4600td回转窑飞砂成因及解决方案

4600t/d回转窑飞砂成因及解决方案九里制造一厂自2008年元月第一条4600t/d生产线投产以来，在短短1年半时间内第二、第三条线又相继建成投产，在生产过程中熟料质量波动较大，窑头飞砂现象严重，熟料中的细粉量较大，此飞砂料的产生不仅影响熟料质量，缩短了窑内耐火砖、喷煤管、窑头罩，三次风管弯头浇注料和窑头大收尘及其管道等设备的使用寿命，而且在处理飞砂料时还对现场环境造成污染。一、飞砂料的形成机理1、所谓飞砂料是回转窑烧成带产生大量细料并飞扬的熟料，这种飞扬的熟料大小一般在1mm以下，在窑内到处飞扬，飞砂料的出现既影响熟料质量，又影响窑的操作，当升重控制在1300～1350g时，感觉料好烧，用煤少，窑速稳，产质量高，升重提高到1350g以上时，则感觉不好烧，用煤多，升重合格率低，窑速不稳，料发粘，窑况恶化快。2、关于飞砂料的成因，主要是SIO2含量高，Al2O3、Fe2O3含量太低，因而液相出现太慢，导致飞砂；另一方面是火焰热力强度不够，造成煅烧温度不够高，在料层中还存在不飞扬的物料粒，未能结粒，待物料进入冷却带，细料粒才到处飞扬；同时热工制度的不稳定也容易形成飞砂。克服飞砂的办法，若是SiO2太高引起则应降低硅酸率，若是由于煅烧操作中火焰不集中，则应加强火焰的调整，提高烧成温度。还有一种飞砂是由于粘散物所致，这种飞砂产生的措施与液相量少所引起的飞砂在机理上完全不同，因此解决这种飞砂的措施也应该完全有别于液相所产生的飞砂。二、飞砂的形成原因我厂飞砂的形成原因，经分析比较，主要有以下几种原因：、1、原材料（1）物料成分波动大，在生产期间，公司石灰石矿山实行零排放标准，且矿山石灰石大部分被泥土覆盖，开采时进行搭配使用，进预均化堆棚灰石时好时坏，加上灰石破碎粒度不均匀，入库时产生离析现象，造成CaO波动特别大。均化前石灰石质量均化后石灰石质量成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOMax16.532.821.2055.586.16Max17.602.100.6155.021.22Mix0.850.220.0243.520.00Mix0.900.350.0741.640.07S2.460.320.162.280.50S2.020.320.092.110.18均化效果1.08评价均化效果可用进料和出料的标准偏差之比来表达，其比值越大均化效果越好，一般比值在5～10，从以上数据可以看出我们的均化效果是很差的。（2）辅助原料品种较多，并且采购点多，所含化学成分波动大，特别是煤矸石配料，一定程度上降低了煅烧成本，但煤矸石灰分和所含的微量元素（如硫酸盐矿物）降低了熟料的液相粘度和表面张力，从而产生飞砂。（3）燃煤成分不稳定，我厂多点采购洗煤，发热量、灰分波动大，加上操作中水分、细度控制不好，导致供煤量时高时低与生料混合较差，温度难以控制，产生飞砂料。2、配料不合理我厂在生产过程中熟料部分外销，为提高熟料强度，在配料时采用了高饱和比、高硅率，中铝率的配料方案。（1）熟料SM过高，也易产生飞砂，SM是表示在煅烧过程中或在烧成带内固相与液相的比例。J2KS入窑生料J2K出窑熟料SiO2Al2O3Fe2O3CaOKHSMIMSiO2Al2O3Fe2O3CaOKHSMIM目标值3.2±0.12.25±0.11.060±0.022.60±0.101.45±0.100.920±0.022.5±0.11.50±0.1113.663.062.0444.991.0252.671.50213.963.052.0644.800.9982.731.4821.945.183.2867.070.9332.591.47313.393.052.0345.021.0472.631.50413.243.052.0045.181.0642.621.5221.955.363.3767.170.9292.511.49513.213.042.0345.071.0632.601.49613.423.052.0245.081.0462.641.5021.995.163.2766.720.9262.601.50713.253.032.0145.141.0622.621.50813.343.062.0245.081.0522.621.5122.135.313.3567.360.9262.551.48从以上数据可以看出，在1450度以上时，融熔物料中的固相为C3S和C2S；SiO2基本上存在于固相中，液相则包括了大部分的AL2O3、Fe2O3，若SM高，液相量就会偏少，就不足以将物料结成大的颗粒，熟料颗粒细小，容易产生飞砂料。（2）IM较低，也易产生飞砂料，IM低时会降低熟料液相的粘度和表面张力，而要使熟料有一定的结粒度，熟料液相应有足够的粘度和表面张力，即提高IM有利于熟料结粒。3、操作上（1）由于原材料成分波动，化验室配比调整幅度大，中控操作预见性不够高，系统稳定性差，主要表现在：第一，头煤使用波动大，煤灰参入量时大时小，加上计量的不准确，也是产生飞砂料的原因之一；第二，下料量的波动，公司采用冲板流量计下料，导致入窑生料量波动较大，也会形成飞砂料。（2）篦冷机操作不稳定，因配料和煅烧出窑熟料发粘现象严重，导致篦冷机堆雪人频繁，料层极易被吹穿，篦冷机飞砂扬尘大影响二次风温和窑内热力强度，也会导致飞砂料的出现。（3）操作中风、煤、料、窑速匹配不合理，烧成温度狭窄（以升重为基准），控制不住，易烧粘，由于物料不易滚翻，感到料层比正常厚，物料受热不均匀。（4）生料均化较差，生产线以两台生料磨配置，生产产量较高，一台与两台运转时和回灰的参入量不同，导致入窑成分波动，也会导致飞砂料的出现。一台磨机3#入窑项目KHSMIMKHSMIM目标值0.93±0.022.75±0.11.50±0.11.03±0.022.60±0.101.55±0.1010.9522.711.451.0592.461.5720.9722.651.490.9842.601.5230.9812.721.451.0332.581.50标准偏差0.0560.1040.0490.0440.0620.060均化系数1.223#磨4#磨入窑项目KHSMIMKHSMIMKHSMIM目标值0.97±0.022.65±0.11.50±0.10.970±0.022.65±0.11.50±0.11.03±0.022.60±0.101.55±0.1010.9162.701.430.9322.771.500.9792.621.4320.9562.711.490.9902.671.530.9782.611.4830.9792.711.471.0342.601.641.0072.621.49标准偏差0.0620.0720.0820.0470.0690.0660.0360.0480.035均化系数1.7从以上数据可以看出，我们开一台磨机时入窑KH标准偏差增大，均化效果很差；4、工艺调整分析（1）原料中存在较多反应活性较差的粗颗粒石英，生料易烧性差，火焰调节采用短火焰顶火煅烧，为保证熟料质量提高窑内热力强度，导致窑内还原气氛重，并出现飞砂，出窑熟料结粒不均齐。（2）由于火焰粗、短、散，煤粉燃烧不完全，部分未完全燃烧甚至未燃烧的煤粉进入冷却机，由于出窑熟料结粒不均齐，不完全燃烧的煤粉颗粒，细颗粒“飞砂”和结粒大的熟料颗粒或窑皮发生离析后堆积在阶梯篦板上，煤粉发生二次燃烧，熟料温度再次上升，颗粒表面维持较高的温度，而使堆积的细颗粒熟料发生二次结粒而产生堆雪人。（3）由于黑火头短，升重低，游离氧化钙低，当升重控制在1300～1350g时，感觉料好烧，用煤少，窑速稳，产质量高，升重提高到1350g以上时，则感觉不好烧，用煤多，升重合格率低，窑速不稳，料发粘，窑内结圈和掉窑皮比较频繁。（4）喷煤管向里送，“飞砂”料更重，煤管拉出，情况好些，这主要是熟料冷却时间和冷却带长短不同所致。飞砂料不易挂窑皮和长前圈，但易长后圈，结圈速度快，3～4h就长起来了。三、解决方案1.加强原、燃材料质量控制⑴加强对进厂原材料成份控制，增加化验频次，对不同矿点的同一种物料按化验室检验结果搭配入原料配料库；加强控制以后，出磨生料质量合格率提高到60%以上，入窑生料合格率也提高到80%以上；⑵减少原煤供应矿点，尽量减少进厂原煤质量的波动。同时，将出磨煤粉细度控制在R80mm≤6%,水份控制在1.5%以内,以加快煤粉燃烧,提高火焰热力强度。2.稳定入窑生料喂料量加强中控操作，通过一段时间的操作摸索，对生料仓进料阀门的开度大小进一步分析总结，调整的幅度较小，仓位波动较小，喂料量波动情况有了较大改善，3.优化操作及配料方案（1）对配料方案进行调整，降低SiO2含量，提高IM，控制出窑熟料KH=0.90±0.01，SM=2.50±0.05，IM=1.60±0.1，Al2O3=5.3±0.1，Fe2O3=3.5±0.1；J2KS入窑生料J2K出窑熟料SiO2Al2O3Fe2O3CaOKHSMIMSiO2Al2O3Fe2O3CaOKHSMIM目标值3.2±0.12.25±0.11.030±0.022.60±0.101.45±0.100.910±0.022.5±0.11.60±0.1114.033.072.1543.490.9582.681.42222.495.283.5066.110.8922.601.50312.953.201.9543.881.0452.511.64422.015.213.3566.490.9202.601.55512.553.121.9343.971.0852.481.61621.845.223.3066.690.9302.561.58713.463.222.0443.670.9982.551.57822.175.333.4466.310.9072.521.54（2）加强系统操作管理，稳定窑热工制度，保证头煤用量，控制预热器温度确保分解率在90%～92%，加强煤管移动和头部结焦的清理，保证火焰形状；四.结束语做好现场管理，杜绝设备漏风、漏料，加强篦冷机操作和稳定窑系统，保证熟料冷却的前提下尽可能不要吹穿料层降低飞砂的扬尘。