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回转窑窑后结圈原因分析及处理方法
巩义市恒昌冶金建材设备厂生产的1000t／d熟料生产线是由天津水泥工业设计研究院有限公司设计的，主要包括TDF型分解炉、单系列五级旋风预热器、Φ3．2m×50m回转窑及TC-836篦式冷却机。自2007年2月以来，窑后频繁发生结圈、结球的工艺事故，巩义市恒昌冶金建材设备厂技术人员现将原因分析及解决措施介绍如下，供同仁参考。 1、结圈情况
2007年3月19日最为严重，窑前返火，窑尾有漏料现象，无法操作煅烧，迫使停窑处理。从窑内看，主窑皮长达22m，副窑皮长到窑尾，35～37m处形成后结圈，结圈最小孔洞呈不规则状，直径约l．5m，进窑观察该圈明显分为两层，且层次明确、清晰，第一层厚约150mm，呈黄白色，第二层厚约460mm，呈黑色，圈体非常致密。对圈体取样分析见表1。
表1 圈体取样分析结果
化学成分,% 率值 样烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaOMgO SO3 K2O Na2O合计KH SM AM 品 Na当量fCaO 一0.90 21.25 4.75 3.12 61.56 1.64 2.63 1.43 0.40 0.88 2.70 层 97.6 1.34 14.25 1.52 二0.18 23.38 5.33 3.33 57.27 1.64 0.87 0.63 0.20 0.72 2.70 层 92.83 0.61 0.4 1.60 从表l可以看出，第一层硫碱含量较高，是硫碱圈，第二层明显是煤粉圈，熟料液相出现过早、过多导致结圈。 2、原因分析
(1)由于2006年煤价不断上涨，加之公路运输距离远，为了降低成本，采用当地劣质煤煅烧，煤质下降，灰分高，挥发分低，发热值低，煤工业分析如表2、3。实际生产中，煤可燃性差，煤粉燃烧不完全，大量煤灰不均掺入生料中，液相在窑后面提前出现，而未燃尽的煤灰产生沉积及液相的提前出现结圈。 (2)2007年以来，由于机械原因，高温风机l号轴与密封圈强烈摩擦，产生局部高温，使轴侧曲，水平振动最高达6.4mm/s。为了降低振动，不得不降低高温风机转速，由原来的1130r/min降至l060r/min，有时更低，严重影响了窑内通风，加上煤质又差，更多的窑头燃烧不完全的煤粉沉积在窑后燃烧，使窑内后部温度升高，液相量增加，加速了窑后结圈的形成。
(3)为了处理窑后结圈，我厂在迫不得已的情况下停窑烧后圈，由于煤质差，二、三次风温低，燃料不完全或未燃烧的煤粉落在圈上及圈后的积料上，不断燃烧，造成物料发粘，不但圈未烧掉，反而越结越厚，这也是第一层圈形成的主要原因。
(4)我厂石灰石矿点较多，且含土量较大，石灰石所占比例在92%左右，石灰石堆厂又小，均化不好，出磨生料质量不尽理想，生料三率值合格率较低，物料成分波动大，操作更难控制。 3、解决措施
(1)加强原煤进厂和煤粉制备过程中的管理，煤粉细度一定控制在80μm筛筛余30%以下，水分控制在1.5%以下。在操作过程中，适当提高篦冷机料层，一般控制在500～600mm左右，使二次风温从880℃左右提高到945℃，以加强煤的燃烧，并开大内风，内外风比例由原来的6:4调为7:3，提高窑前温度，保证煤粉燃烧完全。
(2)在停窑打圈期间，钳工更换高温风机新轴承，同时修理密封圈，开启后，高温风机运行正常，彻底解决了窑内通风不够的问题。
(3)严格控制头、尾煤比例，稳定在4:6，防止窑内出现还原气氛，导致窑内煤粉燃烧不充分。
(4)根据石灰石矿含土量大的特点，在石灰石进料处架筛网，对石灰石进行筛土处理。严格物料堆放作业程序，提高物料的预均化效果，避免由于石灰石波动大而引起生料化学成分波动。
(5)当煤质差，SiO2、MgO较高时，结圈后严禁干烧窑。
(6)三个班统一操作方法，稳定烧成系统的热工制度。在保持喂料喂煤均匀、加强物料预烧的基础上尽量加快窑速，采取薄料快转，严禁慢窑大料，提高快转率，抑制窑后结圈。 4、效果
通过采取以上措施，我厂再也没发生过窑后结圈事故，而且产、质量较好，2007年4月份熟料生产30744t，fCaO平均0.76%。
一般来说，回转窑形成结圈的原因主要有如下几点：①入窑生料成分波动大，喂料量不稳定，势必造成窑内热工制度的紊乱。当成分高和喂料量大时，必须加头煤，提高烧成温度，甚至降低窑速，当成分低或喂料量少时，操作上不能及时调整，烧成带温度过高，物料过烧发黏，容易形成长厚窑皮，进而形成熟料圈。②有害成分的影响。R2O和SO3含量偏高，易形成硫碱圈。MgO高时，特别是大于4.8%时，能使熟料液相量大量增加，液相黏度下降，熟料烧结范围变窄，窑皮增厚形成熟料圈。③煤粉质量的影响。灰分高、细度粗、水分大的煤粉容易
产生不完全燃烧，煤灰沉落相对比较集中，容易形成熟料圈。另外，喂煤量不稳定，使窑内温度忽高忽低，也易形成结圈。
回转窑结圈(rotary kiln accretion)
回转窑内高温带内壁发生的炉料环状粘附现象。轻微的粘附现象称为窑皮，如果发生粘附，影响炉子正常操作时，即谓结圈。回转窑内的温度分布、球团内FeOMFe含量的变化和窑内发生粘附现象的实况如图1所示。粘附成长的主要原因是窑内的氧化气氛，其次是窑内温度过高、料层内还原剂不足或低还原的浮氏体(FeO)进入高温带。
炉料窑皮
横轴 距卸料端／m 纵轴 炉温分布 T/℃
图1 回转炉冶炼过程球团成分的变化与冶炼1100h后炉内的
粘附状况
图2 回转炉内还原过程的自动粘附
窑皮和结圈料的化学成分
序 号 料1 料2 化学成分／％ ．F MF、 Si0 Alz TFe C Ca() Mg() S e() e 2 ()3 19 9． 4． O． 28 10 28 O 2．6 ．70 02 81 104 ．4 ．65 ．69 ．76 24 17 5．．52 ．67 89 23 11 28 O 3．6 ．78 ．52 ．60 ．84 窑内发生粘附的机理可由图2说明：球团在窑内受摩擦与应力产生的矿粉和煤灰的混合物自A点向B点转动时受到炉气的氧化作用，使部分还原的矿粉氧化成浮士体(FeO)，并与煤灰中的SiO2。形成低熔点的硅酸铁，在1050～1100℃温度下就会软化粘附在炉壁上。当
形成的FeO不多时，粘附的粉料会靠自重剥落下来。而当氧化气氛强或温度过高时，形成较多的低熔物料，黏性增大，直至C点也不剥落，这就形成窑皮，如果粘附不断长厚，就成结圈。窑皮和结圈料的成分如表中所示。根据结圈形成机理分析可知，在工艺操中防止回转窑结圈的主要措施有：(1)提高球团矿强度，增加球团矿的抗磨性；(2)采用反应性好、灰分熔点高的煤作还原剂；(3)窑内高温带保持强还原性操作；(4)采用尽可能低的还原温度(<1050℃)。在工业上采用机械的方法，定期处理回转窑高温带内壁的粘结物。