基于窯電流曲線的窯內(nèi)情況判斷研究

摘 要：回轉(zhuǎn)窯輸送和翻轉(zhuǎn)物料的動力主要由主電機功率提供，窯功率的大小主要由窯內(nèi)物料的狀態(tài)決定?；诟G電流趨勢圖，可以清楚的反映窯內(nèi)物料的狀況。本文通過分析幾種窯電流曲線趨勢圖，以此來分析窯內(nèi)的實際情況，為窯況的判斷提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：窯電流曲線；窯況；物料

中圖分類號：TQ172.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0191-02

前 言

在窯系統(tǒng)的運行過程中，窯電流的運行狀態(tài)是衡量窯系統(tǒng)運行狀態(tài)的重要參數(shù)。維持窯速穩(wěn)定狀態(tài)下，通過觀察窯電流曲線的變化趨勢，可以對窯襯、熱工狀況和窯皮的基本狀況進行分析判斷，及時的預(yù)判機械方面和工藝方面的故障。針對出現(xiàn)的異常情況，針對性的采取應(yīng)對措施，可以有效的避免事故的產(chǎn)生，以免影響生產(chǎn)的正常運行。

1 水泥回轉(zhuǎn)窯設(shè)備故障和工藝不當(dāng)致使主電機電流改動的要素

1.1 水泥回轉(zhuǎn)窯設(shè)備緣由

正常生產(chǎn)過程中，水泥回轉(zhuǎn)窯傳動設(shè)備、支承設(shè)備、密封設(shè)備等相關(guān)設(shè)備會受到外界因素的影響，導(dǎo)致主機電流的急劇增大。在這些影響因素中，支承設(shè)備是導(dǎo)致主機電流增大的主要影響因素。在水泥回轉(zhuǎn)窯裝置過程中，由于托輪安裝的不是非常合理，導(dǎo)致運行過程中托輪燒瓦、振動和正常生產(chǎn)中托輪因缺油而燒瓦等現(xiàn)象的產(chǎn)生，這些因素都會導(dǎo)致主機電流大幅度的升高。

1.2 窯皮厚薄不均

因為水泥回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)窯皮過厚，導(dǎo)致有瘤狀結(jié)皮或不均勻的現(xiàn)象產(chǎn)生，這些影響因素同樣會導(dǎo)致窯功率發(fā)生大幅度的波動。通過分析窯內(nèi)的狀況，產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因是窯內(nèi)結(jié)皮不均，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)矩不均，當(dāng)翻滾物料和瘤狀結(jié)皮呈現(xiàn)為一條直線時，窯主機的消耗功率最小，在曲線上表現(xiàn)為最低值。值得指出的是，假如設(shè)備阻力不均或窯筒體變形等緣由，窯功率也會呈現(xiàn)這種軌道。所以，呈現(xiàn)這種狀況應(yīng)多方面思考，最好與有關(guān)人員合作查找緣由。假如設(shè)備沒有問題，多半是噴煤管方位不妥，假如煤嘴中間傾向翻滾的物料一側(cè)，前部物料的熱交換率進步，物料會更粘些，致使燒成帶窯皮掛得很厚，而且使后部物料液相呈現(xiàn)得也相對過早，致使窯皮長而不均，所以應(yīng)及時調(diào)整噴煤管的方位。

1.3 窯皮塌落

水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的窯皮塌落時，窯主機電流會大幅改動。當(dāng)窯內(nèi)掉窯皮時窯的功率有剎那間上升趨勢，繼而呈降低趨勢，乃至降低至掉窯皮前的功率值以下。窯皮掉落較大（厚）時恢復(fù)較慢，反之，較快。當(dāng)窯皮掉落時，其功率曲線呈不斷波動的軌道；恢復(fù)后，窯皮漸趨均勻，功率曲線軌道窄而波動小。掉落的窯皮較大時，窯翻滾時窯皮和物料一同帶起，因為塊大，帶起得較高，所以功率有剎那間升高的痕跡；待窯皮摔成小塊后，連同物料一同向前翻滾，因為這些物料絕大多數(shù)是粉狀的，被窯帶起的高度就會降低，功率表現(xiàn)為降低趨勢。窯皮較小時，這種表象不明顯。呈現(xiàn)掉窯皮時，只需及時添加窯頭喂煤量（體系技術(shù)狀況較好），待功率恢復(fù)正常后，再減至本來設(shè)定值。

1.4 窯內(nèi)結(jié)大料球

在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)有大料球時，回轉(zhuǎn)窯的主機電流會表現(xiàn)為不一樣的增加趨勢，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)呈現(xiàn)的大料球的主要原因是生料成分的波動。通過預(yù)先調(diào)查水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的通風(fēng)情況，可以準(zhǔn)確的判斷窯內(nèi)是否存在大料球，因為料球的大小狀況會對窯內(nèi)的通風(fēng)狀況產(chǎn)生一定程度的影響；調(diào)查窯主機電流是不是有增大的趨勢；調(diào)查窯內(nèi)物料結(jié)粒是不是偏大。站在窯平臺上聽到窯內(nèi)有反常聲響，通過以上的調(diào)查大致能夠判斷出窯內(nèi)是不是有大料球。假如承認(rèn)窯內(nèi)有大料球應(yīng)及時采取辦法（如改變配料，減少用煤或移動煤管等）防止大料球的屢次呈現(xiàn)，并調(diào)整窯況將大料球放出窯內(nèi)，以防止大料球長期在窯內(nèi)損壞窯襯。

1.5 窯內(nèi)結(jié)后圈

當(dāng)窯內(nèi)有后圈時，物料在窯內(nèi)的運動速度發(fā)生變動，使進入燒成帶的物料量大幅波動，當(dāng)物料由后圈處很多涌入燒成帶時，因物料過多而得不到充分的吸熱使物料結(jié)粒細(xì)小，然后使窯的主機電流減??；之后窯內(nèi)物料削減，物料的溫度、結(jié)粒開始趨向于正常狀況，所以主機電流又開始呈現(xiàn)增大的趨勢，重復(fù)這種狀況就會逐漸形成水泥回轉(zhuǎn)窯主機電流成正弦狀波動。針對上述出現(xiàn)的狀況，必須及時的對后圈進行處理，可以選擇選用大幅度移動噴煤管或冷熱交替法煅燒來進行處理。

1.6 生料成分不妥

當(dāng)生料配料不妥或生料成分波動，生料內(nèi)的其他熔劑礦物或氧化鐵含量過多時，導(dǎo)致物料中液相過早形成，水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)窯皮過長，增加窯的負(fù)荷，促進主機電流的增加。為了有效的改善這種狀況，必須合理的控制前溫，如若是因為回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通風(fēng)太大導(dǎo)致的窯皮過長，那么就必須控制窯內(nèi)的通風(fēng)狀況，調(diào)整三次風(fēng)閘閥的開度來調(diào)整窯爐用風(fēng)比例，通過控制火焰的長度來實現(xiàn)控制窯皮長度的目的；如果因為受到生料成分的影響，那么就調(diào)整噴煤管在窯內(nèi)的方位或生料成分和控制物料的預(yù)分解程度，以此預(yù)防物料在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)液相過早的形成。

1.7 窯內(nèi)煅燒狀況改動

在水泥回轉(zhuǎn)窯體系設(shè)備工作正常的狀況下窯主電機電流發(fā)生變動主要是因為窯內(nèi)的煅燒狀況發(fā)生了變動。物料在窯內(nèi)的運動狀況：首要預(yù)熱的生料進入窯內(nèi)進行固相反應(yīng)，其間物料中沒有發(fā)生液相運動狀況僅僅滑動，當(dāng)物料在窯內(nèi)得到充分反應(yīng)進入燒成帶后，物料中發(fā)生很多的液相，物料已有些結(jié)粒，隨之窯皮也逐漸形成，物料的運動狀況轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓭L，滑動摩擦和翻滾摩擦對窯體產(chǎn)生的動能大不一樣，翻滾摩擦產(chǎn)生的動能遠(yuǎn)大于滑動摩擦所產(chǎn)生的動能。窯內(nèi)煅燒狀況越好，物料結(jié)粒越大，所發(fā)生的翻滾摩擦動能越大，窯體的負(fù)載越大，主電機電流隨之增大。此外，當(dāng)窯內(nèi)窯皮過長過厚，窯內(nèi)結(jié)前圈、后圈，窯內(nèi)結(jié)大料球等，都會使窯的負(fù)載增大，主電機電流增大。

2 對幾種常見的窯電流曲線的判斷及處理

基于圖1顯示的窯電流曲線圖，可以發(fā)現(xiàn)窯后圈只垮掉了一部分，導(dǎo)致窯轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)失衡的現(xiàn)象，曲線的振幅比正常情況下要大。在這種情況下，必須繼續(xù)燒圈操作，直到窯圈全部跨掉為止，保證窯況處于正常狀態(tài)。

圖2曲線波動幅度大，有毛刺。窯電流曲線的波動情況表明窯內(nèi)物料KH值偏低而IM值又偏高或者有單側(cè)厚重窯皮，物料粘度較大，窯內(nèi)物料翻滾不是非常靈活，物料粘度比較大，窯電流值的波動比較大。在這種情況下，必須及時采取解決措施，適當(dāng)?shù)慕档挽褵臏囟?，控制燃燒用煤量，并且防止窯內(nèi)結(jié)圈結(jié)蛋和冷卻機堆“雪人”等現(xiàn)象的發(fā)生，及時調(diào)整生料配比。

基于圖3窯電流曲線，可以判斷該曲線呈現(xiàn)為正弦波狀，顯示窯內(nèi)有圈，致使出窯的時候，熟料一會兒多，一會兒少，當(dāng)物料較多時，二次風(fēng)溫會逐漸升高，窯內(nèi)物料結(jié)粒會逐漸變得粗大，窯機的功率逐漸上升，出窯的物料逐漸減少。

基于圖4窯電流曲線，可以得出以下幾條結(jié)論：①窯皮平整或者雖然窯皮不平整，但是施加在窯主電機上的反作用力處于平衡狀態(tài)；②窯內(nèi)的火焰溫度處于偏低的狀態(tài)，窯電流低近乎于跑生料，此時必須增加燃料，提升窯內(nèi)的溫度；③窯內(nèi)的溫度處于正常狀態(tài)，但是物料偏高，粉料多，液相量過少，易燒性比較差，曲線振幅偏小。此時應(yīng)該調(diào)整生料的配比，促進窯內(nèi)正常生產(chǎn)。

基于圖5的窯電流曲線趨勢圖，可以看出在投料初期，隨著喂料量的增加，窯機的功率也隨著發(fā)生相應(yīng)的變化，再加煤加料之后，窯電流會逐漸增大，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整窯轉(zhuǎn)速之后，會促使窯電流保證正常水平，此時就可以繼續(xù)進行加料操作，直到達(dá)到正常的喂料量。

基于圖6窯電流曲線，曲線發(fā)生變化的原因主要有：①分解爐內(nèi)大塊結(jié)皮塌落，卡在上升煙道，會阻礙窯內(nèi)的通風(fēng)透氣，煤粉燃燒得不夠完全，窯內(nèi)會出現(xiàn)很多還原氣氛，導(dǎo)致窯內(nèi)的溫度急劇下降。此時必須進行停料操作，及時將結(jié)皮處理干凈，以此恢復(fù)正常生產(chǎn)；②窯口圈比較大，突然發(fā)生垮塌現(xiàn)象，導(dǎo)致窯內(nèi)物料急速的卸入篦冷機內(nèi)，為了應(yīng)對這種狀況，此時必須降低窯轉(zhuǎn)速，加快篦床速度，加大窯頭用煤量；③預(yù)熱器塌料，大量分解率低物料突然沖入窯內(nèi)，導(dǎo)致各帶發(fā)生前移現(xiàn)象，此時必須快速的降低窯速、大幅度減料、加煤，預(yù)防跑生料。

圖7說明：①窯內(nèi)溫度降低，物料的粘度比較低，物料被帶起的高度降低，窯電流緩慢下降。此時，正確的操作是適當(dāng)增加窯前用煤，保證窯內(nèi)的溫度處于正常狀態(tài)。②減煤或減料操作時，如若未及時調(diào)整窯轉(zhuǎn)速，會造成窯電流下降。此時正確的操作是控制窯轉(zhuǎn)速，確保其與喂料量相匹配。

圖8表明：①窯內(nèi)的溫度正向著過熱的方向發(fā)展，物料的粘度增加，物料被帶起的高度增加，窯轉(zhuǎn)矩增大。此時必須增加喂料量并提高窯轉(zhuǎn)速，或控制窯頭用煤；②窯內(nèi)的物料增加，而窯速和喂料量不匹配，導(dǎo)致窯電流值升高，這個時候的正確操作是適當(dāng)?shù)奶岣吒G轉(zhuǎn)速；③長厚窯皮或者窯口圈正在逐漸形成；④機械故障，造成系統(tǒng)摩擦力增大。

基于圖9窯電流曲線變化趨勢圖，可以發(fā)現(xiàn)窯轉(zhuǎn)動電流急速升高，然后又緩慢下降，再慢慢的回到正常狀況。由此可以判斷回轉(zhuǎn)窯內(nèi)有窯圈或窯皮垮落，曲線上升的幅度越大，那么表示垮落的窯圈或窯皮就越多。

基于圖10窯電流曲線變化趨勢圖，可以發(fā)現(xiàn)此時窯系統(tǒng)運行正常，窯轉(zhuǎn)動電流呈現(xiàn)平穩(wěn)的運行狀態(tài)?；谮厔輬D，變化軌跡非常平滑，沒有較大波動，振幅非常均勻，曲線的寬窄程度比較適中，表示窯熱工制度非常穩(wěn)定。

3 結(jié) 語

綜上所述，基于水泥回轉(zhuǎn)窯窯電流的曲線變化趨勢圖，可以快捷地判斷窯內(nèi)熱工狀況，為現(xiàn)場工作人員預(yù)先判斷事故的類型及處理事故的手段提供了相應(yīng)的參考和借鑒，采取有效的解決措施，避免事故的產(chǎn)生?？偠灾?，在工藝操作中，窯電流是一個非常重要的參數(shù)，不容忽視。

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收稿日期：2018-3-25

作者簡介：何哲琿（1988-），男，本科，主要從事水泥工藝生產(chǎn)、質(zhì)量過程控制、實驗檢測等方面研究。