水泥厂生产过程中异常窑况的分析及处理汇总

异常窑况的分析及处理

预分解窑在生产过程中由于原材料、燃料的变化，或者设备故障及操作失误等原因，引起窑外分解窑的生产受阻或波动，使整个操作系统难以控制，造成不同的异常窑况。

针对不同的异常窑况需要分析其产生的原因采取合理有效的措施进行解决，这一过程就是异常窑况的分析及处理。有时这一过程是需要反复多次，方能将异常窑况扭转。在实际生产中，要认真分析问题产生的原因，并果断处理，不断总结经验，提高操作水平。

预分解窑系统结皮、堵塞

预分解窑在生产过程中，人窑物料的碳酸盐分解率基本达90%以上，才能满足窑内烧成的要求。物料的分解烧成过程实际上是一个复杂的物理、化学反应过程，其中一些成分黏结在预热器、分解炉的管壁上，形成结皮而造成堵塞。

一、结皮

结皮是物料在预分解窑的预热器、分解炉等管道内壁上，逐步分层黏挂，形成疏松多孔的尾状覆盖物，多发部位是窑尾下料斜坡，缩口上、下部，以及旋风预热器的锥体部位。一般认为结皮的发生与所用的原料、燃料及预分解窑各处温度变化有关，下面就此相关的几个原因进行分析。

1、原燃材料中的有害成分的影响

在预分解窑生产中，原燃材料中的有害成分主要指硫、氯、碱，

生料和熟料中的碱主要源于黏土质原料及泥灰质的石灰岩和燃料，硫和氯化物主要由黏土质原料和燃料带入。

由生料及燃料带入系统中碱、氯、硫的化合物，在窑内高温下逐步挥发，挥发出来的碱、氯、硫以气相的形式与窑气混合在一起，通过缩口后，被带到预热器内，当它们与生料在一定的温度范围内相遇时，这些挥发物可被冷凝在生料表面上。冷凝的碱、氯、硫随生料又重新回到窑内，造成系统内这些有害成分的往复遁环，逐渐积聚。这些碱、氯、硫组成的化合物溶点较低，当它在系统内循环时，凝聚于生料颗粒表面上，使生料表面的化学成分改变，当这些物料处于较高温度下，其表面首先开始熔化，产生液相，生成部分低熔化合物。这些化合物与温度较低的设备或管道壁接触时，便可能黏结在上面，如果碱、氯、硫含量较多而温度又较高，生成的液相多而黏，则使料粉层层黏挂，愈结愈厚，形成结成。

2、燃料煤的机械不完全燃烧的影响

煤的机械不完全燃烧为预分解窑系统内结皮范围的扩大提供了条件，造成煤的不完全燃烧主要原因是煤粉太粗、燃烧速度慢，空气量不足及操作不当等，在该燃烧区域内燃料燃烧不完全，而在其它区域继续燃烧，从而使系统内煤燃烧区域发生变化，导致了系统内温度布局的不稳定。随着温度区域的变化，结皮部位也就随之改变，特别是预热器系统里的旋风筒收缩部位，由于物料在碱、氯、硫的作用下表面熔化，其黏性增加，在与筒壁接触时形成结皮。所以在预分窑生产时，煤流的稳定、煤质的稳定是非常关键的，它是关系到系统稳定

的首要前提。

3、漏风的影响

预分解窑的预热器系统处在高负压状态下工作，密封工作的好坏直接影响到煤的燃烧、温度的稳定，而结皮与煤、燃烧、温度等因素相关。漏风能在瞬间使物料在碱、氯、硫的作用下表面的熔化部分凝固，在漏风的周围形成结皮，该处结皮厚且强度高。

二、堵塞

预热器系统的堵塞在大多数生产线上都存在，造成的原因很多，造成的堵塞程度也不同，给预热器系统正常工作带来不利，使回转窑生产中断。

1、堵塞的原因

就预热器系统中，窑外分解窑采用旋风筒原理完成物料换热、分离，粉状物料经过各级旋风筒时被加热，从而完成加热、分解等一系列物理、化学过程。当物料被加热到一定温度时，物料本身将发生变化，特别是分解炉中加入的燃料占燃料总量的55%~60%，煤粉在燃烧过程中放出大量热量，物料在高温状态中的性能发生变化。如产生黏性，黏结在旋风筒壁面上，或者物料结团、结块等，它们在通过旋风筒下锥体和管道时最容易出现结皮、滞留和堵塞。

当高温物料表面与其他低熔点成分物质（钠、钾、氯、硫）在高速气流中相遇时，其物料的表面就会产生液相，使物料的表面具有黏性，而黏结其他物料，越黏越多，就出现结团。当这种表面具有黏性的物料与壁面接触时，可使物料表面液相降温，而附着在壁面上，形

成锥体结皮或下料管道结皮现象，这样就减小了物料通过面积，物料通过能力降低或受阻。

通过以上分析，说明物料中碱、氯、硫这些低熔点的物质，在生产过程中不易控制，是造成堵塞的原因。局部高温或者系统内温度的升高，则与煤量的控制分不开，是加速物物表面形成液相的原因之一。所以说，物料中的有害物质的含量、温度的高低是造成预热器工况波动的主要原因，也是堵塞的主要原因。

在预分解窑生产中，生料、燃料中带进系统的氯、碱、硫在窑内高温区挥发，在预热器内随气流向上运动，温度也随之下降，并冷凝下来，随生料重新回到窑内，这样形成一个循环富集的过程。在硫酸钾、硫酸钙和氯化钾多组分系统中，最低熔点为650~700℃，硫酸盐与氯化物会以熔态形式沉降下来，并与入窑物料和窑内粉尘一起构成黏聚物质，这种在生料颗粒上形成的液相物质薄膜层，会阻障生料颗粒流动，而造成黏结。

煤粉在燃烧过程中，生产大量的CO2，碳酸盐分解也会释放出大量的CO2，在系统通风受阻或用风不合理时，CO2浓度将会增大，会使已分解的碳酸盐进行逆向反应，二氧化碳与氧化钙再化合成碳酸钙。由于碳酸盐在高温下分解生成的氧化钙为多孔、松散结构，活性较强，而碳酸钙结构较致密，活性差，所以导致粉状物料的板结。

还原气氛对硫、氯、碱的挥发影响也很大，随着未燃烧碳的增加，SO3的挥发量也增加。

此外，生料波动、喂料量不均、用煤不当、局部高温过热、系统

漏风、预热器衬料剥落、翻板阀灵活性差、内筒烧坏脱落、翻板阀烧坏不锁风等等均会导致结皮堵塞。

2、堵塞的分析和预防措施

现介绍D厂在调试、生产过程中发生的堵塞分析及预防措施。 D厂为1200t/d的RSP窑，5级旋风预热器系统，在调试初期发生的4级筒堵塞，其频繁程度、堵塞料之多，处理非常困难，使调试工作举步为艰。在调试第一次投料就堵塞，经分析认为：

（1）煤粉和燃烧

煤粉在炉内的燃烧经过干馏、挥发分燃烧及固定碳燃烧阶段，以固定碳的燃尽时间最长，其燃烧速度受氧气分压、煤粉粒径、粉尘浓度等因素影响。RSP分解炉的优点在于入炉的煤粉可以在富集区——SC炉内燃烧，形成一个较稳定的热核，其火焰温度可达1200℃以上，在高温下煤粉发火快，有利于煤粉在SC炉内燃烧，避免过多未燃尽的煤粉进入C5内，因为那里燃烧条件不好，粉尘浓度大，氧含量少。由于初投料三次风温低，对煤粉的燃烧影响很大，造成煤粉燃烧空间后移，SC炉空间利用不理想。使未燃尽的煤粉在旋风筒内燃烧。另外分解炉配置的喷煤装置为顺流30°旋流器，风煤混合程度不够，造成煤粉燃烧速度慢，而使煤粉燃烧后移。

（2）翻板阀

翻板阀在预热器的功能是使物料顺利过，隔绝热风上窜，设置翻板阀可提高旋风筒的分离作用。因为锥体底部漏风将会扰乱物料的聚集流向，使已收集的物料重新扬起。据资料介绍，锥体底部漏风1%，

集尘效率下降5%；漏风达15%，集尘效率为0。对翻板阀的另一要求是不应加大物料流动的脉动性，使处于高温的翻板阀动作灵活。

作用于翻板阀上的力有物料冲力所产生的转距、翻板阀上下压差所形成的转距、重力产生的转距，所以影响翻板阀运动的因素有下料高度、下料管径、流量、翻板阀形式、自重、配重及位置、阀板运动间隙等。

4级筒锥底设置一膨胀仓，膨胀仓的作用主要是防堵。由于内径的增大而使物料减小挤压力，所以物料不容易结板；同时由于物料进入仓内时仓内气体压力的减小，物料就很容易通过，再进入下料管道就流畅了。

4级筒下料管角度为68°，管道长度两米多，该两米多的管道上，设置了膨胀节、翻板阀。

在给翻板阀配重时，质量配比较轻，这样漏风（三次风漏入）的可能性增大，给4级筒内煤粉燃烧提供了充足的氧气，造成4级筒温度高而结皮堵塞。

试生产中，虽然做了大量的准备工作，如：煤流的稳定、三次风的合理使用、翻板阀的调节等。然而效果不明显，4级筒堵塞仍频繁到每班四五次之多，使调试工作没有起色。

三、防止4级筒结皮堵塞的措施

通过4级筒堵塞的次数的增多，发现一条规律：即每次堵塞都发生在膨胀仓里，突发性很强，针对这一现象，总结以下防堵方法。

（1）因为4级筒堵塞突发性很强，对此不断改变混合室温度控

制值，使该温度的波动最小，但堵塞仍然发生，所以堵塞与温度的高低关系不大。

（2）通过对分解炉供煤系统的不断改进，炉供煤的不稳定得到控制，可堵塞现象仍没好转。

（3）平衡窑、炉用风，调节总风量的大小，三次风门的开度，努力做好风、料、煤的平衡。

（4）分析原燃材料中的有害物质，从中没有发现原料中碱、C1-的超标现象，燃料在D厂另一条窑外分解窑上的使用均正常，即原燃材料、配料与另一条窑外分解窑是相同的，没有理由得出对4级筒堵塞有影响的结论。

（5）冷却机的控制，关系到二、三次风温的调节，而三次风温直接影响到煤粉的燃烧速度，所以强调保证料层厚度，保证窑用风充足。同时规定加减风的原则，加风先加热端，减风先减冷端，这是冷却机安全运转的措施。

（6）在膨胀仓和4级筒锥体设置PC控制的吹堵压缩空气，保证气路气压，增设分解炉岗位，做到问题发现及时，处理得力。

（7）将分解炉燃烧器的角度由30°改为35°，以加强炉煤的充分燃烧，来达到防止堵塞的作用。

通过采取一系列防止堵塞的措施，4级筒堵塞仍然没有好转。后来在一次偶然中发现了这样一种情况，当中控室发现炉温上升时，通过分解炉岗位人员对4级筒膨胀仓检查，当打开检查孔时，发现膨胀仓内有料在聚积（这是堵塞的前兆），可该岗位人员准备用压缩空气

处理时，聚积在膨胀仓内的物料又没有了，就把检查孔重新关上，他把这一现象报告到中控室，当时对这一现象产生怀疑，而没有重视。随着生产的进程，此类现象出现的次数增多，在无法分析新结论的时候，作出将4级筒膨胀仓的一侧检查方孔（10cm310cm）打开。

采取这种方法起初考虑的是：①堵塞部位都发生在膨胀仓下部；②减少系统内料流的波动；③改变该部位的物料结团温度。没想到从此解决了4级筒堵塞，调试工作进入有序状态，并顺利地达标。

根据一段时间对4级筒堵塞的原因分析和采用的各种解决方法，综合起来进行分析：

第一，冷空气由检查孔进入膨胀仓，部分由混合室经5级上升管道入4级筒内，加入的冷空气虽然为未燃尽的碳粒子提供迅速燃烧的机会，放出了热量，但是它却无法将进入的冷空气加热到750℃，从而使4级锥体和膨胀仓内的本已被加热的物料温度降了下来，使物料表面高温的熔融层被冷空气凝结，失去黏性，降低了4级锥体或膨胀仓内物料黏结的可能性，使物料的流动性增强，在通过4级锥体和膨胀仓及下料管道时不致黏结、结块而导致物料受阻，从而消除了4级堵塞。

第二，在膨胀仓加入冷空气，改变了仓内压力，由于仓内压力的下降，物料在仓内受压状况发生变化，物料颗粒间相互挤压黏结、板结的可能性降低；同时物料温度的下降，黏结的机会失去了，也是使物料在通过4级筒时不受阻的原因之一。

第三，由于冷空气进入膨胀仓后继续上升，进入4级锥体，破坏

了锥体气流运动方向，使物料在锥体部分流动速度加快，物料收集率下降，冲击能力加强，物料很容易通过4级筒。

虽然以上分析还不全面，可是在以后的生产中，特别是在煤流稳定、窑况稳定时，曾试着将检查孔的面积减小，均导致4级筒堵塞，所以此检查小孔一起都开着，以保证生产正常。

四、3级筒的堵塞及预防

随着预热器4级筒堵塞的解决，生产基本正常，这时新的问题又出现了，就是在正常生产时3级筒发生堵塞，经过多次总结，认为以下几种原因可造成3级筒的堵塞。

1.3级筒堵塞的原因分析

（1）分解炉供煤不稳定，由于从窑头位置用罗茨风机向分解炉内供煤，管路长、阻力大，而螺旋泵的锁风存在问题，有一小部分煤风通过螺旋泵向上经双管绞刀进入贮煤小仓。仓、双管绞刀、螺旋泵的送煤量发生变化，使分解炉内的煤流非常不稳定，导致系统温度变化大，高温位置的变化不定，特别是突然间煤量的增大，大量未燃尽的煤分两路，一路经5级筒入窑，一路经4级筒上升到3级筒，在3级筒燃烧，导致温度升高、结皮、堵塞。

（2）设备因素导致供煤不稳定，为了减少煤的输送造成的不稳定影响，岗位工尽量减少调节煤量的次数，分解炉内若长时间处在燃料过量的状态时，反而导致系统温度的下降。这种判断的失误，也可造成3级筒的堵塞。

（3）当系统处在稳定状态下，某一参数发生变化，如窑速、塌

料、系统温度略低，或者窑内温度的变化，或者掉窑皮，以上几种情况中任一种都可以导致窑前结粒的改变、冷却机供风的改变。预热器系统的供煤量虽然不变，但温度随着冷却机篦下压力的上升而快速升高，从而造成3级筒的堵塞。

2.防止3级筒堵塞的措施

通过以上几种堵塞前的现象分析和3级筒堵塞时的清理物料，发现造成堵塞的原因主要是煤。针对这种情况采取了以下防堵措施。

（1）设备改造

螺旋泵的本身具有一定的锁风能力，针对罗茨风机29.9kpa的压力采取了加重量压盖、减小叶片和壳体的间隙、变螺距等方法来加强锁风的能力，同时改造放气箱内结构和放气管道。使窜过螺旋泵的气体不进入双管绞刀下煤管道内，改变双管绞刀由水平输送为10°角爬坡输送，增加双管绞刀的填充率，加强双管绞刀的锁风，保证分解炉供煤小仓内煤层的稳定，虽然做了大量的改进工作，但收效不明显。由于螺旋泵的叶片间隙的减小，又没有采用耐磨材料，磨损量增大，只能保证半个月稳定，从而加大了维修量。为了能彻底改变分解炉供煤的不稳定，更换了螺旋泵，使用了增加计量转子秤，效果非常明显，从根本上解决了因分解炉供煤不稳定所导致3级筒堵塞的现象。

（2）加强工艺操作

根据3级筒堵塞的一些现象，与操作不无关系，特别在一些波动的窑况下，3级筒堵塞的几率增大，针对这种情况可采取合适的操作手段来减少3级筒的堵塞。

第一，稳定预热器系统的各参数，特别是4级筒出口温度控制在730℃±10℃，该参数的控制保证了预热器系统工作状况的稳定，并且物料预烧状况较好，物料表现分解率能达90%~92%左右。

第二，合理调节分解炉用煤量。分解炉用煤占总用煤的55%~60%，一方面参照计量数据，另一方面参照分解炉送煤罗茨风机电流，做到用煤合理，减少过量或波动。

第三，稳定窑速，提高快转率。由于预热器系统的塌料，导致物料在窑内运动的速度和物料量改变，窑前来料的突然变化，改变了冷却机的风量入二、三次风温，窑内燃烧条件变化，煤粉扩散燃烧能力下降，使正常的预热器系统参数被破坏。若预热器系统供煤不变，各级温度快速上升，分解炉被迫减，这时的预热器系统温度变化增大，入窑物料表观分解率也发生变化，造成了恶性循环，窑速一时又难以提上来。所以，在预热器系统有塌料现象应及时调整窑速，从3.2r/min降到2.8r/min，减少窑头用煤量0.3t/h，物料运动到窑前对煤粉的燃烧的影响也就降低了，从而达到良性循环，杜绝了因窑前煤粉的燃烧条件的改变而后移所造成的3级筒堵塞。

第四，稳定篦下压力，根据窑前来料的变化将压力稳定在2.5kpa，既保证熟料料层厚度，又保证了冷却效果。二、三次风温的稳定，又为煤粉的燃烧提供好的条件。

通过分解炉煤粉输送的改造，工艺操作的加强，3级筒堵塞的问题得到了彻底解决，将3级筒堵塞引起的工艺故障时间降为零。

五、5级筒堵塞的分析与预防

D厂5级筒堵塞的次数很少，仅有的几次堵塞造成的影响也不大，但也应该了解其产生的原因并采取必要的预防措施。

5级筒堵塞第一次发生是投料初时阶段，因生产中设备故障停料。设备故障解决后，在投料生产时发生堵塞，由于发现及时，处理较容易。现象是5级排灰阀打不开，入窑物料温度下降。

1.5级筒堵塞分析

第一，投料前点炉时，有大量没有燃烧的煤粉被5级筒收集，富集在5级排灰阀处燃烧，形成结块，而防堵高压气清扫不到这里，导致投料堵塞的可能。

第二，投料时料量小，进入分解炉的高温段时，表面熔融黏性较大，通过5级排灰阀时，黏结成团使排灰阀打不开，导致5级筒堵塞。

第三，风、煤、料配合不好，投料时送风量大，将5级筒水平管道的物料运速加快，使料量突然增大，在排灰阀处受压，难以通过而造成堵塞。

根据以上分析，在生产中采取了各种防堵措施，其中投料时加强对5级排灰阀的检查、下料管的检查，确定物料顺畅通过5级下料管，该措施使5级下料管堵塞得到了解决。

同样是设备故障停料约4小时，设备故障解决后，点炉投料，结果却发现入窑物料温度不上升。检查人员判断上产生疑问，操作员决定停料对5级筒彻底检查，结果发现5级下料管从排灰阀以上一直堵到5级筒（带膨胀仓）的锥体部分，通过对投料量的计算和被堵物料的检查，分析堵塞产生的根本原因是在停料时减风速度过快，5级下

料管、5级筒的锥体部分中的物料来不及排出，在高温下结团、结块而造成堵塞。

2.5级筒堵塞的预防措施

（1）正常生产过程中，因设备等原因必须停料时，停料后马上停分解炉供煤。

（2）待1级筒出口温度上升时减风，减风速度参考送料罗茨风机电流和1级筒出口压力，每一次减风1级筒出口压力只能下降0.5kpa。

（3）注意5级下料管入窑物料温度的变化，下降后反弹即为正常。

（4）加强泽5级下料管的检查，确保下料管的畅通。 针对预热器系统里的结皮、堵塞的分析，我们认为：此类事故的发生都是有原因的，只有抓住了主要矛盾，采取合理的方法和落实有效的措施，就会解决结皮、堵塞的故障。预热器系统发生堵塞，可能是单一原因，也可能是综合原因，只要找准造成堵塞的成因，都能得到有效的解决办法，使回转窑的运转有序、稳定。

第二节 窑内结球

窑内结球是预分解窑出现的一种不正常窑况，结球严重的时候，其粒径的大小不等、接二连三，给生产带来直接的影响。如结球影响回转窑的正常安全运转；大球出窑后，掉到篦冷机上，还容易把篦冷机的设备砸坏；处理大球又需要人工进行，造成停窑。既费时耗力，又影响了水泥的产量和质量，影响了企业的经济效益。

窑内结球的危害很多，造成窑内结球的原因也很多，不同的厂家、不同的炉型、不同的原燃材料、不同的管理，造成窑内结球的原因各不相同。

一、成分对结球的影响

根据国内外一些窑外分解窑出现的结球现象，对其成分进行分析得知，有害成分（主要是K2O、Na2O、SO3）是造成结球的重要原因，结球料有害成分的含量明显高于相应生料中有害成分的含量。有害成分能促进中间特征矿物的形成，而中间相是形成结皮、结球的特征矿物（如钙明矾石2CaSO42K4SO4、硅方解石2C2S2CaSO4等），原燃料中的有害成分在烧成带高温下挥发，并随窑内气流向窑尾移动，造成窑后结球特征矿物的形成。同时，物料在向窑头方向运动的过程中，随着窑内温度与气氛的变化，特征矿物分解转变，其中的有害万分进入高温带后绝大部分挥发出来，。形成内循环，使有害成分在窑系统中不断富集。有害成分含量越高，挥发率越高，富集程度越高，内循环量波动的上级值越大，则特征矿物的生成机会越多，窑内出现结球的可能性越大。

另外，还有配料方案对结球的影响，如：L厂从原燃料带进生料中的有害成分来看，R2O为0.73%，灼烧基硫碱比为0.256%，燃料中SO3为1.51%，未超过控制界限，而CI-为0.019 %，超过了控制界限，超量不大。但在试生产期间，出现过熟料结球现象，最大直径达1.9m。通过对配料方案的分析：硅酸率值低是造成窑外分解窑内结球的原因，L厂生产的熟料中Al2O3和Fe2O3的总含量为9.5%左右，有的超

过10%（主要是Al2O3含量高的原因）。

二、厚料层操作是窑内结大料球的关键因素

窑内结大料球，直接影响生产的正常进行，产生的料球，小的直径为500mm，大的直径为2700mm。出现料球最频繁时，一班当中要从窑内滚出八九个之多，成了工艺的一大难题。

表7-2-2料球核心成分分析 试样 1 2 3 4 5 K2O（%） 1.13 1.20 1.09 1.21 0.62 Na2O(%) 0.22 0.21 0.32 0.45 0.12 SO3(%) 3.01 1.29 2.96 2.38 1.14 CI-(%) 0.313 0.023 0.297 0.461 0.011 首先从料球核心成分进行分析（见表7-2-2）从测定数据来看，结大料球虽然与原燃材料中的挥发性成分有关，但成分的影响并非主要因素。

再从配料方案中的率值分析，最初的配料方案KH值0.88，n值2.45，p值1.50。考虑结大料球可能与熔剂矿物有关，对配料方案做了两次调整，见表7-2-3。

表7-2-3 配料方案中的率值调整 方案 原方案 方案一 KH 0.88 0.89 n 2.45 2.70 p 1.50 1.65 熔剂矿物含量（%） 19.27 17.87

方案二 0.90 2.75 1.65 17.49 通过配料方案的调整，结料球问题并未得到解决，反倒造成窑内煅烧困难，“飞砂料”现象严重，熟料质量不稳定。

基于以上两方面因素的综合分析，对大料球成因的关键还没有找准，于是从操作方面查找原因，通过长时间的实践摸索，得出一条结论：厚料层操作是致使窑内结大料球的关键因素。在生产过程中，由于窑内物料较多，料层厚，填充率大（测定为14%左右），造成物料在窑内翻滚较慢，不灵活，易堆积，特别在出现液相的过渡带，物料本身黏度就大，加之堆积，极易形成料球（即大料球的核心），且愈滚愈大，形成大料球。此地带正是烧成带窑皮的边缘，发黏物料的堆积，促使窑皮延长并长厚，进而形成结圈，后结圈又阻碍了物料的流动，使卷后部物为堆积程度更加严重，而在结圈后面形成的料球很难爬过结圈部位，从而进一步使料球长大。堆积的物料又极易黏挂形成长厚窑皮，长厚窑皮、后结圈及其料球又影响了窑内通风，使窑内通风不畅，气流产生“拉锯”现象，破坏了窑内煅烧制度，使熟料产量、质量大幅度下降。为了保证熟料的质量，就得加强煅烧，使窑内燃料占用比例增大，加之通风不良，燃料产生不完全燃烧，不完全燃烧的煤灰沉降带恰恰又在过渡带，这样又提高了物料的黏度，加剧窑皮增厚的速度，使窑的状况进入了一个恶性循环的状态。

通过分析、研讨，最后达到共识，认为应改变原来年厚料层操作方法，实行“薄料快转”，窑内结大料球问题得到了抑制。

三、影响结球的其他原因

窑外分解窑内，结球的问题是困绕着企业的正常生产。 本厂石灰石开采点复杂，矿点多，又无预均化堆场；受天气影响很大，雨天矿石里夹杂着大量的土和杂石；各开采点CaCO3含量各不相同，配料难以控制，入窑生料成分波动较大。

黏土资源多点分布，其中Al2O3含量偏高。由于受原材料成分的影响，窑外分解窑出现的结球现象频繁。

虽然Al2O3含量偏高，对结球有一定的影响，但主要问题仍然是原料层操作。

总之，造成窑内结球的原因有以下几个方面。

第一，石灰石的波动，引起生料配料的波动，石灰石夹杂着土和杂石，使生料配料难以掌握。

第二，黏土资源的缺陷，使硅酸率很难提上去。

第三，由于窑内通风发生变化，窑尾温度高，促使窑尾部分产生物料黏结，向窑头方向运动时，黏结加强，黏结成大料球。由于有长厚窑皮，结球的机会进一步增大。

基于上述三点考虑，应采取抓生料配料，使入窑生料稳定；调整操作参数，降低总风量，增大三次风用量；同时提高产量，来改善窑内通风量大的状况；合理用煤，强调用煤的稳定、准确、合理。采取上述措施，窑内结球现象可得到控制。

以上分析几个窑外分解窑结球的成因，但是在实际生产中，还会有其他原因导致窑内结球。

燃烧器的选用和调节操作不当，煤灰的不均匀掺入，煤粉的细度、

灰分和煤灰熔点等都会影响正常燃烧而产生结球。

另外，开停机、投止料频繁；窑的运转率低，窑内热工制度波动大，窑内物料分解率波动；冷却机系统故障；二、三次风供给对煤粉的燃烧影响都是结球的原因之一。

四、控制窑内结球的措施

窑外分解窑尾和预热器系统中不可避免地会出现结皮、结球的现象，只要找准原因，采取相应措施，这些现象均可避免。

（1）限制原燃材料中的有害物质的含量，一般要求：R2O＜1%，CI-＜0.015%，燃料中S＜3.5%，灼烧基硫碱比≤1.0。

（2）熟料烧成时的液相量不宜过大，液相量控制在25%左右。 （3）保证窑的快转率，控制好窑内物料的填充率。

（4）合理用风，保证煤粉燃烧充分，减少煤粉不完全燃烧现象的发生。

（5）稳定入窑生料成分。入窑生料成分不均匀，喂料量不稳定，煤粉制备不合格（太粗）等原因，易引起窑内结球。

（6）回灰的均匀掺入，是防止回灰集中入窑，造成有害成分富集，而引起结球。

（7）加强操作控制，稳定入窑分解率，对防止结球有积极作用。 第三节 窑内结圈

结圈是指窑内在正常生产中因物料过度黏结，在窑内特定的区域形成一道阻碍物料运动的环形、坚硬的圈。这种现象在回转窑内是一种不正常的窑况，它破坏正常的热工制度，影响窑内通风，造成窑内

来料波支很大，直接影响着回转窑的产量、质量、消耗和长期安全运转。处理窑内结圈费时费力，严重时停窑停产，其危害是严重的。

预分解窑窑内结圈，可分为前结圈、后结圈两种，两种结圈的机理是各不相同的，后结圈统称为熟料圈，前结圈为煤粉圈，处理方法也不相同。

一、结后圈（熟料圈）的原因

熟料圈实际上是在烧成带末端与放热反应带交界处挂上一层厚“窑皮”。从挂“窑皮”的原理可知，要想在窑衬上挂“窑皮”就必须具备挂“窑皮”的条件，否则就挂不上“窑皮”。当“窑皮”结到一定厚度时，为防止“窑皮”过厚，就必须改变操作条件，使不断黏挂上去的“窑皮”和被磨蚀下来的“窑皮”量相等，这是合理的操作方法，而窑内的条件随时都在变化，随着料、煤、风、窑速的变化而改变。若控制不好就易结成厚“窑皮”而成圈，烧成带“窑皮”拉得过长，这是熟料圈形成的根本原因。造成窑内熟料圈的具体原因很多，也很复杂，以下对熟料圈的成因进行分析。

1.生料化学成分

生产实践经验得知，熟料圈往往结在物料刚出现液相的地方，物料温度在1200℃~1300℃范围内，由于物料表面形成液相，表面张力小、黏度大，在离心力作用下，易与耐火砖表面或者已形成“窑皮”表面黏结。因此，在保证熟料质量和物料易烧性好的前提下，为防止结圈，配料时应考虑液相量不宜过多，液相黏度不宜过大。影响液相量和液相黏度的化学成分主要是Al2O3和Fe2O3，因此要控制好它们

的适当含量。

2.原燃材料中有害成分

原燃材料中碱、CI-、SO3含量的多少，对物料在窑内产生液相的时间、位置影响较大。物料所含有害物质过多，其熔点将降低，结圈的可能性增大。正常情况，此类结圈大多发生在放热反应带以后的地方，其危害大，处理困难。

3.煤的影响

由于煤灰中一般含Al2O3较高，因此当煤灰掺入物料中时，使物料液相量增加，往往易结圈。煤灰的降落量主要与煤中灰分含量和煤粒粗细有关，灰分含量高、煤粒粗，煤灰降落量就多。另一方面当煤粉粗、灰分高、水分水、燃烧速度慢，会使火焰拉长，高温带后移，“窑皮”拉长易结圈。

4.操作和热工制度的影响

（1）用煤过多，产生化学不完全燃烧，使火焰成还原性，促使物料中的铁还原为亚铁，亚铁易形成低熔点的矿物，使液相过早出现，容易结圈。

（2）二、三次风配合不当，火焰过长，使物料预烧好，液相出现早，黏结窑衬能力增强，特别是在预热器温度高、分解率高的情况下，火焰过长，结后圈的可能很大。

（3）喂料量与总风量使用不合理，导致窑内的热工制度不稳定，窑速波动异常，也易结后圈。

实践证明，热工制度严重不稳定，必定要产生结圈，而影响热工

避免前圈加剧，保证生产的正常。

（4）结前圈若处理不当，还可加剧结圈，使圈后“窑皮”受损，严重时导致衬料受损而红窑。这是因为圈后温度高，滞留物料多，窑内通风受影响，圈口风速增大，使火焰不完整、刷窑皮，而导致红窑发生。因此，在结前圈处理时要考虑到保证火焰顺畅，保护窑皮。

进行预热和预分解。塌料问题，生料从窑尾提升到预热器，其间，要进行多次的气料分离和物料在气体中分散、均布。因此，预分解系统各部分结构、规格是否匹配、合理，会影响分离和布料效果的好坏，从而有可能导致生产发生塌料。

1.系统局部设备偏大的问题

在第一章第一节旋风预热器的结构中已讲过，对于管道的设计要考虑管道内的风速能携带物料为前提，一般在撒料良好时，料流不发生短路的临界风速为10m/s，在实际生产中还要大于此值。由于不同的设计单位设计依据和思路不同，再加上技术保密的需要，即使同一规模的预热器，其旋风筒及连接风管的尺寸相差很大，特别是连接风管，椐有关资料介绍，相同旋风筒间最大与最小截面积相差约40%，因此必然导致系统风速有较大差异。从降低系统阻力和延长气料停留时间考虑，我们希望适当降价系统内风速，但若风速太低，气体携料能力减弱，再加上其他因素干扰，极容易引起系统塌料。同理，若分解炉炉径过大，也易产生塌料。因此，预分解系统各部分风速不能太低，对于发生塌料的预分解系统，应验算其不同产量时的各部分风速，若局部风速确实过低，则可根据根据对其进行处理，使其达到生产要

求。根据季尚行推荐，预热器、分解炉内风速合理值列于表7-6-1。在这样的风速下，物料能被较好的分离和携带，抗塌料能力较强。 表7-6-1 预热器、分解炉内正常风速参考值 m/s

旋风筒 4~6 连接风筒 15~20 喷腾型分解炉 5.5~7 RSP分解炉 DD型分解炉 管道型分解炉 14~19 6~10（8~12） 8~10

制度稳定的因素又是多方面的，同时结圈又导致热工制度的不稳定。

二、窑内结后圈实例分析 【实例一】

G厂一条日产1200窑外分解窑，经检修后于2001年4月28日16：00投料生产。由于烧成带换砖，需挂窑皮，第一股料必须要烧好，否则挂上的窑皮质量不高，将会影响正常生产。操作上准备两种方案，即投料20分钟后停料，将窑速减慢，把第一股料烧好；另外就是提高分解率，低窑速1.5rpm（最高3.3rpm），提高前煤将第一股料烧好。

当升温到投料温度时，点炉投料一切都很顺利。为了将第一股料烧好，操作时，总风用得较大，料量40t/h，炉、窑煤量几乎相等，预热器较长时间高温（但没有堵塞），1级筒出口温度410℃（正常340℃），窑速1.5r/min。所烧的料结粒较大，维持了约3h，才将窑速加到2.0r/min。此时窑的电流开始大幅上升，伴随着窑尾负压的提高，窑尾出现溢料现象，虽经多次调整但窑况不见好转，被迫于29日7:50停窑。观察窑内发现约在35m处有一道后圈，高度约为60cm。为什么在这么短的投料生产时间内形成严重的后结圈，通过对原燃材料及操作的分析，找出了结后圈原因是操作不当造成的。

（1）总风量使用不合理，这与单纯强调物料预烧有关，即单纯提高入窑物料的分解率。

（2）用煤不合理，既增加窑用煤（主要是保证烧成带温度的稳定），又增加炉用煤（强调物料预烧），窑、炉用煤比例不当。

（3）窑用煤燃烧后移，黑火头太长，人为减短了窑的有效利用长度，主燃烧区向窑尾方向后移。

（4）炉煤燃烧在三次风温偏低的情况下，煤的燃烧条件不好，时间长，导致燃尽率下降，使部分未燃烧的煤粉或者未燃尽的碳粒子，经5级收尘入窑继续燃烧。

（5）炉煤燃烧不尽，窑煤燃烧后移，导致液相在窑内位置大幅后移，且液相量增加。

由于液相量的增加，又长时间出现在窑内某一截面，特别是挂窑皮阶段，极易造成结后圈。通过调整窑速，可以使液相出现的区域改变，并且可以改变窑煤的燃烧氛围，破坏了后圈的生成条件，从而消除窑内结后圈。

通过以上分析，立即采取相应的操作方法，首先改变液相形成的条件（或者在窑内的位置），控制好分解炉系统温度，提高分解炉煤粉的燃尽率，减少预热器系统内出现局部高温；窑速正常，控制好物料在窑内的停留时间，将火焰的高温位置向窑口方向调整，迅速提高二、三次风温；将分解炉和窑用煤调整到合理位置，杜绝两头用煤倒挂现象。通过以上三方面操作的调整，后结圈得到了控制，经过一天的生产操作，后结圈垮落，窑电流正常，生产全面好转。

【实例二】

G厂使用的燃烧器为三通道燃烧器，分解炉为RSP型。2003年4月底窑况波动，具体表现为：窑内来料不均，多的时候为跑生料；窑电流极差大；分解炉系统温度变化大，很难稳定；质量、产量受影

响，生产处于被动状态，被迫停料检查。

经检查发生主窑皮长度正常，但主窑皮后有一道后圈，就是在主窑皮上黏结的几层窑皮而形成的圈，厚度约60cm。通过人工处理，将结圈部位打一道口子，破坏圈的拱力，在升温阶段通过应力变化使结圈脱落。

经过以上处理，操作上再进行调整，对该部位用移动燃烧器、三次风阀冷热交替的常规手段进行控制处理，生产后前两天还基本正常，第三天窑况又开始恶化，说明使用常规的烧圈方法收效不大。

对此我们进行全面的分析：

（1）生料成分的分析。除熟料中Al2O3含量为5.80%以外，其他没有什么太大的变化，虽然液相黏度有点大，但总体在正常范围。

（2）回灰系统的影响。在生料磨开机时是正常掺入回灰；生料磨停机时，回灰掺入是由绞刀单一入库，掺入生料库内。问题的产生可能与回灰内的有害物质量的增多有关。

（3）用风不合理。二、三次风分配不合理，造成窑内煤粉燃烧受阻。

（4）风、料、煤配合不好。产量小、用风大、煤量高，预热器、分解炉系统温度不稳定，造成窑内物料温度的分段现象，使结圈处物料温度变化大，温度高时物料黏结强，温度低时的物料通过时被黏结，由于离心作用，物料黏结成圈的可能性很大。

通过分析并采取了相应的各种措施，但这种后圈并没有减弱和消失的迹象，5月中旬的生产一直难以稳定。

通过对结圈部位的分析，结圈是分层黏结上的，最外一层窑皮疏松、多孔、发黑，约有10cm 厚，人工处理很容易，越向里层越致密，块形很大，由此可知，此种结圈与煤粉燃烧有关。

第一，从煤粉制备考虑，细度控制一直都很好，平均筛余10%，水分一直没有超过1%，说明煤粉制备正常。

第二，煤的工业分析，Aad为24.67%,Vad为29.3%，化验数据基本在正常的波动范围。

第三．检查燃烧器各供风阀门、喷嘴外形，都在正常范围。 通过反复分析，生产中决定采用延长火焰长度的方法，即加强外风的喷射速度，降低旋流风速，使火焰的轴向风速加大。为了不影响燃烧器的中心回流率，增大火焰的卷吸率，加快煤粉的燃烧。经过对燃烧器用风的调整，结后圈得到了控制，生产恢复正常，从5月下旬一直到6月结束，生产稳定，质量、产量大幅提高，窑皮长度增加2~3m，平整、厚度适宜。

三、结前圈的原因

前圈结在烧成带和冷却带交界处，由于风煤配合不好，或者煤粉粒度粗，煤灰和水分大，影响煤粉的燃烧，使黑火头长，烧成带向窑尾方向移动，熔融的物料凝结在窑口处使“窑皮”增厚，发展成前圈，或者由于煤粉落在熟料上，在熟料中形成还原性燃烧，铁还原成为亚铁，形成熔点低的矿物或者由于煤灰分中Al2O3含量高而使熟料液相量增加，黏度增大，当遇到入窑二次风被降、冷却，就会逐渐凝结在窑口处形成圈。当圈的厚度适当时，对窑内煅烧有利，能延长物料在

烧成带停留时间，使物料反应更完全，并降低游离散CaO的含量。如圈的厚度过高，则影响入窑二次风量，则影响物料的烧成。

1.结前圈的原因 （1）煤粉的制备质量。 （2）煤质本身的影响。

（3）熟料中熔剂矿物含量过高或Al2O3含量高。

（4）燃烧器在窑口断面的位置不合理，影响煤粉燃烧，使结圈速度加快，火焰发散也可导致结前圈。

（5）窑前负压力时间过大，二次风温低，冷却机料层控制不当。 导致结前圈的原因较少，分析容易，控制起来也容易。前结圈形成减少窑内的通风面积，影响入窑的二次风量；影响正常的火焰形状，使煤粉燃烧不完全，造成结圈恶性加剧；影响到窑内物料运动、停留时间；易结大块，容易磨损与砸伤窑皮，影响窑衬使用寿命，严重时操作困难，造成停窑。

2.操作中对前圈的控制、处理及注意事项

（1）把握好煤粉制备和煤粉的质量两个环节对前结圈的控制是有益的，在煤粉粗、煤的灰分高时，密切注意燃烧器喷嘴在窑内的位置，利用火焰控制结圈的发展。

（2）熔剂矿物含量高，特别是Al2O3含量高时，喷嘴位置一定要靠后，不能伸进窑内，使结前圈的部位处于高温状态，使结前圈得到控制。

（3）如果已结前圈，应迅速调整燃烧器喷嘴在窑口断面的位置，

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