王福有，康云忠，王傳允（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

活性石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈原因分析

王福有，康云忠，王傳允
（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

分析了鞍鋼鲅魚圈活性石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因，結(jié)圈是入窯粉料多及煅燒溫度高造成的。通過采取減少入窯石灰石粉料、控制煅燒溫度至1 250～1 350℃、調(diào)節(jié)燒嘴一、二次風(fēng)配比、提高窯內(nèi)通氣性等措施，實現(xiàn)了回轉(zhuǎn)窯全年無結(jié)圈，保證了生產(chǎn)順行。

回轉(zhuǎn)窯；石灰石；結(jié)圈

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司現(xiàn)有4座日產(chǎn)900 t回轉(zhuǎn)窯，2008年8月～2009年3月依次投產(chǎn)，投產(chǎn)后每年5～10月都出現(xiàn)大量結(jié)圈。結(jié)圈是指回轉(zhuǎn)窯筒體高溫帶內(nèi)壁發(fā)生的爐料環(huán)狀粘附現(xiàn)象，輕微的粘附現(xiàn)象稱為“窯皮”，起到保護(hù)窯內(nèi)耐火材料的作用。如果粘附嚴(yán)重會影響回轉(zhuǎn)窯的正常操作即為結(jié)圈，嚴(yán)重時結(jié)圈料導(dǎo)致窯內(nèi)無法出料，掉落的結(jié)圈料將冷卻器壁條全部堵塞致使被迫停窯。

據(jù)相關(guān)資料介紹，寶鋼股份煉鋼廠焙燒分廠活性石灰回轉(zhuǎn)窯采取多種措施也未能從根本上消除結(jié)圈，只能延長結(jié)圈周期以減少結(jié)圈的不利影響［1］。武鋼烏龍泉礦活性石灰回轉(zhuǎn)窯則采取提高燃煤效率、選用合理煤粉及保證石灰石質(zhì)量等措施來減少結(jié)圈［2］。為避免活性石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈，對結(jié)圈原因進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施，本文對此做一介紹。

1　回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈位置分布及成分分析

1.1回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈位置分布

停窯后進(jìn)入筒體內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)，結(jié)圈位置主要集中在距窯頭筒體端面15 m左右，結(jié)圈嚴(yán)重處厚達(dá)1 000 mm。結(jié)圈位置是筒體最高溫度所在，也是筒體內(nèi)鎂鋁磚損壞最嚴(yán)重位置，確定為火焰前端。回轉(zhuǎn)窯筒體結(jié)圈示意圖見圖1所示。

1.2回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈料成分分析

結(jié)圈料顏色不一，黃色的較疏松，黑色的強度稍大些，但兩者層狀結(jié)構(gòu)明顯，內(nèi)部液相冷凝后形成的孔隙清晰可見。對石灰及結(jié)圈料進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果如表1所示。

2　回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈原因分析

2.1石灰石中雜質(zhì)的影響

從表1中石灰及結(jié)圈料成分分析結(jié)果可以看出，結(jié)圈料中SiO2和MgO含量明顯高于石灰中的含量。分析生產(chǎn)工藝流程及熱工系統(tǒng)后認(rèn)為，較高含量的SiO2主要是石灰石帶入的，而高含量的MgO主要是高鎂石灰石煅燒后粉化所致。

SiO2為酸性氧化物，在100～800℃時能與CaO、MgO等堿性氧化物發(fā)生固態(tài)反應(yīng)，生成各種鈣鹽、鎂鹽［3］。其中，各鈣鹽熔點為：偏硅酸鈣鈣2CaO·SiO22 130℃，硅酸三鈣1 900℃。在生成的硅酸二鈣中，存在著α、β、γ三種變體，其中γ變體最穩(wěn)定。由于 β-2CaO·SiO2的密度為3.28 g/cm3，γ-2CaO·SiO2的密度為2.97 g/cm3，因此在轉(zhuǎn)變過程中，體積增大10%，致使石灰粉裂，因而SiO2含量高會增多窯內(nèi)粉末，導(dǎo)致結(jié)圈。

CaO與SiO2可能參與發(fā)生的次反應(yīng)有：

由于生產(chǎn)中使用的燃料為焦?fàn)t煤氣，因此判定這部分SiO2主要是由石灰石帶入的。生產(chǎn)實踐也證明，每年5～10月結(jié)圈嚴(yán)重時，石灰石篩下物（≤10 mm）比不結(jié)圈時減少50%以上。因此斷定，由于雨水粘接泥土，SiO2在石灰石表面無法被篩分掉而進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在較高溫度時形成結(jié)圈。

另外，結(jié)圈料中MgO含量也較高，主要是由于石灰石中含有高鎂石灰石，MgO含量可達(dá)到7%～11%，在同樣煅燒溫度下，高鎂石灰石在煅燒過程中易炸裂，產(chǎn)生較多的粉料，當(dāng)這部分粉料與低熔點的液相結(jié)合時就導(dǎo)致結(jié)圈越來越嚴(yán)重。

2.2煅燒溫度的影響

回轉(zhuǎn)窯所用石灰石的最佳煅燒溫度為1 050～1150℃，這時煅燒出的石灰活性度可達(dá)360 mL以上，CaO可達(dá)到90%左右。如果再提高煅燒溫度，這些指標(biāo)反而下降，甚至可能形成過燒［3］。鞍鋼鲅魚圈回轉(zhuǎn)窯使用焦?fàn)t煤氣，在熱工參數(shù)或火焰形狀調(diào)節(jié)不當(dāng)時最高溫度超過1 500℃，過高的溫度加劇了結(jié)圈的形成。

2.3窯內(nèi)通風(fēng)不暢

主排煙機抽力不足、窯內(nèi)料層過厚及粉料過多等諸多因素均會造成窯內(nèi)通風(fēng)不暢，導(dǎo)致粉塵無法及時排出而始終在窯內(nèi)循環(huán)，導(dǎo)致結(jié)圈。另外，負(fù)壓過小熱量不能及時向窯尾轉(zhuǎn)移，使窯內(nèi)火焰頭部高溫區(qū)過于集中，局部產(chǎn)生液相導(dǎo)致結(jié)圈。

3　回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈防治措施

3.1提高入窯石灰石質(zhì)量

鞍鋼鲅魚圈回轉(zhuǎn)窯不具備石灰石水洗工藝，因此應(yīng)通過其他方法來減少石灰石帶入窯內(nèi)過多的泥土及粉料。開辟一臨時料場，一旦石灰石礦供料過于潮濕，可將這批物料放置于臨時料場待風(fēng)干后使用。控制住潮濕石灰石后，要確保原料振動篩篩網(wǎng)不被泥土堵塞，需要隨時檢查隨時清理，未清理的振動篩嚴(yán)禁使用。生產(chǎn)實踐表明，不使用或減少使用潮濕石灰石以及保證石灰石的篩分效率對減少結(jié)圈起到了重要作用。在未采用上述措施時，有時篩下料僅僅為正常生產(chǎn)時的30%左右，大量泥土及碎料被帶入窯內(nèi)。采取上述措施后，石灰石篩下料量比例波動非常小，最大限度減少了泥土、粉料入窯量。

3.2降低火焰溫度

表1　石灰和結(jié)圈料的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）及灼減值　%

鞍鋼鲅魚圈現(xiàn)有的燃燒系統(tǒng)使用常溫煤氣，自身具備冷卻燒嘴的能力，因此應(yīng)將一次風(fēng)的功能主要放在調(diào)整火焰形狀上，鑒于此減少一次風(fēng)比例，提高二次風(fēng)比例，同時盡可能多使用被預(yù)熱后的二次風(fēng)，可有效減少煤氣量，從而使火焰變細(xì)，降低火焰溫度［4］。通過減少一次風(fēng)的旋流和直進(jìn)流，提高最外流風(fēng)，最大限度拉長火焰。

表2為調(diào)整后的各風(fēng)配比情況。采取上述措施后，火焰溫度由1 450℃以上降低到1 250～ 1 350℃，此溫度既可保證煅燒出優(yōu)質(zhì)石灰，也為避免結(jié)圈創(chuàng)造條件。

表2　調(diào)整后的各風(fēng)配比情況　%

3.3保證窯內(nèi)通風(fēng)順暢

通過調(diào)整排煙轉(zhuǎn)速，提高回轉(zhuǎn)窯內(nèi)負(fù)壓，保證預(yù)熱器到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)有較大負(fù)壓，使窯內(nèi)的粉塵及時排出。另外，負(fù)壓充足會使高溫帶后移，充分發(fā)揮預(yù)熱器預(yù)熱作用，使廢煙氣更好的預(yù)熱石灰石，減少煅燒帶石灰分解壓力，從而減少煤氣用量，減少出現(xiàn)液相的幾率。表3為調(diào)整前后各位置負(fù)壓情況的對比，當(dāng)三者發(fā)生沖突時執(zhí)行窯頭負(fù)壓標(biāo)準(zhǔn)。

表3　調(diào)整前后各位置負(fù)壓對比　Pa

4　效果

采取上述措施后，2012、2013年全年無結(jié)圈，提高了回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)率，減少停窯次數(shù)，降低勞動強度，避免結(jié)圈料外排污染環(huán)境，為煉鋼和燒結(jié)的正常生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

5　結(jié)論

（1）石灰石表面的泥土及粉料未被篩分掉，隨石灰石進(jìn)入窯內(nèi)，在高溫火焰作用下與CaO發(fā)生反應(yīng)，這是造成鞍鋼鲅魚圈冶金石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的主要原因。

（2）開辟臨時料場并保證振動篩不被堵塞，使入窯石灰石篩下料量保證在正常水平 (10%～ 15%)；減少一次風(fēng)比例到10%以下，提高二次風(fēng)比例到90%以上，能夠形成細(xì)長火焰，使煅燒溫度由1 450℃以上降低到1 250～1 350℃；調(diào)整排煙轉(zhuǎn)速，提高回轉(zhuǎn)窯窯頭負(fù)壓-60～-40 Pa，有效保證了粉塵及時排出。采取上述措施后，2012、2013年全年無結(jié)圈。

［1］金奕，張斌.寶鋼活性石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)囤機理研究［J］.耐火與石灰，2010（6）:1～2.

［2］文志軍，張正文.武鋼烏龍泉礦石灰回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈形成的機理及防治措施［J］.鋼鐵研究，2005（6）：9～12.

［3］彭志堅，陳鐵軍.原料性能對石灰回轉(zhuǎn)窯煅燒及結(jié)圈影響的研究［J］.鋼鐵研究，2003（3）：3～6.

［4］劉世昌.回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰對火焰的要求及控制方法［C］∥2012年中國石灰工業(yè)技術(shù)交流與合作大會論文資料匯編，嘉興：中國石灰協(xié)會，2012：93-99.

（編輯 許營）

Analysis on Causes Leading to Accretion in Active Lime Rotary Kiln

Wang Fuyou，Kang Yunzhong，Wang Chuanyun
（Bayuquan Iron&Steel Subsidiary Co.of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007,Liaoning,China）

The causes leading to accretion in active lime rotary kiln of Bayuquan Iron and Steel Subsidiary Company of Angang Steel Co.,Ltd.are analyzed.It is found that the accretion is caused by more lime powders adding into rotary kiln and high calcination temperature.After taking such measures as reducing lime powders adding into rotary kiln,controlling the calcination temperature in the range from 1 250℃to 1 350℃,adjusting the proportion of the primary and the secondary air flow and improving the ventilation of the rotary kiln,there is no accretion occurred in the rotary kiln and then the smooth production can be guaranteed.

rotary kiln;lime;accretion

TF777

A

1006-4613（2015）01-0060-03

王福有，工程師，2006年畢業(yè)于鞍山科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)。E-mail:261185226@qq.com

2014-07-20