瞿學(xué)坤

常見熟料fCaO高的原因及解決辦法

Common Reasons and Solutions for High Free Lime Clinkers

瞿學(xué)坤

但凡從事水泥生產(chǎn)的人都知道熟料游離氧化鈣（以下簡稱游離鈣）對熟料質(zhì)量的重要性，它的高低直接影響水泥的安定性及熟料質(zhì)量。根據(jù)游離鈣產(chǎn)生的原因可分為：輕燒游離鈣、一次游離鈣、二次游離鈣。下面結(jié)合我公司近年來新型干法水泥的生產(chǎn)歷程，談?wù)劤Ｒ娛炝蟜CaO高的原因及解決辦法。

1 輕燒游離鈣產(chǎn)生的原因及解決辦法

輕燒游離鈣主要是來料不穩(wěn)或塌料、掉窯皮，或燃料成分變化或喂料量不當(dāng)增大，使得煅燒溫度低，導(dǎo)致游離鈣過高。一旦出現(xiàn)上述異常現(xiàn)象，要立即減料，如果塌料較大或窯尾溫度降低較多，此時(shí)減料幅度要略大些，但不宜一次減料過大，防止C1出口溫度升得過高、過快；緊接著相應(yīng)減少分解爐的喂煤，控制好分解爐出口溫度，防止過高造成預(yù)熱器堵塞；如果游離鈣超標(biāo)不多，可適當(dāng)減料10～30t/h，分解爐出口溫度控制比正常略高10℃左右，但不要超過920℃；同時(shí)要查明塌料原因或煅燒溫度低的原因，采取解決辦法，待游離鈣合格后投料量再逐步加至正常值。

2 一次游離鈣產(chǎn)生的原因及解決辦法

一次游離鈣是由于生料中氧化鈣成分過高，或煅燒不良，熟料中仍存在未進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的CaO。這些CaO經(jīng)高溫煅燒呈“死燒狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)致密，晶體較大，水化很慢，容易引起安定性不良，常見情況有以下幾種。

2.1 配料不當(dāng)

在預(yù)分解窯的工藝控制中，一般采用兩高一中的配料方案，即SM、AM以及KH適中。我公司石灰石礦山MgO含量高，熟料中MgO含量在3.5%～5%之間，所以我們的配料方案兩高（KH、SM）一中（AM）的配料，這樣的配料方案在生料成分穩(wěn)定時(shí)fCaO還能控制住，只要KH大于控制指標(biāo)就會造成熟料fCaO偏高，因?yàn)镵H過高C3S含量相對較多，熟料煅燒就會困難，fCaO也就自然升高，這種情況比較常見。一般新型干法線熟料KH控制在0.86～0.90，我公司熟料KH控制在0.90～0.93之間，一旦超過0.93，fCaO就會偏大。當(dāng)熟料的SM高時(shí)液相量就會偏少，fCaO不易被C2S吸收形成C3S，造成fCaO偏高；當(dāng)然SM過低，溶劑礦物過多，加之我公司熟料中MgO偏高，所以很容易造成厚長窯皮、結(jié)圈、結(jié)大球、結(jié)大蛋等，致使窯內(nèi)通風(fēng)不好窯況惡化，fCaO也會偏高。當(dāng)AM過高時(shí)熟料液相粘度增大，不利于fCaO的擴(kuò)散吸收，也會造成fCaO偏高；當(dāng)然AM過低液相就會提前出現(xiàn)形成球，在燒成帶燒不透造成fCaO偏高，同樣由于熟料需要的煅燒溫度低，如果按正常的溫度控制，也會造成燒成帶結(jié)粒粗大、大塊多、熟料內(nèi)部傳熱慢，窯況不穩(wěn)定，導(dǎo)致fCaO偏高。

在實(shí)際的生產(chǎn)管理中，配料方案應(yīng)與生產(chǎn)用原燃料的情況有機(jī)結(jié)合，逐步找出適合本生產(chǎn)線的配料方案。我們公司干法線在2006年剛投產(chǎn)時(shí)，考慮到系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，停機(jī)次數(shù)多，操作員操作技能不熟練，結(jié)合石灰石中MgO高等情況，我們制定的配料方案是KH=0.88±0.02，SM=2.9±0.1，AM=1.6±0.1，生產(chǎn)用煤采用優(yōu)質(zhì)煙煤，熟料產(chǎn)量5300t/d左右，系統(tǒng)運(yùn)行比較穩(wěn)定，熟料質(zhì)量也比較穩(wěn)定。2007年10月由于煤價(jià)快速上漲，為了降低生產(chǎn)成本，我們對配煤方案進(jìn)行了調(diào)整，增大了集團(tuán)公司內(nèi)部生產(chǎn)的長焰煤的比例，生產(chǎn)煤工業(yè)分析變化見表1。

表1 煤工業(yè)分析

雖然增大喂煤量后生產(chǎn)能夠穩(wěn)定住，調(diào)整后生產(chǎn)煤的發(fā)熱量降低，水分增大，揮發(fā)分基本一樣，但熟料fCaO合格率卻大幅下滑，合格率勉強(qiáng)達(dá)到70%，同時(shí)燒成帶后部17～21m處窯皮變厚?？紤]干法線產(chǎn)量不是很高，于是對配料方案進(jìn)行了調(diào)整：KH=0.88±0.02，SM=2.6±0.1，AM=1.6±0.1，調(diào)整后生料的易燒性明顯好轉(zhuǎn)，fCaO合格率重新回到85%以上，只是標(biāo)準(zhǔn)煤耗略微增大。

2.2 由于生料成分波動(dòng)過大造成fCaO偏大

首先是原料成分發(fā)生變化導(dǎo)致生料成分波動(dòng)大，其中影響最大的是石灰石品位的波動(dòng)。由于公司的石灰石中MgO含量高，因此礦山上至少有兩個(gè)MgO含量不同的采面同時(shí)開采搭配使用，才能保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。一旦出現(xiàn)單采低鎂高鈣的工作面時(shí)，生料KH就會激增，如果配料調(diào)整不及時(shí)，熟料fCaO就會出現(xiàn)偏高。后來我們加大石灰石檢驗(yàn)的頻率，由每周一次改為兩天一次取樣分析，并對分包礦山開采的公司進(jìn)行嚴(yán)格的考核并據(jù)此獎(jiǎng)罰。

其次就是硅質(zhì)原料的波動(dòng)，我們公司的石灰石品位較低，石灰石氧化鈣的含量在42%～49%之間，為了確保正常的配料，硅質(zhì)原料采用紅砂巖和硅微粉搭配使用，成分見表2。

表2 硅質(zhì)原料成分表，%

由表2可見，這兩種原料二氧化硅的含量差別較大，系統(tǒng)設(shè)計(jì)又沒有考慮搭配使用，故未設(shè)計(jì)配料秤，只設(shè)計(jì)一個(gè)下料口（我公司堆煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩臺定量給料機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)精確配煤）。這給砂巖和硅微粉的搭配使用帶來很大不便，只能靠鏟車入料時(shí)進(jìn)行簡單的配比。剛開始我們的配比方案是砂巖：硅微粉=3：1，后來調(diào)整為2：1，就是讓鏟車司機(jī)按照配比三斗砂巖加一斗硅微粉或兩斗砂巖加一斗硅微粉搭配入料。通過化驗(yàn)數(shù)據(jù)來看很不理想，生料的SM波動(dòng)比較大，熟料fCaO合格率低。于是我們又調(diào)整配比方案為砂巖：硅微粉=1：1，這樣便于鏟車司機(jī)進(jìn)行操作；同時(shí)改進(jìn)堆料方法，采用波浪形堆料法，每次堆3m高就移動(dòng)3m，再堆3m高，第二層每堆的落料點(diǎn)定在第一層的兩堆正中間，堆料到比第一層頂點(diǎn)高3m時(shí)移動(dòng)3m再堆，依此類推。堆料過程中化驗(yàn)室還要不定時(shí)抽查，因?yàn)閮煞N物料的顏色不同，砂巖是紅色，硅微粉是黃色，如果配料不均勻很容易看出來。經(jīng)過幾天運(yùn)行后，生料的SM穩(wěn)定了下來，熟料的fCaO就正常了。即便是這樣，只要化驗(yàn)室配料能夠保證，一般還是不要同時(shí)使用兩種品位相差很多的硅質(zhì)原料，這樣生料成分會更加穩(wěn)定。

2.3 熟料煅燒不好是造成fCaO偏高最常見的原因

熟料煅燒不好的影響因素較多，歸納起來最為常見的原因有兩種，一種是煅燒溫度低，另一種是火焰形狀及位置不合理。

2.3.1 操作不當(dāng)造成煅燒溫度低的情況比較常見

（1）當(dāng)原燃料發(fā)生了變化而操作未及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，尤其是煤質(zhì)變差時(shí)，如果一味追求產(chǎn)量，多加煤頂著燒，就容易出現(xiàn)窯結(jié)圈、長厚窯皮、結(jié)大球，分解爐系統(tǒng)出現(xiàn)溫度倒掛，煙室結(jié)皮嚴(yán)重，熟料升重降低，fCaO明顯升高。當(dāng)出現(xiàn)煤質(zhì)變差時(shí)，我們首先采取的措施就是調(diào)整燃燒器的參數(shù)，主要是調(diào)整內(nèi)外風(fēng)間隙，使火焰變得短粗，強(qiáng)化煤粉的燃燒，同時(shí)還要提高一次風(fēng)的壓力；其次是降低煤粉細(xì)度，對于煤磨是立式磨的生產(chǎn)線來說尤其是磨損后期，煤磨可允許的停機(jī)時(shí)間不多，加之因煤質(zhì)變差導(dǎo)致用煤量加大，因此降低煤粉細(xì)度的空間非常有限，如果窯況還是不行，只好減產(chǎn)保質(zhì)量。

（2）二次風(fēng)和三次風(fēng)的匹配對窯的產(chǎn)質(zhì)量起著非常重要的作用，新型干法水泥生產(chǎn)線最基本的工藝規(guī)律是：風(fēng)、煤、料、窯速要配合適當(dāng)，其中風(fēng)是最重要的。風(fēng)量決定投料量，風(fēng)量決定喂煤量，風(fēng)量也就影響著產(chǎn)品質(zhì)量。我公司多次出現(xiàn)熟料fCaO不合格的原因就是因?yàn)槎物L(fēng)和三次風(fēng)分配不當(dāng)造成的。特別是對于那些沒有高溫氣體分析儀或有但分析儀不能穩(wěn)定工作的生產(chǎn)線來說，想準(zhǔn)確地判斷二次風(fēng)和三次風(fēng)是否匹配不容易，主要是根據(jù)熟料、窯皮、分解爐系統(tǒng)溫度的變化以及窯電流的變化來分析。當(dāng)三次風(fēng)過大時(shí)窯內(nèi)通風(fēng)不好，窯頭煤加不上去，窯電流低，二、三次風(fēng)溫低，熟料結(jié)粒差，顏色發(fā)黃。想要穩(wěn)住窯電流必須提高分解爐出口的溫度，且分解爐出口溫度不好控制，一旦出現(xiàn)溫度升高可迅速到930℃，剛一減煤溫度很快又降了下來，接著窯電流就會快速下滑，窯頭飛砂嚴(yán)重。此時(shí)分解爐用煤量比正常值要高，煙室溫度高、結(jié)皮多。出窯熟料中?100mm～?300mm的料球多，嚴(yán)重時(shí)篦冷機(jī)料床的表面布滿這種料球。這時(shí)fCaO合格率會大幅下降，所以一經(jīng)發(fā)現(xiàn)要及時(shí)關(guān)小三次風(fēng)，增大窯風(fēng)。出現(xiàn)這種情況常見的原因是三次風(fēng)閘板部分燒斷發(fā)生脫落。當(dāng)三次風(fēng)過小時(shí)，分解爐用煤比例就會變小，但分解爐出口溫度不低，此時(shí)入窯物料分解率不高，致使窯內(nèi)負(fù)荷加重，同時(shí)窯內(nèi)通風(fēng)加大，火焰被拉長，燒成帶溫度降低，窯皮變長。此時(shí)窯電流表現(xiàn)為忽高忽低穩(wěn)定不住，這是與三次風(fēng)過大表現(xiàn)不一樣的地方。檢查出窯熟料可見外觀發(fā)灰，砸開后內(nèi)部疏松多孔，就是一種欠燒料。由于和窯風(fēng)過小的熟料有相似之處，如果判斷失誤采取措施不當(dāng)就會適得其反，窯況不但沒能好轉(zhuǎn)，反而更加惡化。所以必須認(rèn)真鑒別，準(zhǔn)確定位，做到調(diào)整果斷有效。

（3）在二次風(fēng)和三次風(fēng)分配正常的情況下，如果系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)，如來料不穩(wěn)或塌料、掉窯皮以及因配料站斷料而引起生料成分大幅波動(dòng)等情況，加上操作員看火、看料的經(jīng)驗(yàn)不足盲目加煤，就會出現(xiàn)頭煤過多喂煤偏少的現(xiàn)象，造成煙室溫度偏高，煙室結(jié)皮快，如清理不及時(shí)，就會產(chǎn)生煙室溫度不高但分解爐出口溫度高的情況。熟料中有結(jié)球，經(jīng)過破碎機(jī)破碎后出現(xiàn)一定量的疏松黃塊，注意不是外面黑里面黃的塊，操作員往往會誤認(rèn)為溫度低進(jìn)一步加大頭煤，這樣就會使窯況進(jìn)一步惡化，熟料fCaO會連續(xù)幾班不合格，因?yàn)榧幢闶歉G況調(diào)整過來，但窯內(nèi)燒成帶后面的結(jié)球要想全都轉(zhuǎn)出來也需要一個(gè)過程。出現(xiàn)這種情況先要提高分解爐的溫度，待窯電流出現(xiàn)升高的趨勢時(shí)快速減頭煤，這時(shí)就會發(fā)現(xiàn)窯電流會加速升高，二次風(fēng)溫和三次風(fēng)溫同步升高。同時(shí)先前加不上的尾煤也可以慢慢加上去了，分解爐出口溫度反而會緩慢下降，系統(tǒng)逐步恢復(fù)正常，但熟料fCaO的下降會慢一些。

2.3.2 火焰的形狀及位置不合理

（1）火焰分叉或火焰偏移也會造成fCaO偏高，這主要是因?yàn)槿紵鞫瞬拷Y(jié)焦、燃燒器各風(fēng)道間隙不均或風(fēng)道磨損嚴(yán)重引起的火焰形狀變形，煤粉燃燒不完全、燒成帶火力強(qiáng)度不夠等，造成熟料fCaO偏高的，出現(xiàn)這種情況應(yīng)及時(shí)清理端部結(jié)焦，或者準(zhǔn)備更換燃燒器，一般的5000t/d生產(chǎn)線窯用燃燒器都有備用件。

（2）窯頭燃燒器的定位不正確會造成熟料fCaO偏高。我公司燃燒器定位的原則是：首先冷態(tài)下將端部和窯口平齊，調(diào)整燃燒器水平時(shí)其中心線與窯口端面的圓心重合，然后再下調(diào)整50mm，偏料30mm。其次在熱態(tài)下燃燒器端部與窯口齊或靠外100mm，調(diào)整的依據(jù)是燃燒器端部有輕微積料，但不會堆積過高，因?yàn)椴捎萌斯で謇韺θ紵鞯臐沧⒘蠐p傷很大。

（3）燃燒器風(fēng)道燒爛漏風(fēng)或風(fēng)壓太低也會造成fCaO偏高。多風(fēng)道燃燒器是靠高風(fēng)速及各道風(fēng)的速度差來強(qiáng)化煤粉的燃燒，并保持良好火焰形狀的，一旦風(fēng)道燒爛或磨穿，各風(fēng)道風(fēng)量、風(fēng)速將隨之變化，極大地影響火焰的形狀和燒成的火力強(qiáng)度，就會出現(xiàn)熟料fCaO高。我公司2008年10月曾出現(xiàn)過因燃燒器澆注料脫落導(dǎo)致外風(fēng)道燒蝕出洞的情況，一次風(fēng)機(jī)的壓力由22kPa降到17kPa，導(dǎo)致熟料fCaO升高，二次風(fēng)溫下降，火焰發(fā)散。停窯檢修后系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3 二次游離鈣形成的原因及解決辦法

二次游離鈣形成的原因主要是剛燒成的熟料冷卻速度較慢，或還原氣氛下C3S分解成為氧化鈣和C2S，或熟料中的堿等取代出C3S、C3A中的氧化鈣。由于是重新游離出來的，故稱二次游離氧化鈣。對于采用篦冷機(jī)冷卻熟料的生產(chǎn)線，一般來講高溫段冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門都是全開的，只要保證正常的料層的厚度，熟料的冷卻速度是不成問題的。對于還原氣氛來說，通過觀察砸開的出窯熟料顏色是很容易判斷的，也是容易采取措施處理的。

4 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)發(fā)生fCaO不合格時(shí)首先要從操作上分析原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常。如果反復(fù)出現(xiàn)fCaO不合格說明此窯已屬帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)單靠操作調(diào)整已經(jīng)無能為力了，要組織化驗(yàn)、工藝、機(jī)電、車間等相關(guān)部門共同分析影響生產(chǎn)的因素，逐條解決，才能使生產(chǎn)恢復(fù)正常。

[1]謝克平.水泥新型干法生產(chǎn)精細(xì)操作與管理[M].2006.12.

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1001-6171（2011）01-0105-03

2010-05-28； 編輯：趙 蓮