某公司现有一条2 500t/d新型干法水泥生产线，回转窑规格为Ø4.0mx60m，预分解系统为双系列五级旋风预热器及TDF分解炉，该线由天津水泥设计研究院设计。投产初期，在距窑口30～35m处结圈频繁，从筒体扫描仪上观察圈长约3m左右，较规则：停窑时入窑观察，发现圈厚度达500～700mm，结构致密，分层并有白色结晶。回转窑后结圈，使窑内通风不足，严重影响预分解窑热工制度的稳定，降低了预分解窑运转率，使煤耗、电耗、砖耗大幅度上升，经济损失较大。为此我公司组织有关技术人员，从原料、燃料、操作等方面进行了逐一分析，并采取相应的措施，基本上消除了结圈现象。
1 原因分析
1.1 CI-含量偏高
生料采用石灰石、砂岩、铁粉和粉煤灰四组分配料，配料方案见表1。由表1可知，我厂采用的是适合大型新型干法回转窑的“两高一中”配料方案，即高硅率2.6±0.1．高铝率1.6±0.1，中饱合比0.9±0.02。物料的耐火度高，与大型新型干法回转窑火焰热力强度的特点相适应。但我厂原料（特别是石灰石）中Cl含量偏高，达0.034%．远远超过0.015%的工艺要水。同时高于有害成分在窑内的循环富集，导致Cl-含量更高。大量的Cl-在窑内极易与碱结合，生成氯化钾和氯化钠（结圈中的白色晶体即是氯化物），大量氯化物的存在，一方面大大降低生料共熔温度，使液相提前出现：另一方面，挥发分组分主要是氯化物，形成的熔体会在生料和耐火砖表面铺展开来，形成结圈；再次，由于氯化物的存在，可促进硅方解石形成，在1180～1220C时出现液相。由上所述，我们认为Cl-含量过高是引起我厂回转窑结圈的主要原因。
表1投产初期生料与熟料化学成分及率值一览表
|
化学成分 |
率值 |
|
烧矢量 |
SiO2 |
AL2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
SO3 |
Cl-1 |
KH |
n |
P |
|
35.35 |
23.75 |
3.2 |
1.94 |
42.12 |
1.53 |
0.35 |
0.11 |
0.101 |
0.034 |
0.94 |
2.68 |
1.65 |
|
0.26 |
21.70 |
5.14 |
3.21 |
64.30 |
2.35 |
0.54 |
0.17 |
0.189 |
0.052 |
0.90 |
2.60 |
1.60 |
表2窑尾烟气有害气体一览表（%）
气体成分
浏览次数 |
O2 |
CO |
CO2 |
SO2 |
NOX |
|
第一次 |
0.01 |
0.93 |
16.30 |
0 |
0.2 |
|
第二次 |
0 |
1.4 |
15.2 |
0.001 |
0.15 |
|
第三次 |
0.01 |
1.1 |
15.8 |
0.004 |
0.21 |
表3措施实施前后参数对照表
|
措施实施前（三个月） |
措施实施后（三个月） |
|
产量/（t/d） |
28d强度/MPa |
结圈次数/次 |
运转率/% |
电耗/（KWH） |
煤耗（kg/t） |
砖耗 |
产量/（t/d） |
28d强度/MPa |
结圈次数/次 |
运转率/% |
电耗/（KWH） |
煤耗（kg/t） |
砖耗 |
|
2300～2400 |
56～58 |
60 |
70 |
80 |
130 |
三个月过度带烧成带换砖 |
2600～2750 |
59～62 |
2 |
91 |
72 |
108 |
12个月未换砖 |
1.2煤粉水分含量高，窑内产生不完全燃烧
由于我厂原煤水分较高，投产初期，煤磨烘干效果不好，导致煤粉水分偏高，平均3%～4%．有时高达7%，煤粉不易着火，黑火头较长，煤粉不完全燃烧，窑内出现还原气氛。窑尾气体成分分析见表2。在还原气氛下，物料中Fe
20
3被还原成Fe0，形成低熔点化合物(FeO ·Si0
2)，而FeO - Si0
2液相在11OO℃时能促进硅方解石的形成，而硅方解石在1180—1220℃时形成液相，使烧成带液相提前出现，将未熔的物料黏结在一起，形成结圈。这也是造成我厂回转窑结后圈的原因之一。
1.3喂料量与窑速不匹配
投产初期，喂料量与窑速不匹配，喂料量多，窑速慢，使物料在窑内停留时间较长，料层较厚，传热效率低，料与料，料与窑衬温差大，为结圈的形成创造了条件。同时由于窑速慢，使物料中煤灰的掺入量增多，改变了熟料的三率值，也易引起结圈。
2采取措施
2.1 严格控制有害成分含量
加强进厂原料检验，采取高、低品位原料搭配制度，加强原、生料均化，保证人窑生料Ca0标准偏差≤±0.20%，有害成分R
20≤1.0%，Cl-≤0.015%，S/R
20<1，S<2.0%（燃料中S<3.5%）。
2.2采取措施，降低煤粉水分。
为提高煤粉质量，保证煤磨安全，对煤磨进行改造：(1)在入磨的热风管道与篦冷机之间加沉降室，防止粉状熟料进入磨机。(2)把磨机的进料螺旋加高2cm并打浇注料，防止煤粉沉积。(3)加强系统的密封，减少漏风。通过以上措施煤磨的入口湿度从230℃提高到260℃，磨机出口温度从60℃提高到65℃，煤粉的水分在1%～1.5%左右，保证了煤粉在窑内的完全燃烧。
2.3安装气体分析仪，增强控制手段
在窑尾烟室和预热器出口安装气体分析仪，严格控制窑尾烟室0
2含量2%～3%，CO含量<0.5%，如发现超标，立即查找原因并进行调整。
2.4严格执行薄料快转制度
三班统一操作，严格执行薄料快转制度，严禁慢窑大料、顶火逼烧。薄料快转，使物料在窑内的翻滚次数增加，有利于熟料的烧成；窑内物料较薄，有利于窑内的通风；窑速较快，物料不容易黏附。为此，在正常产量时，我们把窑速由原来的3.3～3.5r/min提高到3.7～3.9r/min。另外，投料时在保证熟料烧成的前提下，尽量要快，我公司在窑保温时，从投料到正常运转大约用30min，避免了投料期间由于时间长、窑速慢，风、煤、料匹配不合理引起的结圈。
3效果
通过以上措施的实施，我厂结圈现象基本上消除了，热工制度趋于稳定，回转窑产、质量均超过设计指标，电耗、煤耗、砖耗均达到国内先进水平。
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