生料入窯分解率和分解爐溫度的控制
1 控制入窯分解率的意義
入窯分解率是指生料經(jīng)過分解爐及下級預熱器后,在入窯之前分解成氧化物的碳酸鹽占總碳酸鹽的百分比。
生料入窯分解率是衡量分解爐運行正常的主要指標。對于沒有分解爐的旋風預熱器窯,生料有20%~40%在入窯前分解;若上升管道點火可以加大到60%~70%;增加分解爐后,入窯生料應有90%以上的CaCO3分解成CaO。如果此數(shù)值偏低,勢必加重窯的負擔,而且由于窯的傳熱效率遠不如分解爐,不僅熱耗增加,窯的產(chǎn)量也無法提高。
該指標并非是操作的考核指標,但它是為穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)運行、降低熱耗所必須掌握的。因此,在抽樣檢測頻次上,應以滿足中控室操作需要為目的。如果全系統(tǒng)穩(wěn)定,并分解率始終很高,頻次可以減少,每班一次、甚至每天一次均可;如果窯的操作不夠穩(wěn)定,操作員可以要求化驗人員增加檢驗次數(shù),為操作員提供更多的判斷依據(jù)。
2 正常入窯分解率的范圍
根據(jù)目前分解爐的性能越發(fā)完善,也根據(jù)對分解率的實際控制能力,建議生料入窯分解率控制范圍為90~95%為宜。分解率過低,沒有充分發(fā)揮分解爐的作用,加大窯內(nèi)負擔,對增產(chǎn)與節(jié)能都不利。但如果分解率過高,使剩余不足5~10%的碳酸鈣也在分解爐內(nèi)完成分解,就意味著爐內(nèi)的吸熱反應完成,有可能緊接著發(fā)生水泥硅酸鹽礦物生成的放熱反應,這本應在窯內(nèi)進行的燒結(jié)反應,在分解爐的懸浮狀態(tài)中是無法承受的,最后勢必在分解爐及預熱器內(nèi)發(fā)生災難性的燒結(jié)堵塞。應該說,正是這個5%尚未完成分解的生料阻止了完成分解后的溫度劇升,那種想象進一步提高分解率,便可以挖掘提高窯產(chǎn)量的潛力,將是很危險的。
3 控制分解爐溫度的意義
⑴可確保分解率高又不燒結(jié)的必須。分解爐溫度達到一定數(shù)值是實現(xiàn)生料入窯分解率達到90% 以上的最基本條件。因此,當該溫度值偏低時,就應該設法提高它;但是如果此溫度過高,則更要警惕爐內(nèi)出現(xiàn)燒結(jié)的可能。
?、?判斷煤料混合均勻及煤粉燃燒狀態(tài)的依據(jù)。通過分解爐溫度與上下兩級預熱器溫度的比較,還可以判斷分解爐燃燒是否完全。如果發(fā)生上級預熱器溫度高于此溫度,說明有部分燃料在分解爐內(nèi)未完全燃燒,而是隨著熱氣流到上一級預熱器繼續(xù)燃燒所致。如果發(fā)現(xiàn)下級預熱器容易結(jié)皮,并在結(jié)皮中發(fā)現(xiàn)有未燒盡的煤粉,則表明煤與料的分散不均,有部分煤粉被物料裹脅到該級預熱器中。為此,在分解爐中有必要多點下煤下料設計,并合理布置。
?、?判斷窯爐用風是否處于平衡狀態(tài),如果三次風量不足或過剩,都會引起該溫度的異常。操作員應該盡快調(diào)整。
4 影響分解爐溫度的因素
為使分解爐內(nèi)的燃料均勻地無焰燃燒,并很快與生料實現(xiàn)最好的傳熱效果,設計專家做了大量工作,開發(fā)出各式各樣類型的分解爐。但是萬變不離其宗,無非是要求風、煤、料的合理配合,要求在最短的時間內(nèi),用最少的風量,使煤粉燃燒完全,并能讓燃燒所發(fā)出的熱盡快地傳導給生料,為此:
⑴ 加入煤粉的數(shù)量及質(zhì)量。煤粉秤的可靠計量及輸送穩(wěn)定是保證熱源穩(wěn)定的前提。同時,煤粉要有足夠的細度及合格的水分,確保能在爐內(nèi)的有效時間內(nèi)燃燒。如果分解爐出口溫度高于爐中溫度,說明有可能燃燒速度不夠。
?、?起主導作用的是三次風的風量、溫度與速度。風量足夠而又不能過多,溫度越高越好,速度與方向應有利于煤粉的混合。使用新開發(fā)的分解爐用三風道煤管可以實現(xiàn)此目的。影響三次風量的因素也較多,不僅受系統(tǒng)總排風的約束,而且受窯爐用風平衡的牽制。
?、?進入分解爐的生料應該與空氣及煤粉充分混合均勻,而不能走短路入窯,或分散不開產(chǎn)生掉料現(xiàn)象。進分解爐的下料位置對分解爐的溫度也有較大影響。
5 影響入窯分解率的因素
分解率與分解爐溫度有很大的相關性,但并不能把兩者當成一回事。有時分解爐溫度較高,分解率不一定高,反之亦然。這里的主要影響因素是當分解爐內(nèi)物料與燃料分布混合不均勻時,所測定出的分解爐溫度并不是整個分解爐溫度,更何況選擇的測點也不一定是有代表性和較為敏感的位置。
所以,在以上討論提高分解爐溫度的措施之后,認真將生料與燃料之間混合均勻的措施逐條核實,這才是提高入窯分解率的全部措施。這些措施是:
?、?分解爐的容積設計要考慮燃料的易燃性,滿足物料本身在爐內(nèi)有足夠的停留時間。受著煤粉品位及煤粉細度的影響,揮發(fā)分高的煤粉,煤粉細些,生料與煤粉所需要的停留時間可以略短些,煤粉單獨燃燒的空間也可以小些,甚至沒有。反之,就要停留時間長些,煤粉單獨燃燒的空間大些。
?、?分解爐的容積設計要考慮生料粉的分解速率。這不僅與石灰石的特性有關,還與分解爐內(nèi)的氣氛有關。尤其是在線式分解爐窯的廢氣中CO2含量較高,不利于石灰石的分解速度。
⑶ 設置加料點、加煤點的位置及數(shù)量時要考慮生料在入爐前為燃料燃燒留有足夠的空間,特別是對不易燃燒的無煙煤,還要考慮引入三次風的位置及方向等。不僅保證煤粉均勻充分燃燒,全爐中最高溫度及最低溫度兩者相差不應超過20~30℃。通過改善生料與煤粉的混合均勻程度,達到改善傳熱均衡的目的。對于較大的分解爐,不應只設一個加料點與加煤點,更需要妥善布局。
6 分解爐用煤占總用煤的比例
根據(jù)生料預熱與分解所消耗熱量占熟料燒成總熱量60%的原理,分解爐用煤的比例一般控制在60%左右,剩余40%用煤是窯內(nèi)煅燒所需要,而且煅燒后的窯尾溫度也達到1000℃以上,這些余熱也為物料的預熱及分解所用。這種比例已為大多數(shù)生產(chǎn)線所證實,隨著具體礦物成分的變化,該比例會有所變動。
在操作中及設備裝置的配備中,對二、三次風溫度與風量的控制變化,一定會影響窯頭與分解爐的用煤比例,比如,三次風利用篦冷機熱風多時,就會降低分解爐的用煤量,反之,二次風溫高就會節(jié)省窯前的用煤量。當操作中由于某種因素前后某點加煤受限時,為了滿足熟料煅燒的熱量需要,就只好向另一點多加煤,這種做法只能度過一時,難以應付長遠,并會產(chǎn)生各種負面影響。
曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)某生產(chǎn)線由于使用無煙煤,窯頭燃燒器加煤燃燒不利,于是使分解爐用煤達70%左右,企圖讓多余的10%用煤幫助提高窯內(nèi)溫度。這種操作雖然維持著窯的高產(chǎn)運行,但因為分解爐燃燒速度不夠,剩余的煤量隨著生料進入窯尾燃燒,造成后窯口結(jié)皮嚴重,窯尾溫度偏高,嚴重時甚至直徑4.8米的窯,尾部也結(jié)起厚圈,窯尾倒料,被迫停窯。當更換新燃燒器之后,窯前噴煤量增加,分解爐用煤量自然調(diào)整過來,窯尾結(jié)皮或結(jié)圈的癥狀就隨之消失。
反之,如果分解爐供氧充足時,70%的用煤全部燃燒,則很難避免生料百分之百分解所帶來的一系列惡果發(fā)生。
總之,不論何種情況,窯爐用煤比例不當,勢必反映并導致系統(tǒng)不能正常運行。
7 分解爐的燃燒速度慢的癥狀
有時生產(chǎn)中會碰到這樣的現(xiàn)象:分解率并不低,可以高達90%以上,但分解爐的出口溫度要高于爐中溫度40℃以上,尤其是在燒揮發(fā)分較低的無煙煤時。由于燃燒速度慢,導致仍有部分燃料不能在爐內(nèi)燃燒,大量的熱量未在爐內(nèi)放出,即可使上一級預熱器溫度比分解爐溫度高,出現(xiàn)溫度倒置現(xiàn)象,使一級出口溫度升高,增加熟料熱耗;也可直接影響到下一級預熱器溫度與窯尾溫度的過分升高。造成如下后果:
⑴ 垂直上升煙道結(jié)皮嚴重,還會使窯尾部分的窯襯上結(jié)掛較厚的窯皮,甚至成圈、如果不及時改變這種非正常狀態(tài),后窯口向外倒料,就會迫使窯止料停窯處理;
?、?迫使窯頭加不上煤,使分解爐的用煤量由60%提高到70%。從而束縛了窯系統(tǒng)產(chǎn)量的提高。
遇到這種現(xiàn)象,如果不認真分析,往往會歸罪于窯頭煤粉燃燒不好所致。
8 分解爐溫度與下一級預熱器溫度的倒掛現(xiàn)象
造成分解爐出口溫度高于下一級預熱器溫度的原因是分解爐內(nèi)煤粉燃燒的速度,而這種速度又受著眾多因素的影響:
?、?煤質(zhì)本身的影響:揮發(fā)分含量較低的煤燃燒速度過慢,不利于分解爐溫度的提高。尤其是未燃燒的無煙煤一直隨生料到窯內(nèi)才燃燒,則下一級預熱器的溫度會低于分解爐溫度。
⑵ 風煤的配比影響燃料的燃燒速度,當二、三次風的分配不合理時,三次風量過大時,尤其是MFC爐更是如此;或總風量使用不足時,煤不能在分解爐充分燃燒,如果仍然到窯內(nèi)燃燒,則下一級預熱器溫度會表現(xiàn)倒置。
?、?MFC爐更需要下料量的控制。在設計入爐生料量時如果可以調(diào)節(jié),這種調(diào)節(jié)就顯得尤為重要。如果入爐物料偏少,將會造成下一級預熱器溫度過低。
解決這類溫度的倒掛現(xiàn)象,就要從上述產(chǎn)生的原因著手,確保分解爐的風、煤、料實現(xiàn)量與質(zhì)的穩(wěn)定,始終保持三者用量的合理比例;認真觀察各相關參數(shù)的變化,如果發(fā)現(xiàn)異常,隨時要考慮相關閥門及噴頭等設施的可靠性,也要考慮結(jié)皮長落的動態(tài)變化。
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