雙膛石灰窯結(jié)瘤原因分析及其處理措施和預(yù)防方法

田英杰

（日照魯碧新材料科技有限公司， 山東 日照 276800）

石灰石是常見的工業(yè)原料，多用于制造鋼鐵、電石、純堿等工業(yè)，近些年來工業(yè)技術(shù)的全面發(fā)展也帶動(dòng)了石灰石煅燒技術(shù)的提高。我國有大量的石灰石原材料，與其它材料相比，石灰石屬于天然資源，是鋼鐵冶煉的重要原料。但是現(xiàn)階段國內(nèi)各行業(yè)使用的石灰窯或多或少都會(huì)出現(xiàn)結(jié)瘤的情況。結(jié)瘤后會(huì)對(duì)正常的生產(chǎn)制造有很大的影響，且對(duì)窯體的損傷也是不可逆轉(zhuǎn)的。結(jié)瘤實(shí)際上是石灰石在經(jīng)過高溫煅燒時(shí)產(chǎn)生的一種塊狀石灰粘結(jié)料，這其中經(jīng)過了物理變化和化學(xué)變化。在生產(chǎn)過程中，如果發(fā)生結(jié)瘤不僅會(huì)讓卸料平臺(tái)無法順暢下灰，降低石灰的產(chǎn)質(zhì)量，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致窯爐不能正常生產(chǎn)運(yùn)行。本文就雙膛石灰窯常見的結(jié)瘤原因進(jìn)行了分析，現(xiàn)介紹如下。

1 結(jié)瘤的原因

我公司的雙膛石灰窯，在2006 年、2007 年先后建成并投產(chǎn)，在這兩年的生產(chǎn)過程中，因?yàn)槿鄙俳?jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)過3 次較重結(jié)瘤現(xiàn)象，導(dǎo)致了石灰窯耐材及卸料系統(tǒng)受到石灰瘤狀體破壞，無法正常使用，曾一度影響公司正常生產(chǎn)工作。為了改變這一窘境，我們首先分析了雙膛石灰窯結(jié)瘤的成因，結(jié)合我公司當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)對(duì)三座石灰窟開展了系統(tǒng)化的調(diào)整工作，同時(shí)還使用了與其相匹配的預(yù)防措施，成效較好。當(dāng)前結(jié)瘤現(xiàn)象已經(jīng)得到了良好的控制。

1.1 受到原料石灰石成分的影響

石灰窯生產(chǎn)中，其氧化鈣含量比例、雜質(zhì)含量比例大小決定是否產(chǎn)生石灰窯結(jié)瘤。石灰石在窯內(nèi)煅燒時(shí)，不但會(huì)放射出大量的雜質(zhì)反射過程，還會(huì)產(chǎn)生CaO反射過程，并且這些反射過程溫度大不相同。當(dāng)SiO2、Fe2O3、Al2O3 和MgCO3這些雜質(zhì)出現(xiàn)在石灰石原料中時(shí)，既會(huì)影響石灰石煅燒工藝，還會(huì)加大出現(xiàn)結(jié)瘤的可能性。當(dāng)二氧化硅內(nèi)部溫度達(dá)到700-800℃時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生固體狀態(tài)，并與氧化鈣發(fā)生反應(yīng)逐漸生成硅酸二鈣、二氧化硅，因?yàn)槭沂幸琅f有大量的氧化鈣，更會(huì)發(fā)生較大反應(yīng)直到生成金屬氧化物·SiO2 才會(huì)緩慢的停止，二氧化硅影響反應(yīng)的速度，其在石灰石上分布越平均，反應(yīng)的速度就會(huì)越快，若不平均分布，則反應(yīng)速度就會(huì)遞減。當(dāng)三氧化二鐵內(nèi)部溫度達(dá)到800-900℃時(shí)，就會(huì)和氧化鈣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，依次生成氧化鈣·三氧化二鐵和兩個(gè)氧化鈣分子·三氧化二鐵，這些物質(zhì)可以組成均勻溶液的物質(zhì)，將會(huì)在石灰窯內(nèi)慢慢相結(jié)合慢慢產(chǎn)生塊狀，衍生出窯瘤。

1.2 石灰石原料粒度大小的影響

石灰石粒度大小對(duì)石灰的燒成率影響很大，粒度過大會(huì)延長(zhǎng)物料停留時(shí)間，影響石灰窯的能力，相反，石灰石粒度過小，它在窯內(nèi)停留時(shí)間短。但是石灰石粒度減小，也有一定要求，粒度減小會(huì)增加窯內(nèi)阻力。氣體分布變壞，破壞灰窯煅燒工況，形成偏燒、局部高溫或生成“瘤塊”，增加了燃料消耗量，降低石灰窯的生產(chǎn)能力和窯氣CO2 濃度。因而，石灰石粒度應(yīng)均勻，煅燒才能穩(wěn)定，這樣有利于石灰窯平穩(wěn)運(yùn)行和分解率的提高。

1.3 石灰石原料含粉量高低的影響

石灰石原料中含粉量的高低，也會(huì)造成石灰窯的結(jié)瘤。進(jìn)入窯內(nèi)的石灰石原料含粉量越高，物料在窯內(nèi)就越容易參與反應(yīng)，熔化或粘結(jié)于窯壁上，容易導(dǎo)致窯瘤的形成；一般情況下，如果石灰石原料中的粉料越多，說明其中的雜質(zhì)也就越多。這些雜質(zhì)也就越容易和CaO 發(fā)生一系列的反應(yīng)，生成各種低熔點(diǎn)的化合物，使石灰之間相互粘結(jié)成塊，從而形成了窯瘤。

1.4 生產(chǎn)操作通道溫度影響

操作上煅燒溫度沒有控制好易形成結(jié)瘤。因?yàn)殪褵郎囟仍礁?，窯內(nèi)物料中低熔點(diǎn)的物質(zhì)也就越容易熔化成液相，使石灰之間相互粘結(jié)成塊，或粘結(jié)在窯壁上逐步形成掛壁窯瘤，并且溫度越高，物料中的各種成分之間就越容易發(fā)生反應(yīng)，或與窯襯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成更多的低熔點(diǎn)物質(zhì)，從而促使窯瘤的形成。因此，在煅燒中應(yīng)根據(jù)雜質(zhì)的含量合理控制煅燒溫度，一般情況下，CaCO3 含量高的石灰石煅燒溫度控制在約1200℃，CaCO3 含量低的煅燒溫度控制在1000~1150℃，MgCO3 含量高的石灰石煅燒溫度控制在1000℃以下。當(dāng)然，這樣的溫度控制也不是一成不變的，還要根據(jù)成品灰質(zhì)量的情況適時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2 結(jié)瘤的處理措施

雖然石灰石在煅燒過程中容易出現(xiàn)產(chǎn)生結(jié)瘤現(xiàn)象，且雙膛石灰窯結(jié)瘤較難處理，但可以提前制定措施進(jìn)行預(yù)防，穩(wěn)定風(fēng)、煤、氣配比，采取降低通道溫度的辦法，規(guī)避窯瘤現(xiàn)象的發(fā)生。出現(xiàn)結(jié)瘤使用物理學(xué)中熱脹冷縮辦法，石灰窯內(nèi)遇冷體積必定會(huì)發(fā)生變化，窯瘤無法適應(yīng)體積的突然變化會(huì)出現(xiàn)開裂、脫落的現(xiàn)象。避免結(jié)瘤現(xiàn)象可以從三個(gè)方向來解決。

2.1 控制石灰成分

嚴(yán)格控制石灰石原材料的質(zhì)量，由于石灰石供應(yīng)商不固定，所以可能出現(xiàn)石灰石原料質(zhì)量不穩(wěn)定的情況，所以要對(duì)原料石灰石進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，跟蹤原料的質(zhì)量情況，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，立刻停止原料進(jìn)入窯體，基于石灰窯結(jié)瘤的機(jī)理，在煅燒前應(yīng)選用SiO2、Fe2O3、Al2O3 和MgCO3 等雜質(zhì)含量低的石灰石為原料。在有必要時(shí)增加原料水洗設(shè)備，從根源上杜絕結(jié)瘤的發(fā)生。

2.2 優(yōu)化工作方式

工作人員必須定期的檢查煤氣熱量值數(shù)與氣、風(fēng)的比列、石灰石的粒度和質(zhì)量是否成正比、窯內(nèi)石灰石分布是否均勻等，一旦這些因素中出現(xiàn)了比例不協(xié)調(diào)情況，要立即進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。以我公司的三座雙膛石灰窯為參考，常見的問題主要是單邊掛瘤，這是因窯內(nèi)的料面傾斜導(dǎo)致的。工作人員只需降低料面，再次調(diào)整布料器布料均勻，優(yōu)化窯內(nèi)料流，均勻煅燒。雙膛石灰窯結(jié)瘤問題較為惡劣時(shí)，導(dǎo)致出現(xiàn)懸窯情況不能順利生產(chǎn)，需要暫時(shí)停止石灰窯生產(chǎn)，并通過冷卻風(fēng)對(duì)其降溫，利用熱脹冷縮原理讓窯瘤自然脫落，隨后再打開觀察孔，進(jìn)行人工處理。

2.3 降低溫度

燃料的配量是影響石灰石煅燒分解的關(guān)鍵。工作人員根據(jù)窯況降低燃料投入率，還要降低石灰窯燃燒空氣量，同時(shí)提高成品石灰的排放數(shù)量，這樣一來窯內(nèi)的大量材料會(huì)互相摩擦、碰撞，窯瘤承擔(dān)不住這種摩擦力紛紛掉落，它們將會(huì)和成品的石灰共同排除窯外。

3 結(jié)束語

石灰窯結(jié)瘤情況是現(xiàn)在石灰生產(chǎn)中常見的問題，應(yīng)采取措施降低結(jié)瘤對(duì)生產(chǎn)的影響。針對(duì)結(jié)瘤問題,首先要有明確的防范措施，制定一系列的預(yù)防方案，將入窯原材料的質(zhì)量、粉量的比例、人工操作的方式作為預(yù)防工作的落腳點(diǎn)。其次要緊跟科技時(shí)代的節(jié)奏，樹立起科學(xué)發(fā)展的理念，擅于運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)解決措施，對(duì)石灰窯合理控溫、調(diào)控助燃風(fēng)量以及掌握熱量的輸入量。這些手段都能夠有效的規(guī)避結(jié)瘤現(xiàn)象。石灰窯是我國工業(yè)制造的重要原材料，采取有效措施降低石灰窯結(jié)瘤情況對(duì)于提高石灰的產(chǎn)量、工業(yè)原料質(zhì)量都有重要作用。