基于環(huán)形雙膛石灰窯的結(jié)瘤原因分析和預(yù)防措施探討

楊飛，梁利平，李濤

（陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

0 引言

我公司現(xiàn)已建成投產(chǎn)的三臺(tái)環(huán)形雙膛石灰窯均采用電石爐尾氣和焦?fàn)t荒煤氣作為燃料，在生產(chǎn)中均出現(xiàn)過不同程度的高溫?zé)Y(jié)現(xiàn)象和蓬料燒結(jié)現(xiàn)象。燒結(jié)時(shí)窯膛內(nèi)出現(xiàn)許多大塊的石灰粘結(jié)料（俗稱“結(jié)瘤”），導(dǎo)致無(wú)法正常出料，窯膛溫度持續(xù)升高，嚴(yán)重時(shí)形成大塊瘤塊，卡阻或粘黏在窯壁兩側(cè)形成“搭橋”，需要停窯拉料處理瘤塊。如果不加以重視，會(huì)造成設(shè)備難以正常運(yùn)行，以及整體耐材使用壽命大打折扣。本文作者結(jié)合自身的工程經(jīng)驗(yàn)，全面探討了石灰窯結(jié)瘤的原因，在此基礎(chǔ)上，討論相應(yīng)的工藝流程優(yōu)化工作，并提出有針對(duì)性的預(yù)防方案，旨在全面有效地解決上述存在的結(jié)瘤現(xiàn)象[1]。

1 結(jié)瘤原因分析

1.1 成分和雜質(zhì)的影響

我公司使用的石灰石主要來(lái)自內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海馬拉地地區(qū)，石灰石的主要成分為碳酸鈣（CaCO3）和一些雜質(zhì)包括碳酸鎂（MgCO3）以及鐵（Fe）、鋁（AI）、硅（Si）的氧化物。

針對(duì)窯內(nèi)煅燒的石灰石進(jìn)行分析，特別關(guān)注相應(yīng)的復(fù)雜的雜質(zhì)反映情況來(lái)看，在不同時(shí)間及溫度影響下，重點(diǎn)針對(duì)不同的雜質(zhì)情況，能有效作用于石灰氧化鈣（CaO）的反應(yīng)情況，特別是滿足于符合窯內(nèi)低溫800℃的工況下，能全面促進(jìn)氧化鈣顆粒的融合發(fā)展。在一定時(shí)間的作用下，則會(huì)造成生石灰表面的細(xì)孔受到反應(yīng)物的堵塞問題。這樣的情況還會(huì)造成帶芯的石灰情況出現(xiàn)，這就是所謂的夾心石灰產(chǎn)生的原因。融合的結(jié)晶對(duì)石灰石形成保護(hù)膜致使其在煅燒階段不能充分燃燒不僅會(huì)影響石灰石的煅燒，不加以處理的情況下，會(huì)造成石灰粘結(jié)成大塊并燒結(jié)，并固結(jié)在石灰窯的內(nèi)壁中，造成所謂的“結(jié)瘤”問題。

1.2 石灰石粒度大小和含粉量的影響

在全面分析石灰的燒成率的情況下，重要的影響因素則是石灰石的粒度情況。如果其粒度過小，這樣會(huì)造成容易存在著比較大的空氣阻力影響，造成送風(fēng)受到影響，設(shè)備的整體能力下降；如果粒度過大，則會(huì)造成和白灰窯設(shè)計(jì)不匹配的問題，難以滿足成品質(zhì)量要求。

另外，如果存在著含粉量較高的情況，則會(huì)造成物料運(yùn)動(dòng)能力偏低、透氣性差，這樣也會(huì)意味著比較多的雜質(zhì)問題，從而造成物料及雜質(zhì)容易通過反應(yīng)而粘結(jié)于窯壁，久而久之就會(huì)造成窯瘤。

1.3 生產(chǎn)工藝操作的影響

石灰窯在生產(chǎn)操作的過程中，由于操作工人技術(shù)水平參差不齊，人員流動(dòng)性大，培訓(xùn)不到位，沒有生產(chǎn)異常處理經(jīng)驗(yàn)等因素影響，數(shù)據(jù)分析、判斷不及時(shí)不全面。正是由于人為因素的影響，則容易出現(xiàn)結(jié)瘤問題。

工藝參數(shù)中鍛燒溫度也會(huì)對(duì)于結(jié)瘤問題造成影響。在比較高的煅燒溫度作用下，會(huì)造成石灰中的粘結(jié)情況出現(xiàn)，特別是容易造成在窯壁中出現(xiàn)掛壁窯瘤的情況[2]。特別是隨著溫度的逐步上升，這種反應(yīng)日趨容易，或者再加上和窯膛壁的化學(xué)反應(yīng)的影響，這樣會(huì)進(jìn)一步全面增強(qiáng)窯瘤的形成。從操作實(shí)踐的角度來(lái)看，結(jié)合相應(yīng)的PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)有效合理化保障實(shí)現(xiàn)煅燒帶的溫度的調(diào)整以及優(yōu)化，從工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)及撓度來(lái)看，大都是維持通道溫度控制950～1150℃范圍，不同窯膛屬于710～950℃的范圍。同時(shí)，可以結(jié)合成品品質(zhì)的要求來(lái)合理優(yōu)化溫度控制工作。在此環(huán)節(jié)中，考慮到實(shí)際煅燒帶的長(zhǎng)短直接對(duì)于溫度有著明顯的影響，當(dāng)出現(xiàn)其下移情況下，意味著頂溫低、灰溫高的情況，呈現(xiàn)出石灰生燒率高的特點(diǎn)；同樣，如果其上移的作用下，同樣，CO2濃度高，石灰生燒率高等。如果其存在著縮短以及拉長(zhǎng)等情況，則應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行逐一判斷，避免存在著機(jī)械化的提升窯溫的情況，這樣才能有效防止“結(jié)瘤”問題[3]。

最后，在生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，應(yīng)結(jié)合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)進(jìn)行石灰的定期卸出操作。如果沒有重視，則會(huì)造成物料停留時(shí)間過長(zhǎng)，造成溶解部分低熔點(diǎn)的化合物，在液相的作用下，則會(huì)造成石灰粘結(jié)問題出現(xiàn)。

2 結(jié)瘤的判斷

為了全面保障落實(shí)石灰窯的有效運(yùn)行狀態(tài)，則應(yīng)從實(shí)際出發(fā)來(lái)有效判斷具體的結(jié)瘤情況。結(jié)合實(shí)際來(lái)看，通過PLC控制畫面觀察窯膛的溫度點(diǎn)，如果溫度大于840℃以上時(shí)，還有持續(xù)上升的趨勢(shì)，并觀察出灰的顏色和推料閥推料下料情況，還可以通過以下幾種方法來(lái)提前判斷窯內(nèi)是否結(jié)瘤。

第一，存在著窯壓快速增加，并能保持一定的高位。從這個(gè)角度來(lái)看，除了增加風(fēng)壓、原料含粉量增多、產(chǎn)量提升等因素外，如果存在著窯瘤的情況，則意味內(nèi)部空氣流動(dòng)性下降，而造成比較高的窯壓情況。

第二，呈現(xiàn)出快速連續(xù)化石灰窯出灰溫度的升高狀態(tài)，或者出灰成品帶著火，且存在著較高濃度的CO、O2，而C02濃度偏低等情況。這可能是存在著因?yàn)榇髩K的窯瘤在系統(tǒng)中被卡住，難以排出的情況下，造成了窯下冷卻風(fēng)對(duì)成品石灰的冷卻受到影響，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的有效外排，造成出料口溫度的提升。

3 結(jié)瘤的防范措施

3.1 結(jié)合規(guī)范要求明確控制石灰石原料和煤氣的質(zhì)量

為了有效解決上述分析中存在的結(jié)瘤問題，應(yīng)從石灰石原料的質(zhì)量入手，結(jié)合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，落實(shí)相應(yīng)廠家的石灰石質(zhì)量控制工作，考慮到具體的內(nèi)部不同的碳酸鈣含量情況。盡可能選擇固定廠家，保障原料的質(zhì)量，全面提升石灰石質(zhì)量。確保石灰石達(dá)到采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)：即CaC03含量>90%（CaO含量≥52%），碎料含量<5%；雜質(zhì)成分MgC03含量<6%（Mg0含量>0.8%），Si02含量＜1.5%，（A1203+Fe203）含量<0.6%，粒度大小控制在40～70mm；盡量使用熱值穩(wěn)定單一的燃料，避免出現(xiàn)間歇式的供氣或者兩種起源熱值差較大的起源同時(shí)配合供氣，導(dǎo)致窯膛溫度調(diào)整困難；必須使用混合氣體時(shí)提前調(diào)整配比，同時(shí)煤氣熱值應(yīng)＞1600大卡。嚴(yán)格控制石灰石入窯的含粉量，不得混有泥土、鋁礦石、砂石、鋼鐵、木頭等雜物。

3.2 加強(qiáng)石灰窯工藝操作管理

（1）完善工藝管控制度，加強(qiáng)對(duì)操作工人的培訓(xùn)，不斷提高操作水平。

（2）定期進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)期間定期打開取樣口化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)質(zhì)量調(diào)整對(duì)應(yīng)點(diǎn)的噴槍。

（3）從具體的成品石灰的質(zhì)量分析來(lái)看，應(yīng)從實(shí)際需求出發(fā)，重點(diǎn)落實(shí)相應(yīng)的窯況參數(shù)，結(jié)合實(shí)際來(lái)予以優(yōu)化處理，并能將煤氣配比和噴槍開度等參數(shù)，結(jié)合窯膛溫度、出灰實(shí)際狀態(tài)等來(lái)予以動(dòng)態(tài)化調(diào)整，保障滿足提供穩(wěn)定的溫度區(qū)域，保障實(shí)現(xiàn)充分化反應(yīng)；為了保障布料的均勻性要求，應(yīng)定期化開展窯頂探料閥的檢查工作；從實(shí)際需求來(lái)看，全面落實(shí)頂溫、灰溫的情況，避免造成存在著過低、過高的煅燒帶情況；明確符合規(guī)范要求的進(jìn)料和出灰工作，有效相應(yīng)的煅燒帶溫度及位置[4]。

3.3 加強(qiáng)窯體巡檢

為了確保石灰窯生產(chǎn)穩(wěn)定正常運(yùn)行，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)定和工藝管控制度要求，崗位人員每?jī)尚r(shí)對(duì)窯體進(jìn)行一次例行巡檢，主要通過檢查窯體漏氣、調(diào)整噴槍、下料口聽料、測(cè)溫等工作，通過PLC程序參數(shù)顯示調(diào)整控制與實(shí)際巡檢相結(jié)合來(lái)預(yù)判隱患，提早處理。

4 結(jié)瘤的處理方法

一是，適當(dāng)減少煤氣配比加大助燃風(fēng)入窯流量，重點(diǎn)落實(shí)相應(yīng)的篩選環(huán)節(jié)，全面提升原料的質(zhì)量要求，結(jié)合實(shí)際有效控制降溫措施。滿足煤氣減少的過程中，還應(yīng)加強(qiáng)溫度點(diǎn)高的推料出灰次數(shù)，同時(shí)也要適當(dāng)增大兩側(cè)的點(diǎn)的推料次數(shù)，這種方式能有效全面保障及時(shí)排除窯內(nèi)瘤塊，避免其進(jìn)一步增大。

二是，重點(diǎn)全面加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)原料的質(zhì)量管理。在明確篩分設(shè)備正?；ぷ鞯幕A(chǔ)上，合理化根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)落實(shí)石灰石粒度。重點(diǎn)處理上料、出灰等環(huán)節(jié)，如果存在著不均勻問題應(yīng)有效開展必要的處理工作。當(dāng)存在著窯內(nèi)偏燒問題，應(yīng)合理化進(jìn)行料面處理，進(jìn)行布料的優(yōu)化調(diào)整，避免出現(xiàn)結(jié)瘤問題[5]。

三是，出現(xiàn)高溫疑似存在結(jié)瘤時(shí)窯膛溫度調(diào)整對(duì)應(yīng)出料口的噴槍，調(diào)均勻每個(gè)組的溫度，四塊區(qū)域各自看齊，不需要和其他區(qū)域看齊。單點(diǎn)漲調(diào)整噴槍，整體漲調(diào)整單耗；適時(shí)檢查調(diào)整液壓推料桿尺寸，保持一致。

四是，在明確窯內(nèi)結(jié)瘤的過程中，為了滿足系統(tǒng)的正?；\(yùn)行，應(yīng)重點(diǎn)開展停產(chǎn)停窯的工作，及時(shí)有效開展人工拉料工作。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合石灰窯生產(chǎn)實(shí)踐中存在著結(jié)瘤問題，一定要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，合理化提出工藝調(diào)整方案以及有效控制措施，并能不斷增強(qiáng)崗位員工業(yè)務(wù)技能，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和完好性，這樣才能從整體上有效解決結(jié)瘤問題，保障提供穩(wěn)定的高質(zhì)量成品，順利保障石灰窯的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。