热耗增加。再者，结圈后物料流同样会受阻，出现在圈后堆积的问题。随着窑圈重量的增加，将引发电机轴承、托轮等结构严重磨损，导致机电事故发生。此外，未能及时处理，窑圈厚度、纵向长度将逐渐增加，一旦掉下可能影响预分解窑系统的正常运转，需要停窑处理，以免导致窑内工况恶化，球团产量和质量下降^[1]。而频繁停机处理结圈，将造成耐火材料表面固溶体层随之脱落，耐火砖变薄，出现耐热性和抗磨性下降问题，影响球团质量的同时，造成结圈和损坏进入恶性循环状态。

2干法回转窑后结圈处理分析

2.1现象分析

某水泥厂干法水泥熟料生产线投产初期，回转窑过渡带44~47m位置出现后结圈情况，引发了窑尾漏料问题，造成大幅减产的同时，导致熟料品质下降。利用扫描仪对窑体进行测量，发现在72h内筒体的平均温度由298℃下降至164℃，最低温度按照1.9℃/h逐渐降低。按照生产计划，不能临时停窑处理。为保证热工制度稳定，需尽快提出有效处理措施尽快提高生产效率，保障产品品质。

2.2结圈原因

根据结圈机理可知，在活性石灰生产期间随着燃材料的变化，同时受热工制度和操作影响，局部会因物料过度粘结形成坚硬物料圈。而结圈划分为前结圈和后结圈，前者主要出现在烧成带和冷却带交接位置，主要是由于熟料和窑皮温差较大，导致带液相熟料覆盖到窑口窑皮上时出现黏结问题。后结圈多位于烧成带和过渡带之间，在生料部分成分率值过低或熟料部分率值过高的情况下，将引发窑内火焰过长问题^[2]。在熟料煅烧期间，液相黏度较大，将引起烧成带后方的浮窑皮增长、增厚，继而出现后结圈。为进一步确认结圈原因，对生料和熟料成分展开分析，发现熟料中氧化镁的含量偏高，平均能够达到3.6%。在熟料煅烧期间，氧化镁能够降低液相形成温度和黏度，从而降低液相表面张力，促进矿物形成。但氧化镁含量过高，将促使大量方镁石形成，引发烧成温度变窄、熟料安定性下降等问题，继而导致结圈现象发生。此外，氧化镁代替氧化钙反应，将导致熟料中的硅酸盐矿物减少，造成熟料强度下降。通过现场检测，发现熟料强度确实出现下降情况，与分析结果相符，因此能够确定结圈由熟料中氧化镁含量过高引起。

2.3处理过程

2.3.1初步处理

在回转窑结圈初期，可以通过调整引风机风箱翻板开合程度进行高温区调整，在火焰往复拉动的情况下防止局部温度过高，促使黏结性变差的结圈物脱落。基于这一思路，通过在窑喷煤管位置加装风翅改善燃烧条件，通过使风煤充分混合加快燃烧速度，适当缩短烧成带。但从效果来看，窑皮呈现出消退和增长交替变换状态，圈根始终维持750mm厚度。考虑到已经到达结圈中前期，需要采用急冷法进行处理，即依靠结圈物中渣相、玻璃相的热胀冷缩增强结构脆性，促使结圈物脱落。对熟料成分进行调整，使SM值处于2.5~2.55范围内，KH在0.89~0.90之间，减少液相量的同时，避免生料成分波动过大，以免熟料中氧化镁含量过高。将喂料量降至300t/h，并将窑速调整至3.9~4.0r/min，降低充填率的同时，加强通风。通过加大一次风机转速，提高出口压力，能够提高燃烧器风量风压，然后利用清洁器清理前端部结焦，保持较大火焰强度。在结圈位置温度提高后，将燃烧器退出，增加旋流风开度和加强煤粉燃烧，将火焰长度缩短。在沉落点变化后，使结圈位置温度降低。在保证不漏料的基础上，适当提高喂料量，经过1~2h冷烧后减料，重新热烧。经过反复进退约20cm，并配合调整风机压力和风挡板开度，每12h改变一次窑内温度，最终依然未能使结圈脱落。

2.3.2空烧处理

经过反复尝试后，发现由于燃烧器性能不同，通过调整风量、风压等方式给火焰将产生不同的影响。考虑到如果停窑清圈将严重制约产能，同时重新开火又会造成巨大能源浪费，为避免过度调整引发结圈加剧问题，经过共同研讨后，统一决定采用空烧处理方案。具体来讲，就是将喂煤量进一步下调，使窑尾位置的废气温度降低至450~500℃。与此同时，需要将尾部排风量从50%提升至80%，并将窑前一次风机开度从75%下调至45%。将窑速控制在1.1~1.5r/min范围内，同时将二次风温降至350~400℃。采用该方案由于喂料量较少，几乎使回转窑处于断料状态，能够有效加强窑内通风，使烧成带的高温区域向后移动。此时，火焰点将移动，达到结圈根部位置，能够将其烧垮。在实践操作中，为避免窑皮完整，不会因结圈掉落出现刷掉问题，需在断料后严格控制喂料量。为确保煤粉能够充分燃烧，需要在入窑前进行筛分，将筛余控制在3%以下，避免产生还原气氛。从方案实施效果来看，结圈物最终成功掉落，同时回转窑能够维持安全运转。

考虑到采用空烧处理方法依然存在一定风险，后续为预防后结圈发生，需要严格控制原燃材料各成分含量，确保入窑物料成分稳定，可以满足熟料煅烧要求。在工艺操作过程中，考虑到未能合理进行二、三次风配合也将导致窑内火焰过长，较早出现液相。而预热器内的温度较高，使生料保持较高分解率，将引发后结圈问题。针对这一情况，需要严格控制窑尾温度和分解炉出口温度，加强窑尾气体监测，发现还原气氛应安排每班对燃烧器端面结焦进行处理，确保火焰完整。此外，结圈区筒体温度过低，将导致过渡带快速结圈。结合实际情况，及时调整配料方案，并进行一次风压等参数调节，能够尽早消除结圈，避免后期面临结圈处理难题，同时确保熟料品质稳定。

结论：通过研究可以发现，原燃材料成分变化、操作条件不匹配等因素的存在都可能导致干法回转窑出现后结圈现象，未能及时处理将造成结圈根部稳固，单纯通过调整风量和火焰长度已经无法有效处理。而采用空烧处理方法，在严格控制喂料量的同时，对风量、风温等操作参数进行调整，能够使火焰点移动至结圈位置，最终促使结圈掉落。通过科学操作，能够保证回转窑安全、稳定运行，取得理想生产效果。

参考文献：

[1]刘军.钛铁矿回转窑直接还原生产实践[J].四川冶金,2021,43(04):48-51.

[2]李晓兵.回转窑结圈的原因分析及防治[J].河北冶金,2021(06):59-63.