預(yù)分解窯結(jié)球的判斷與處理

　　我公司5 000t/d生產(chǎn)線于2006年點火投料，至2008年底運行基本正常，2009年卻多次發(fā)生料球卡死破碎機(jī)事故，不得不止料處理。本文介紹我公司預(yù)分解窯內(nèi)結(jié)球的判斷與處理。

　　1 結(jié)球情況
　　從2009年4月份開始，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)多次出現(xiàn)結(jié)球現(xiàn)象，窯主電動機(jī)電流發(fā)生較大波動，有時幾乎達(dá)到設(shè)定的跳停值，操作員不得不減料或者減煤來降低窯內(nèi)負(fù)荷和煅燒溫度，造成熟料質(zhì)量發(fā)生波動。多次因發(fā)現(xiàn)不及時或處理不當(dāng)使料球在窯內(nèi)越結(jié)越大，進(jìn)入篦冷機(jī)后，將破碎機(jī)卡死。表1為2009年4-12月的結(jié)球情況。

表1 2009年結(jié)球情況

　　2 原因分析
　　2.1 石灰石中Mg0含量高
　　2009年4月份，我公司東部石灰石礦山開采進(jìn)入高鎂區(qū)，而西部礦山由于受剝離量的影響，不能正常投入使用，造成石灰石中Mg0含量超過內(nèi)控指標(biāo)，熟料中Mg0含量由正常生產(chǎn)時的(2.8±0.2)%升高到4.5%，這是4月份結(jié)球的主要原因。

　　2.2 開停窯頻繁，安全運轉(zhuǎn)周期短
　　2009年4～12月設(shè)備運轉(zhuǎn)率和安全運轉(zhuǎn)周期見表2。

表2 2009年運轉(zhuǎn)率和安全運轉(zhuǎn)周期

　　從表2中看出，8月和11月運轉(zhuǎn)率均低于75％，其他月份的運轉(zhuǎn)率都在92％以上，這兩個月恰恰也是結(jié)球次數(shù)最多的兩個月，分別為65次和68次。特別是11月份，系統(tǒng)止料次數(shù)達(dá)到16次，安全運轉(zhuǎn)周期平均只有1.94d。開停窯頻繁，系統(tǒng)熱工制度波動大，是造成8月和11月結(jié)球的主要原因。

　　3 結(jié)球的判斷方法
　　3.1窯內(nèi)判斷
　　3.1.1 窯主電動機(jī)電流
　　當(dāng)窯內(nèi)有球時，主電動機(jī)電流的波動會出現(xiàn)不同程度的增大。同時由于料球位置的不同，在電流趨勢上也會有不同的表現(xiàn)形式，見圖1。

圖1  四種不同情況下的窯主電動機(jī)電流變化趨勢

　　1)正常生產(chǎn)
　　正常生產(chǎn)時，由于窯皮厚薄均勻一致，煅燒正常，窯主電動機(jī)電流曲線軌跡窄且波動小，高低電流平均相差220A。

　　2)窯內(nèi)有球
　　當(dāng)窯內(nèi)有球時，物料運動受阻，有時會出現(xiàn)周期性的波動。燒成帶料少時，物料結(jié)粒粗大，熟料升重高而fCa0含量低；料多時，塊、粉混合，雖然熟料升重變化不大，但fCa0含量常常超出控制范圍。操作員為了保證fCa0合格率，習(xí)慣采用增加頭煤用量，或者提高入窯物料分解率，來維持較高的燒成溫度，即使球后煅燒不完全的物料進(jìn)入燒成帶，燒成溫度也不至于下降很多。所以電流曲線軌跡很粗，球越大，此現(xiàn)象越明顯。圖1b為2009年10月14日窯內(nèi)有一個Φ2m大球時的電流趨勢圖，圖中電流最高達(dá)1134A，最低時僅有540A，平均相差500A。

　　3)料球進(jìn)入燒成帶
　　當(dāng)料球進(jìn)入燒成帶時，主電動機(jī)電流會出現(xiàn)瞬間的直線上升，穩(wěn)定一段時間后開始下滑。上升幅度和穩(wěn)定時間與料球的大小有關(guān)，料球越大電流升高幅度越大，在高電流穩(wěn)定的時間也越長。

　　4)料球離開回轉(zhuǎn)窯
　　當(dāng)料球離開回轉(zhuǎn)窯時，窯內(nèi)負(fù)荷、火焰阻力降低，球后反應(yīng)不完全的物料涌入燒成帶，主電動機(jī)電流出現(xiàn)突降，隨著煅燒溫度的提高，該電流逐漸恢復(fù)正常。

　　3.1.2 窯頭負(fù)壓
　　當(dāng)窯內(nèi)有球時，還會對入窯氣流產(chǎn)生影響，使窯頭負(fù)壓出現(xiàn)相應(yīng)的變化。隨著料球的前移和球徑的增大，波動頻率越來越快，幅度越來越大。料球進(jìn)入燒成帶時，窯頭出現(xiàn)較大的正壓，一直持續(xù)到料球離窯后，通風(fēng)阻力減小，通風(fēng)面積增大，窯頭負(fù)壓恢復(fù)到正常的控制范圍。窯頭負(fù)壓除了受二、三次風(fēng)和篦冷機(jī)鼓風(fēng)量及余風(fēng)的影響外，還與篦床上料層厚度和熟料結(jié)粒情況有很大的關(guān)系。因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)窯頭負(fù)壓出現(xiàn)周期性的波動時，應(yīng)結(jié)合窯主電動機(jī)電流和窯內(nèi)煅燒狀況進(jìn)行綜合分析，判斷是否結(jié)球。

　　3.1.3 火焰形狀
　　窯內(nèi)有球時，由于料球的擠壓，火焰將發(fā)生變化。料球大小、距窯頭位置的不同，對火焰產(chǎn)生的影響程度也不一樣。當(dāng)料球大且逼近窯頭時，火焰明顯縮短、變粗，火焰顏色比正常生產(chǎn)時亮，窯頭溫度高，窯尾溫度低，并伴隨有窯內(nèi)發(fā)渾，窯頭間歇出現(xiàn)回火喘氣現(xiàn)象，火焰的軸向收攏性較差。但火焰發(fā)生變化時在中控室往往不容易觀察到。因此，一旦發(fā)現(xiàn)窯主電動機(jī)電流和窯頭負(fù)壓出現(xiàn)周期性的波動，應(yīng)立即通知巡檢工觀察窯內(nèi)狀況及窯運行中有無異常響聲，幫助判斷窯內(nèi)是否有球。

　　3.2 篦冷機(jī)內(nèi)判斷
　　操作員通過篦冷機(jī)料層厚度監(jiān)控電視，篦下壓力、篦床驅(qū)動電動機(jī)電流和油壓曲線的變化確定料球的大小和進(jìn)入篦冷機(jī)的時間，根據(jù)當(dāng)時各段篦速和行程判斷料球到達(dá)破碎機(jī)的時間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一段篦床驅(qū)動電動機(jī)電流值瞬間上升，一室篦下壓力隨之發(fā)生較大波動，同時伴隨有篦冷機(jī)高溫區(qū)和窯頭出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，即表明料球已進(jìn)入篦冷機(jī)。

　　3.2.1 篦床驅(qū)動電動機(jī)電流

圖2  料球在篦冷機(jī)內(nèi)時參數(shù)變化趨勢

　　如圖2a所示，料球進(jìn)入篦冷機(jī)時，一段篦床電動機(jī)電流會出現(xiàn)瞬問直線上升，上升的幅度與料球的大小有關(guān)，然后迅速降低。我公司一段篦床驅(qū)動電動機(jī)功率為75kW，額定電流130A，正常工作電流70-80A，當(dāng)受到料球沖擊時，一段篦床驅(qū)動電動機(jī)電流瞬問升高的幅度和料球的球徑呈現(xiàn)如表3所示的對應(yīng)關(guān)系。

表3  一段篦床驅(qū)動電動機(jī)電流升高的幅度和料球球徑

　　3.2.2 篦下壓力
　　一室篦下壓力的變化如圖2b所示。由于料球的沖擊震動和擠壓，使篦床上料層較薄部位阻力突然降低而被冷卻風(fēng)吹穿，篦下壓力出現(xiàn)直線下降，然后迅速上升到料球進(jìn)入前的壓力值附近并保持穩(wěn)定。隨著球后煅燒不佳的物料陸續(xù)進(jìn)入篦冷機(jī)，由于物料結(jié)粒的變化，壓力值開始上升。

　　3.2.3 油壓曲線
　　對料球位置反映最敏感的是油壓曲線。特別是當(dāng)料球位于兩段篦床交接部位時，變化最明顯。如圖2c所示。

　　4 結(jié)球的處理
　　4.1 窯內(nèi)處理

　　根據(jù)球徑大小和所處位置的不同，處理回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)球常采用燒球和放球的方法。

　　在燒球時應(yīng)注意以下幾點：準(zhǔn)確判斷料球的位置和大?。槐M可能將料球放入燒成帶；火焰的高溫區(qū)必須落在料球上；當(dāng)球前有結(jié)圈時應(yīng)盡可能先將結(jié)圈處理掉，以不影響窯內(nèi)通風(fēng)和物料運動為原則；球前窯皮不好或窯襯過薄時不要強(qiáng)行燒球，如果球徑在1000mm以下，可將其放出窯外；應(yīng)適當(dāng)降低投料量和窯速，保持火焰順暢，加強(qiáng)物料預(yù)燒，提高入窯物料分解率。我公司燒Φ1 500mm左右的球時投料量由380t/h降為360t/h，窯速由3.9r/min降為3.6r/nin，效果明顯。

　　放球的重點是如何使料球盡快通過圈體，應(yīng)注意窯速、窯內(nèi)物料填充率、燃燒器位置、火焰形狀、特別是物料結(jié)粒情況的控制。

　　料球離圈體較遠(yuǎn)時，物料結(jié)粒應(yīng)控制細(xì)小均勻，嚴(yán)禁燒大火，避免長焰煅燒，使液相提前出現(xiàn)。當(dāng)料球到達(dá)圈體處時，煅燒溫度可正常控制，保證料球處物料有一定的結(jié)粒。如果此時料球處的物料呈粉狀，由于流動性好，當(dāng)受到料球的擠壓后，很容易散開，不利于料球越過圈體。保持物料有一定的結(jié)粒在一定程度上可以起到墊高料球的作用。

　　4.2篦冷機(jī)內(nèi)處理
　　為了避免料球卡死破碎機(jī)，盡可能地減少停機(jī)時間，根據(jù)篦泠機(jī)一段驅(qū)動電動機(jī)電流的升高幅度，采取放、打和拉三種處理方法。

　　電流升高幅度小于30A時，球徑基本在500mm以下，可以讓其直接進(jìn)入破碎機(jī)破碎。

　　電流升高幅度在30-45A時，球徑約為500-900mm。應(yīng)先提高三段篦床的運行速度，保持較薄的料層，15min后打開三段檢修門用鋼管對料球進(jìn)行撞擊。

　　電流升高幅度在45-60A時，由于球徑較大(900～1200mm)，當(dāng)移動到檢修門時應(yīng)減慢一段篦速，停止二段篦床，用壓縮空氣或者噴水使料球急冷，然后再撞擊料球。料球進(jìn)入破碎機(jī)時，密切關(guān)注破碎機(jī)電流的變化，只要發(fā)現(xiàn)電流瞬間升高，應(yīng)立即停止三段篦床，待電流恢復(fù)正常后再啟動篦床。

　　電流升高幅度超過60A，球徑基本都在1500mm以上，應(yīng)提前準(zhǔn)備好鋼絲繩，經(jīng)過打球處理，如果料球大小沒有明顯減小，當(dāng)?shù)狡扑闄C(jī)15時，停止三段篦床和破碎機(jī)，將破碎機(jī)檢修門打開，利用電動葫蘆將料球拉出篦冷機(jī)。此過程一般20min即可完成，回轉(zhuǎn)窯只需適當(dāng)?shù)臏p料慢窯，不必止料停窯。

　　5 預(yù)防措施
　　1)加強(qiáng)原燃料有害成分控制。
　　2)加強(qiáng)對輔機(jī)設(shè)備的維護(hù)與管理，提高設(shè)備安全運轉(zhuǎn)周期。
　　3)及時處理窯內(nèi)長厚窯皮及結(jié)圈，避免因物料運行受阻或系統(tǒng)通風(fēng)不暢而形成球核。
　　4)完善DCS系統(tǒng)和篦冷機(jī)料層厚度監(jiān)控電視。
　　5)保持系統(tǒng)熱工制度的穩(wěn)定。