冶金石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈分析與預(yù)防措施

宋雅鵬，趙存平

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司，山西 長(zhǎng)治 046031）

首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司（全文簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)鋼）有一條產(chǎn)量為600 t/d的冶金活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，年產(chǎn)活性石灰21萬(wàn)t（包括粉灰）。2016年5月該活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線出現(xiàn)結(jié)圈現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈簡(jiǎn)單說(shuō)就是結(jié)垢、阻塞，無(wú)法正常生產(chǎn)，一旦結(jié)圈現(xiàn)象，就必須停窯，處理結(jié)圈，打圈，先把窯冷卻停下來(lái)，再請(qǐng)工人進(jìn)窯用大錘打擊結(jié)圈部位，一點(diǎn)一點(diǎn)打下來(lái)，一般要停窯3～7 d，再用大量煤氣烘窯1～2 d，才能恢復(fù)正常生產(chǎn)。在處理結(jié)圈問(wèn)題期間，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線各個(gè)系統(tǒng)都得停下來(lái)，影響了下道工序供應(yīng)，另外還影響到回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗。作者長(zhǎng)期工作在冶金石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)一線，針對(duì)該公司回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問(wèn)題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，找出公司回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因，有針對(duì)性的提出了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈預(yù)防控制措施。

1 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈特點(diǎn)分析

通過(guò)長(zhǎng)鋼600 t/d的冶金活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的綜合觀察發(fā)現(xiàn)，該長(zhǎng)鋼回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈前的特點(diǎn)：

1）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)粉塵濃度較大，是未發(fā)生結(jié)圈現(xiàn)象時(shí)的2～4倍左右；窯內(nèi)氣氛渾濁，清晰度非常低；窯內(nèi)負(fù)壓增大；排煙機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)表現(xiàn)為非常明顯的上升趨勢(shì)。

2）回轉(zhuǎn)窯燒成帶內(nèi)的原料煅燒效果不好，原料之間相互黏結(jié)在一起；原料與回轉(zhuǎn)窯筒體表現(xiàn)為竄動(dòng)。

對(duì)回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈物進(jìn)行分析可知，結(jié)圈物顏色不一，結(jié)圈物斷面中夾雜黃色、黑色、紅色等不同物質(zhì)，黃色的較為疏松，紅色的較為致密，黑色的強(qiáng)度較大，內(nèi)部液相冷凝后形成了清晰可見(jiàn)的孔隙。對(duì)結(jié)圈物與活性石灰進(jìn)行化學(xué)成分的對(duì)比分析，如表1所示。

從表1結(jié)果可知，兩者非常相近。

表1 結(jié)圈物與活性石灰化學(xué)成分對(duì)比分析情況表%

2 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈原因分析

回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈已成為影響企業(yè)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，但回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象較為常見(jiàn)，結(jié)圈原因也非常復(fù)雜，必須結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際與實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行綜合排查，并制定針對(duì)性的預(yù)防控制措施。

2.1 石灰石中雜質(zhì)的影響

從表1數(shù)據(jù)可知，該企業(yè)結(jié)圈物中w（SiO2）和w（MgO）分別為4.6%、3.6%，活性石灰的w（SiO2）和w（MgO）分別為2.6%、2.3%，結(jié)圈物中w（SiO2）和w（MgO）明顯較高。成分分析可知，SiO2和MgO的含量的增加，主要是由于石灰石中雜質(zhì)帶入的。企業(yè)的石灰石由三家礦山提供，各企業(yè)的石灰石品質(zhì)、含量、雜志等不同，導(dǎo)致煅燒分解過(guò)程有差異，易粉化與窯皮附近的液相混合形成結(jié)圈物。

2.2 石灰石熱態(tài)情況下破損率及磨損率的影響

取長(zhǎng)鋼出現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象時(shí)的石灰石樣品，在高溫爐中設(shè)置煅燒條件：1 150℃、保溫時(shí)長(zhǎng)60 min，冷卻后，石灰石樣品的磨損率為2.63%，破損率為1.56%，共計(jì)為4.19%，其他鋼鐵公司用石灰石同熱態(tài)狀態(tài)下的石灰石樣品的磨損率為0.73%，破損率為0.49%，共計(jì)為1.22%，長(zhǎng)鋼石灰石磨損率和破損率高達(dá)2～3倍。

分析可知，長(zhǎng)鋼石灰石在熱態(tài)下鍛燒性能不好，石灰石磨損率和破損率較高，就會(huì)造成石灰石在鍛燒時(shí)窯內(nèi)飛灰比較嚴(yán)重，在火焰前端高溫區(qū)容易被加熱，形成熔融狀態(tài)與窯內(nèi)襯接觸后冷卻形成結(jié)圈。

2.3 窯襯磚摩擦系數(shù)的影響

長(zhǎng)鋼回轉(zhuǎn)窯采用磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)窯襯磚，該產(chǎn)品熱震穩(wěn)定性好，耐磨性好，抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)。但是磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)窯襯磚表面光滑，因此其與原料之間的摩擦系數(shù)非常小，物料帶不起來(lái)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較好的翻滾，主要為滑動(dòng)狀態(tài)。這種情況使得煅燒過(guò)程中粉塵濃度大幅度提高，因熱交換性能差，造成局部區(qū)域高溫，進(jìn)而造成結(jié)圈現(xiàn)象的形成。事后，通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈部位及預(yù)熱帶內(nèi)襯的現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，使用后的磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)窯襯磚表面仍然光亮光滑，證明了分析的正確性。

2.4 煅燒溫度的影響

長(zhǎng)鋼回轉(zhuǎn)窯所用的石灰石在煅燒工藝過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明石灰石最佳煅燒溫度為1 050～1 150℃，該溫度下煅燒出的活性石灰石活性度效果最佳，CaO含量最高。當(dāng)煅燒溫度從1 150℃向上提高時(shí)石灰石活性度、CaO含量等指標(biāo)表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。長(zhǎng)鋼采用焦?fàn)t煤氣做為燃料，在回轉(zhuǎn)窯的煅燒帶和預(yù)熱帶提供熱量，當(dāng)供熱參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，或當(dāng)火焰形狀調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，造成火焰過(guò)長(zhǎng)時(shí)，都會(huì)使得煅燒帶溫度處于1 350～1 550℃之間，過(guò)高的煅燒溫度進(jìn)一步加劇了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象的形成。

3 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈預(yù)防控制措施

3.1 提高入窯石灰石的質(zhì)量品位

1）采取措施減少入入窯石灰石帶入更多的泥土及粉料。

2）建立臨時(shí)的堆料場(chǎng)所，風(fēng)干過(guò)于潮濕的石灰石礦原料。

3）加強(qiáng)化學(xué)成分的品質(zhì)檢測(cè)，確保原料樣品中w（SiO2）控制在2.0%以下，w（Fe2O3）控制在0.1%以下，w（Al2O3）控制在0.1%以下。

4）石灰石樣品在熱態(tài)下的磨損率和破損率之和在1%以下。

3.2 提高回轉(zhuǎn)窯襯磚摩擦力

磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)窯襯磚性能較好，缺點(diǎn)在于摩擦力不高，必須進(jìn)行改進(jìn)，提高其摩擦力。改進(jìn)方案：可以調(diào)整長(zhǎng)鋼回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，將回轉(zhuǎn)窯襯磚在徑向方向每隔1/5弧度安裝一行比原磚長(zhǎng)度高出約100 mm的磚，改進(jìn)方案如圖1所示。改進(jìn)后回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)可有效提高磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)窯襯磚與原料的摩擦力，有效帶動(dòng)原料進(jìn)行翻滾。

圖1 改進(jìn)后回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 規(guī)范工藝操作，降低火焰溫度

長(zhǎng)鋼主要采用焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣用于煅燒帶的加熱，其自身具備有冷卻燒嘴的能力，針對(duì)這一情況，減少一次風(fēng)的比例，提高二次風(fēng)比例。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了規(guī)范后的各風(fēng)配置情況，一次風(fēng)比例為12%，二次風(fēng)比例為88%，一次旋流風(fēng)比例為16%，一次直進(jìn)風(fēng)比例為14%，一次最外流風(fēng)比例為70%。執(zhí)行該風(fēng)配比后，有效保障了風(fēng)量的穩(wěn)定，拉長(zhǎng)了火焰，火焰溫度從1 350℃降低到1 050～1 150℃溫度范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)鍛燒帶供熱的穩(wěn)定，該溫度下煅燒出性能優(yōu)越的石灰，避免回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)鋼通過(guò)對(duì)冶金活性石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈原因的分析，有針對(duì)性制定了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的防范控制措施。防范控制措施實(shí)施后，該回轉(zhuǎn)窯全年無(wú)結(jié)圈現(xiàn)象，保障了回轉(zhuǎn)窯的穩(wěn)定生產(chǎn)，為企業(yè)的為有效的降本增效工作做出積極貢獻(xiàn)。