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技术丨新型干法窑投料前后的精细操作与控制

发布时间:2016-11-07   字号:【

  新型干法窑投料前后的精细操作与控制

  对预分解窑来说,升温投料一定要把握好以下几点:投料前烧成带和投料时分解炉出口气体的温度、投料时的窑速、投料量的大小和加料的幅度、窑尾排风机的风量等。

  1 投料前烧成带温度的控制

  投料前二、三次风温比正常时要低许多,特别是在使用质量差的煤粉时,若窑内火焰不加适当控制,易出现局部高温现象,投料后易出现烧成带窑衬呈暗红,窑头温度低,黑火头长,甚至出现煤粉不完全燃烧现象。严重时窑内煤粉不立即着火,片刻后又爆燃,即“闪燃现象”。

  分解炉开始喂煤后,煤粉燃烧所需的温度是依靠窑内高温气体提供,若窑内热气温度不足,就不能为分解炉煤粉完全燃烧提供足够的热量,炉内未燃尽的煤粉会被气流带入最下级旋风筒内继续燃烧,易造成该旋风筒堵塞。

  另外,当窑内出现“闪燃现象”时,预热器系统负压会产生较大幅度的波动,易造成投料后预热器内物料塌料和旋风筒堵塞;烧成带温度不足,投料生产后还容易“窜生料”。当烧成带温度不足时,可通过适当增加窑头喂煤;增大燃烧器旋流风阀门开度、适当减少系统排风量、适当增加一次风用量等措施,待烧成带温度正常后,方能进行投料操作。

  当使用煤质好,窑头燃烧器旋流风过大,系统排风量小,窑头喂煤量大时,则易形成烧成带温度过高,且窑头温度集中。透过看火镜,火焰白亮刺眼,窑衬白亮,这时很容易烧坏前窑衬,造成红窑事故。当出现上述现象时,应立即较大幅度减少窑头喂煤,增加系统排风量,根据情况适当减少一次风量,调整内外风比例,加大外风,减少内风,待烧成带温度、亮度适中,窑尾及预热器温度适当后,再进行投料操作。 

  2 投料时,分解炉出口气体的温度的控制

  投料前分解炉喂煤量一般控制在正常水平的20%30%,炉内煤粉着火燃烧温度由窑内高温气体提供,燃烧所需氧气主要由三次风提供。煤粉燃烧后分解炉内温度逐渐上升,当分解炉出口气体温度或最低级旋风筒出口气体温度上升到某一温度时,就应投料。投料时分解炉出口气体的温度我们称为“投料温度”,此温度比正常生产时分解炉出口气体的温度低,这有几方面的原因:

  1)开始投料后,生料从均化库下计量仓卸出,经输送设备、预热器、旋风筒,到分解炉,尚需要一段时间(约56min)。在这段时间内,分解炉温度是不断升高的,若“投料温度”与正常生产时炉出口温度相近,在投料后,当物料到达分解炉时,炉内温度会高出正常温度许多。

  2)喂料量是由0逐渐增加到设定喂料量的,因卸料阀是由关闭状态逐渐增大到设定喂料量对应的某一阀门开度的,所以首先进入炉内的物料要比设定的喂料量低(这一时间段较短),若此时窑内温度太高,会造成发粘的物料未入窑先堵在最低级旋风筒。

  须指出,投料时,若炉温不断升高,已接近或超过正常生产时的炉温,且上升速度较快,应立即减少分解炉喂煤量,而不应通过增加喂煤量来降低炉出口气体温度。因为喂入炉内的煤粉是以气力输送装置送至炉内的,运动速度快,生料从计量仓卸出到达分解炉所需时间要比煤粉从煤粉仓卸出到达分解炉所需时间要长得多,一般前者是后者的几十倍。

  3)冷窑升温时间相对较长,头煤燃烧后煤灰留在窑内,特别是窑内大面积换耐火砖后,需要较长时间升温,这时带入窑内的煤灰是不能被忽视的问题。煤灰的掺入使出窑熟料KH降低,SM降低,IM升高,煤灰量大时料子特别易烧,往往会出现窑内物料结成软而粘的大块,大块在窑内的翻滚中不断粘结变大,严重时会产生“烧流”现象。其掉落在篦冷机后易堵塞前端箆板,堆“雪人”,造成前端箆床工作电流大等。

  因此,投料后有意将投料温度控制低一些,其目的是有意放一些入窑物料分解率低的物料到窑内,使这些物料中一部分硅酸盐分解反应在窑内完成,相当于减少了物料在窑内烧成带停留的时间,若操作得当,在窑内大量煤灰的影响下头股物料仍能达到正常煅烧状态。但应注意低炉温控制时间一般较短,以后要及时恢复炉温,否则会造成“窜料”。 

  3 投料时窑速的控制

  投料后在窑系统正常情况下,保持较快窑速,使炽热的熟料尽快出窑,对提高二、三次风温、防止窑内低温长焰、防止结长副窑皮和防止窑尾烟室结皮有利。二次风温的提高对投料后烧成带补挂窑皮有利;三次风温的提高能够有效改善分解炉内煤粉燃烧环境,防止炉内煤粉的不完全燃烧。

  炉内煤粉燃烧状况变好,为进一步增加喂料量创造了条件。但投料后喂料量相对正常喂料量少,喂料量、喂煤量相对波动较大。物料在预热器、分解炉内分散及与热气体换热效果较差。窑、预热器、篦冷机系统压力温度相对波动较大,操作控制比正常生产要困难一些,所以以较快窑速运行时,应注意监控窑尾烟室温度、分解炉出口气体温度、主机电流等参数的变化趋势。

  若窑内温度有下降趋势时,应适当降低窑速,加强窑内煅烧,以保证出窑熟料质量的合格。针对2500t/d预分解窑,投料时窑速控制在2.2r/min较为适宜。 

  4 喂料量的大小

  料前分解炉炉壁衬料温度较低,三次风温低,若起步投料量大,物料在炉内分解时,吸收热量较大,更不利于炉内煤粉的燃烧,炉温波动大,会造成炉内煤粉不完全燃烧。例如某2500t/d水泥厂,冷窑点火升温投料,起步投料100t/h,但因该厂使用煤粉质量差,投料后虽然分解炉喂煤量不断增加,但炉出口气体温度出现了不升反降的现象,被迫止料,重新起步投料量改为70t/h,才再未出现此情况。一般情况下,冷窑点火升温投料的起步喂料量约为正常投料量的40%50%,当然这与分解炉结构、炉燃烧器型式、安装位置、煤质、料子成分等有关。 

  5 投料时系统的排风量控制

  1)在满足烧成温度的条件下,投料前及投料时,适当的系统排风量,对加强预热器及分解炉的预热,以及对生料在预热器内与高温气体进行换热,和对稳定分解炉内煤粉燃烧和碳酸盐分解有利。

  2)预分解窑和传统窑比较,增加了分解炉以及与窑炉相匹配的预热器,这使主排风机用风量与传统窑有较大差别。对某一具体型式、规格的预热器系统来说,各级旋风筒进、出口气体流量、流速有一定范围要求。若偏离此范围,则影响旋风筒连接管道内生料与热气的换热效率,影响旋风筒的分离效率。若旋风筒出口风量小,该旋风筒上方的生料部分会短路,直接塌落在该旋风筒内,引起预热器系统塌料。

  各级旋风筒的分离效率与其进口风量有密切关系,风量过低,则气体流速低,物料在旋风筒内所受离心力小,不仅影响该旋风筒分离效率,而且使整个预热器系统物料与热气体的换热、分离处于紊乱状态。但这并不是说预热器系统排风量越大越好,若排风量过大,系统压损大,主排风机电耗急剧增大,废气温度高,系统热耗大,而且加重了降温设备、窑尾收尘器的负担。在旋风筒因气体风速过高,已收集的料粉会被高速气流重新带入气流中,反而造成旋风筒分离效率下降。

  对分解炉而言,一般都是经过冷模试验,对其截面风速、缩口处气体、进出口气体流速,以及物料、气体在炉内停留时间等均有要求,若通过炉内气体量偏离设计值过大,会对分解炉的温度场、浓度场、速度场产生较大影响。因此,投料时主排风机排风量应与设计值相近。

  6 投料后的加料幅度及加料至正常喂料量的时间

  投料后每次增加生料喂料量的幅度一般为正常喂料量的5%左右。增加喂料量的幅度不应过大,以免引起预热器系统塌料或分解炉、预热器内温度、压力产生较大波动,但可适当提高加料频率,以及缩短窑系统过低喂料量运行时间。应注意的是,当喂料量达到正常喂料量的85%左右时,应保持此喂料量稳定30min左右。

  分解炉内煤粉燃烧速度受其化学反应速度控制。当窑喂料量达到正常生产的85%时,虽然热熟料已进入冷却机,但窑、分解炉、预热器、冷却机内部衬料及气体温度与正常生产时相比还有差别。若从投料到喂料量达到正常的时间过短,炉内煤粉燃烧反应因环境温度不足,其燃烧反应速度慢,产生的热量不足以补偿正常喂料时生料中碳酸盐分解吸收的热量,造成煤粉不完全燃烧。

  虽然这时分解炉喂料量已不少,但炉温却不断下降,炉内煤粉不完全燃烧现象加剧,若不及时扭转这种局面会造成窑内物料因预热不足而跑生料,或造成炉内大量未燃尽煤粉在最下级旋风筒继续燃烧而引起旋风筒堵塞。 一般冷窑升温投料后2h左右,喂料量可加至正常水平。

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