窯灰對熟料質(zhì)量的影響

陳瑞央，程慶光

窯灰對熟料質(zhì)量的影響

Influence of Kiln Dust on the Quality of Clinker

陳瑞央，程慶光

窯灰作為增濕塔和窯尾收塵系統(tǒng)獲得的生料，由于其以飛灰形式捕集，同時部分經(jīng)過窯內(nèi)的高溫煅燒，因此窯灰與經(jīng)過粉磨獲得的新鮮生料物料在形貌和組成上都有顯著的不同。隨著新型干法水泥技術(shù)的發(fā)展、嚴(yán)格的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)和純低溫余熱發(fā)電的普及應(yīng)用，窯灰的數(shù)量也在逐步增加，同時部分采用旁路放風(fēng)的企業(yè)所獲得的部分旁路放風(fēng)灰也將重新回到燒成系統(tǒng)，這些因素都會造成生料成分的變化，影響預(yù)期生料目標(biāo)值的變化，另外生料粉磨系統(tǒng)錯峰開停的節(jié)電措施也在增加生料波動的頻率。

我公司擁有一條完整的5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線，并配套了額定發(fā)電能力9MW的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。生料粉磨系統(tǒng)采用立式輥磨，并采用TP-1型的生料均化庫，其規(guī)格為φ18m×50m，儲量約為15000t，燒成系統(tǒng)采用雙系列五級旋風(fēng)預(yù)熱器和φ4.8m×72m回轉(zhuǎn)窯。生料粉磨系統(tǒng)停止運(yùn)行后，窯灰直接入庫。然而由于窯灰與生料性質(zhì)的差異造成的生料質(zhì)量波動，曾一度困擾著公司熟料質(zhì)量的控制。經(jīng)過技術(shù)部門綜合分析并采取對應(yīng)的措施，較好地解決了上述問題。

1窯灰料對熟料質(zhì)量的影響

生料磨停機(jī)3h后，入窯生料的KH和SM明顯下降，入窯生料的AM卻逐步升高（見表1），由此可以判斷我公司的窯灰成分中含有較多的氧化鋁和氧化硅，這與生料配料中使用粘土質(zhì)原料是分不開的。隨著停磨時間的延長以及生料均化庫料位的下降，熟料飽和比也呈現(xiàn)明顯下降趨勢，如表2所示，造成熟料質(zhì)量的大幅波動，同時給下道工序的控制增加了困難。

從表1和表2中還可以看出，生料磨停機(jī)3h后，入窯生料的KH下降，AM提高，入窯生料易燒性變化較快，熟料KH出現(xiàn)大幅（KH下降了0.029）波動，在煅燒過程中，易形成長厚窯皮，造成窯內(nèi)結(jié)圈結(jié)球，破壞窯內(nèi)熱平衡，嚴(yán)重影響中控室的正常操作。

2原因分析

對于生料磨停機(jī)期間熟料質(zhì)量波動的問題，我公司技術(shù)人員從出磨生料入手，逐一查找原因，發(fā)現(xiàn)不同來源的窯灰成分差異明顯，對生料的質(zhì)量影響各不相同，但共同點是與粉磨生料的化學(xué)組成明顯不同。旋風(fēng)預(yù)熱器的C1旋風(fēng)筒收塵效果差，窯灰的數(shù)量偏多，正常情況下，窯灰占入窯生料的10%左右。生料磨停機(jī)后，窯灰通過出磨生料提升機(jī)入生料庫中，隨著生料均化庫存料的減少，窯灰占的比例越來越大，造成熟料的KH值快速降低。生料均化庫的使用效果較差也是引起生料質(zhì)量快速波動的重要原因。表3為不同位置窯灰的化學(xué)組成對比情況。

表1 停磨3h后入窯生料熒光分析結(jié)果（%）及率值

表2 停磨3h后出窯熟料熒光分析結(jié)果（%）及率值

表3 不同位置窯灰的化學(xué)成分（%）及率值

表4 入窯生料熒光分析（生料磨停機(jī)3h）及率值

表5 出窯熟料熒光分析（生料磨停機(jī)3h）及率值

2.1 窯灰的來源及化學(xué)成分

從表3可以看出，與正常入窯生料相比，窯灰中含有的CaO偏低約1.16%以下，而SiO2和Al2O3則呈現(xiàn)一定程度的偏高，尤其是氧化鋁偏高最為明顯，這是因為生料采用石灰石、砂巖、粘土、有色金屬灰渣四組分配料，石灰石、砂巖比粘土和有色金屬灰渣的易磨性差，因此出磨生料中石灰石的顆粒大，煙氣帶入SP爐的含量就少。反映在率值上，SP爐窯灰比入窯生料KH、SM降低，AM提高。

增濕塔回灰與SP爐窯灰相比捕集能力較弱，反映在率值上，增濕塔窯灰比SP爐窯灰SM提高，KH降低。窯尾大布袋收塵器主要是收集SP爐和增濕塔沒有收集的部分，與入窯生料相比窯尾收塵器的細(xì)粉更多，因此SiO2、Al2O3、Fe2O3含量提高，CaO含量更低，反映在率值上，窯尾大布袋收塵窯灰比入窯生料AM提高，KH、SM降低，這與生料配料所采用原料的易磨性有關(guān)，也與水泥企業(yè)的生產(chǎn)工藝有關(guān)。值得注意的是，即使在生料磨正常運(yùn)行期間，也有一部分的窯灰通過氣體攜帶進(jìn)入生料磨，由于這部分粉塵與生料均勻混合而無法單獨取樣檢測，在生料磨停止運(yùn)行后，轉(zhuǎn)化為上述三部分窯灰，從而造成窯灰的性質(zhì)變化更為明顯，也就是說，粉塵收集數(shù)量越多，對窯況正常運(yùn)行影響越明顯。

2.2 生料均化效果

生料磨停磨后大布袋收集的粉塵（窯灰）直接進(jìn)入生料均化庫，然而我公司在工藝設(shè)計上生料均化庫均化效果并不理想。生料均化庫底的6個充氣區(qū)的18個電磁閥有9個損壞無法使用，各個充氣區(qū)未能按程序自動充氣循環(huán)卸料，只有1～2個區(qū)正常使用，造成生料均化效果差。因此當(dāng)生料磨停機(jī)后，大布袋收塵器的窯灰未經(jīng)充分均化，形成上進(jìn)下出的通道情形，此時大布袋收塵器窯灰在入窯生料中所占比例較大，導(dǎo)致入窯生料三率值變化明顯，熟料三率值也跟隨發(fā)生較大的波動。

2.3 預(yù)熱器收塵效果

預(yù)熱器旋風(fēng)筒的翻板閥經(jīng)過長期高溫作用嚴(yán)重變形，旋風(fēng)筒內(nèi)筒磨損嚴(yán)重，收塵效果差，導(dǎo)致大量生料隨煙氣逃離預(yù)熱器進(jìn)入窯尾各煙氣處理系統(tǒng)，引起入窯生料三率值在輥磨停機(jī)后變化明顯。

3措施與效果

針對熟料煅燒系統(tǒng)存在的問題，從減小窯灰數(shù)量和降低生料波動兩方面著手解決生料波動劇烈的問題，同時在生產(chǎn)中有計劃地開停設(shè)備，預(yù)先控制生料率值體系朝上限方向發(fā)展，以及時補(bǔ)償窯灰對生料率值的影響。

（1）提高生料均化庫的均化效率。徹底檢修生料均化庫底，更換損壞的電磁閥,實現(xiàn)均化庫六區(qū)的自動控制，嚴(yán)格按照計算機(jī)程序，及時更換入窯生料的變化區(qū)間，保證1h輪換一周。

（2）在接到通知計劃停磨前2h，適當(dāng)提高出磨生料KH值（按出磨生料KH值指標(biāo)上限控制）。

（3）盡量避免生料磨長時間停機(jī)，尤其是4h以上的停機(jī)。

（4）改進(jìn)預(yù)熱器系統(tǒng)撒料裝置，調(diào)整和更換翻板閥，改善生料布料效果，提高翻板閥鎖風(fēng)的效果，提高旋風(fēng)筒收塵效率，降低廢氣中的粉塵濃度。

通過以上措施，2012年下半年生料均化效果明顯提高，入窯生料三率值較穩(wěn)定，出窯熟料三率值也不再出現(xiàn)明顯波動，熟料質(zhì)量得以穩(wěn)定（見表4、表5），上述改造措施基本達(dá)到了預(yù)期的效果。

4結(jié)論

通過綜合分析生料與窯灰化學(xué)組成的差異和水泥生產(chǎn)工藝中存在的問題，采取針對性的措施，熟料質(zhì)量取得了良好的效果。同時也為水泥粉磨過程的質(zhì)量控制打下了良好基礎(chǔ)。這與其他企業(yè)改變回灰入窯或者建立窯灰儲庫的措施不同[1]、[2]，減小了設(shè)備改造的代價，為最大限度降低生產(chǎn)成本創(chuàng)造了條件。

窯灰的來源點越多，窯灰與生料的成分差異就越大，同時粉塵環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求越嚴(yán)格，窯灰的數(shù)量越多，生料質(zhì)量波動受窯灰的影響越明顯，因此控制合適的生料細(xì)度和選擇適宜的物料粉磨，是控制窯灰影響生料成分的最有效措施。

[1]任善國,祝尊峰,單鋒.窯灰對熟料質(zhì)量和窯系統(tǒng)的影響分析及采取的措施[J].水泥,2010（7）:32-34.

[2]王國慶,張寶剛.窯灰影響熟料質(zhì)量的處理方法[J].水泥,2006（11）:12-13.■

TQ172.18

B

1001-6171（2014）02-0091-03

蘭溪諸葛南方水泥有限公司，浙江金華321105；

2013-07-18；編輯：孫娟