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水泥熟料产生黄心料的原因是什么

2020-03-27 16:02 作者:中彩神网 点击:

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  水泥熟料产生黄心料的原因是什么? 熟料产生黄心料的原因,如何解决 ?在组成熟料的四个主要氧化物氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化铁中,除氧 化铁会产生颜色外,其余三个氧化物均为白色。在氧化气氛下,氧化铁为黑色,但在还原气氛下,根据还原气氛的强 弱所表现出来的颜色有所不同。比如:黄色、绿色。如果还原气氛很强,甚至可以把三价铁还原成金属铁,此时表现 为白色。因此,氧化铁在不同程度的还原气氛下,可以表现出黄色、绿色或白色等不同的颜色。 在煅烧过程中,如果通风不良,就会产生还原气氛,此时在烧成带熟料中的氧化铁就会表现出黄色、绿色或白色,熟 料也就变成相应的颜色。但是熟料进入冷却带后,由于空气中含氧量提高,往往变成氧化气氛,此时熟料中的低价氧 化铁就慢慢被氧化成三价铁,又重新变成了黑色,但是由于此时熟料已经结粒,氧气扩散到熟料内部比较困难,而且 熟料温度下降得很快,这样就形成了熟料颗粒外表黑色,内部黄色。 熟料产生黄心料的原因就是煅烧过程中存在还 原气氛。 一、供氧不足。 解决的办法:适量关闭三次风阀,加大窑内的通风。 二、未燃尽的煤粉落入熟料中继续燃烧,由于在熟料中是高温缺氧状态,煤很容产生大量的 CO,造成熟料中的 三氧化二铁还原反应,产生黄心料。在转窑中这一项非常关键。 解决的办法:提高燃烧器的角度,让煤灰在落入熟 料时燃尽。 需要注意的问题:提高燃烧器角度和增加一次风内风,但操作不好往往容易造成烧耐火砖。 三、提高饱和比和提高硅酸率都能有效地降低熟料中的液相量既降低了,对黄心料能解决一部分问题,但不能完 全解决。 、产生黄心料的原因分析 1、从煅烧的角度分析产生黄心料的原因 (1)风、煤、料、窑速的配合不好。 2004 年 6 月份,我公司当时生产任务较紧张,窑从日产量 2700 吨提升至 2800 吨,创历史新高,但几天后,熟料产 生黄心料,对熟料的质量造成了不良影响。 原因分析:a:在提高产量时窑速虽然从 3.65rpm 提高至 3.8rpm,但由于高温风机振动值较大,没有相应的加大 系统拉风(高温风机液偶转速 870rpm,电流 105A) ,虽然窑速提高了,但窑内的填充率还是增加了,使窑内阻力增大, 通风受限,氧含量不足,以至产生黄心料。b:我公司使用煤质煤粉的工业分析:(%) 从上表可看出,我公司所使用的煤粉挥发份高,热力释放集中,由于窑内阻力增大,使火焰的长度缩短,形成短 焰急烧,窑速又较高,使物料在烧成带停留时间不足,窑头温度难以提升,物料烧成效果不佳,同时火焰又存在缺氧 火焰又存在缺氧 现象,所以产生了较疏松的黄心料。 现象,所以产生了较疏松的黄心料。 (2)燃烧器在窑断面的位置调节不当 在投产初期,煤管在窑口截面位置定在靠进物料的第四象限 A(60,-65) ,在生产过程中发现窑结球频繁,产生 黄心料严重。分析原因:煤管的位置较低,火焰逼近料面,由于窑的不断旋转,使部分火焰被裹入物料中,煤粉不完 煤管的位置较低,火焰逼近料面,由于窑的不断旋转,使部分火焰被裹入物料中, 煤管的位置较低 全燃烧严重,窑头温度难以提升, CO,从而出现结球现象和产生疏松的黄心料。 全燃烧严重,窑头温度难以提升,窑内产生 CO,从而出现结球现象和产生疏松的黄心料。 煤管与窑断面的坐标位置 X=60mm;Y=-65mm (3)生料中的有害成分含量高导致产生黄心料 我公司生料化学分析结果如下(%): 从表中可以看出,生料中氯的含量达到 0.034%,大大超过 0.015%的控制指标,由于有害成分的含量超标,低融 点的矿物出现,使窑内出现结圈,当出现结圈时,窑系统阻力增大,窑内通风量与三次风量失衡,使窑内通风不足, 窑内出现还原气氛,导致出现黄心料: 因窑内结圈出现黄心料的时间统计: 日期出现黄心料次数产生黄心料时间(h) 二、从工艺参数的操作情况来分析 1、入窑生料量波动大 在调试初期,入窑生料量波动较大,由于窑内来料波动大,使窑内难以建立稳定的热工制度,窑系统喂煤量难以 稳定控制,造成部分煤粉燃烧不完全,窑内产生还原气氛,以至产生黄心料。从我厂生产实际情况分析,引起喂料量 波动大的原因主要有两方面:⑴固体流量计存在零点漂移现象导致波动超过控制范围;⑵生料计量仓料位不稳造成的 喂料波动。 2、系统温度控制不合理 在投产初期,分解炉出口温度控制在 920℃,窑尾温度控制在 1050℃,温度控制比较高,在加上生料中氯的含量 超标,从而使分解炉缩口,窑尾烟室结皮严重,窑内通风不畅,产生了致密的黄心料。 3、二、三次风的影响 投产后一段时间,二次风温度一直偏低,在 900℃左右,由于二次风温低,使煤粉燃烧条件不好,煤粉出现部分 不完全燃烧现象,使窑内产生还原气氛;另外,我公司的三次风阀门,经常损坏,调节失灵,造成二次风量过大,使 窑内风量不足,以至窑内产生还原气氛,出现了疏松的黄心料 窑内风量不足,以至窑内产生还原气氛,出现了疏松的黄心料。 三、针对以上出现的问题,我们采取的技术措施有: 1、针对煅烧角度出现黄心料采取的措施: 1.1 我们查请了高温风机振动的原因是风机叶轮有结皮现象,叶轮结皮的形成需要一个过程,结皮开始形成后较 均匀,叶轮的动平衡仍然正常,当部分结皮脱落时,使叶轮的动平衡受到破坏,造成风机振动。对此,我们在叶轮旁 设一压缩空气管道,定期清扫风机叶轮。从此措施采用后,高温风机振动值超标问题再没有出现,从而使高温风机的 转速从 870rpm 顺利的提高至 910 rpm(高温风机电流提高至 115A) ,既保证了窑的产量,又有效的避免了黄心料的产 生。 1.2、把煤管在窑口截面的位置改为 A(30,-25) ,使火焰在窑内顺畅有力,保证了煤粉的燃烧充分。另外,预分 解窑根据窑况适当调节燃烧器内外风的蝶阀:当窑前温度低时,及时开大内风阀门,加强内风的扰动,提高风、煤的 混合程度,使窑前温度得到提高。 1.3、加强对入厂原料的控制,对有害成分较高的物料分堆存放,搭配使用,以减小有害成分对系统的影响. 2、针对工艺参数操作采取的措施: 2.1 针对入窑生料量波动大的问题,我们定期检查固定流量计的使用情况,校正其测量精度,防止其发生漂移现 象;同时调整生料下料的 PID 程序,使生料计量仓重稳定在 30t 左右,保证下料量稳定。 2.2 严格控制分解炉出口温度不能超过 880℃、窑尾温度在 100 窑外分解窑产生黄心料的危害和成因 1 前言 鲁南水泥厂有两台 2000t/d 熟料窑外分解窑,窑型为Φ4×60m。在生产中,曾多次出现黄心料。进入 1993 年 8 月,产生 黄心料的现象更为严重。为解决熟料黄心料的问题,鲁南水泥厂采取了许多措施,收到了成效。本文对黄心料的危害和 成因,窑外分解窑熟料出现黄心料与操作参数之间的关系,以及解决黄心料的技术措施,谈一些粗浅的体会。 2 窑外分解窑产生黄心料的危害和成因 窑外分解窑产生黄心料,可分为:煅烧致密性黄心料、疏松性黄心料。其化学成分见表 1。 表 1 黄心熟料的入窑生料和熟料化学成分 名称 窑别 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 2.59 2.36 5.01 5.23 2.04 2.03 3.08 3.09 CaO MgO SO3 fCaO 98.20 98.41 KH 1.03 1.01 KH- n P C3S C2S C3A C4AF 入窑 1 号 35.49 12.98 生料 2 号 35.46 13.06 熟料 1号 2号 1.23 1.27 21.85 21.60 42.38 2.04 0.04 42.30 2.07 0.04 64.29 3.18 0.55 1.39 99.19 0.898 0.875 2.70 64.13 3.26 0.61 1.45 99.17 0.90 0.877 2.60 1.63 1.70 51.89 23.49 54.25 20.99 8.05 8.65 9.36 9.33 2.1 黄心料突出的危害 影响水泥的颜色 因为是黄心料,所以磨制水泥,影响水泥的颜色。 影响水泥的烧失量指标和石灰石掺加量 鲁南水泥厂窑外分解窑生产的熟料,正常情况下,烧失量为 0.3%~0.5%,而黄心料的烧失量高达 0.6%~0.9%,有的甚至 超过 1.0%,也有不高的情况。烧失量偏高,带给水泥的烧失量也高,限制了快凝水泥中石灰石的掺加量。 影响熟料的后期强度。 正常熟料的 fCaO 为 0.4%~0.8%,而 fCaO 高的黄心料,后期强度明显降低,见表 2。 表2 名称 正常 熟料 黄心料 窑别 1号 2号 1号 2号 Loss 0.40 0.35 1.23 1.27 fCaO 3d 0.61 1.04 1.39 1.45 5.9 5.9 6.0 6.1 黄心料后期强度降低情况 抗折强度 7d 7.0 7.0 7.7 7.4 9.0 8.7 28d 3d 29.9 28.2 31.1 31.4 抗压强度 7d 45.2 43.8 43.7 42.7 28d 60.3 60.1 57.8 56.3 致密过烧的黄心料,fCaO 含量一般不高,不影响水泥的安定性,对强度影响一般不大。 疏松性黄心料,fCaO 含量偏高, 容易影响水泥的后期强度。 影响水泥的产量 致密性黄心料易磨系数小,降低了熟料的易磨性,影响水泥磨的产量,一般降低水泥产量 10%左右。 黄心熟料的危害很多,需要找出产生黄心料的原因,并相应地采取解决的技术措施。 2.2 产生黄心料的原因 黄心料产生的原因,从理论上讲是由于煤粉燃烧不完全,产生 CO,形成还原气氛,使熟料中三价铁(Fe+3),还原成二价铁 煤粉燃烧不完全, CO,形成还原气氛 使熟料中三价铁(Fe+3), 形成还原气氛, (Fe+3),还原成二价铁 煤粉燃烧不完全 (Fe+2),而产生黄心料 (Fe+2),而产生黄心料。我们从黄心料形成的一般性因素入手,根据生产的实际,从煅烧角度、气体分析和系统参数来 而产生黄心料 分析黄心料的产生。 2.2.1 从煅烧的角度进行分析,窑外分解窑产生黄心料的原因 (1)风、煤、料配合不好,多数情况是:系统排风不够或喂料太多。窑头喂煤多,易出现黄心料;窑尾分解炉喂煤多, 易产生缩口或斜坡结皮,减少窑内通风,同样易产生黄心料。 (2)喷煤管位置调整不当,二次风不足,内、外风的风量、风速比例不合理,风煤混合不好。 (3)二次风和三次风温度低,窑头温度低,黑火头长。 (4)窑尾温度高,预热器系统温度高,造成分解炉缩口结皮;或窑尾下料斜坡积灰;窑系统内厚窑皮、结蛋或结圈等, 影响窑内通风,造成煤粉不完全燃烧。 (5)临时止料停窑次数多,有的停窑时间长,中间吹煤补火,造成煤粉大量落在物料上不完全燃烧。 (6)工艺和工艺设备上存在一些问题,如生料三率值波动大;工艺设备篦冷机锁风阀、三风道总阀、窑尾密封圈和 撒料棒等长时间失修;三风道喷煤嘴严重变形等。 (7)煤的灰分高,发热量低,煤质差。煤的细度粗、水分大。煤粉燃烧不好。 2.2.2 从窑尾和四级筒出口气体成分分析的结果来分析产生黄心料的原因 (1)窑尾存在还原气氛,窑头温度低,易产生疏松性黄心料。如窑头温度高,存在还原气氛,也可产生致密性黄心料。 窑头温度高,存在还原气氛,也可产生致密性黄心料 窑头温度高 1991 年 11 月两条窑外分解窑都产生疏松性黄心料,当时的气体成分测定值详见表 3,从表 3 中可以看出:窑尾系统 气体成分都有 CO,说明窑尾存在着还原气氛。 表 3 产生疏松性黄心料时气体成分(%) 名称 窑别 设计控制参数(%) 1、2 号回转窑 1 号回转窑 过 剩 空 气 系 数 实测工艺参数(%) 2 号回转窑 气体名称 窑尾气 体成分 四级筒出口 气体成分 入电收尘 气体成分 O2 1.5~2.5 2.0~3.5 CO 0~0.3 0~0.3 0~0.3 过剩空 气系数 1.05~1.10 1.1~1.3 12.8 0.2 10.8 20.19 28.4 1.8 0 0 21.11 CO2 O2 CO N2 CO2 18 O2 0.2 CO N2 过剩空气 系数 1.00 1.05 0.2 81.6 0.7 65.3 0.2 32.17 1.2 (2)窑尾不存在还原气氛,窑头喂煤量大,短火急烧,存在还原气氛,产生致密性黄心料。 1993 年 8 月两条窑外分解窑都产生致密性黄心料,当时的气体成分测定值见表 4。从表 4 中可以看出:窑尾和四级 旋风筒出口气体中,CO 气体的含量大都为零,过剩空气系数不低于 1.10,说明窑尾和分解炉系统内不存在还原气氛。产 生致密性黄心料还原气氛,只能从烧成带中来分析。 表 4 产生致密性黄心料时气体成分(%) 名 称 窑 名 气体名称 窑尾气 体成分 四级筒出口 气体成分 入电收尘 气体成分 O2 1.5~2.5 2.0~3.5 CO 0~0.3 0~0.3 0~0.3 过剩空 气系数 1.05~1.10 1.1~1.3 32 29 1.6 1.83 0 0 CO2 O2 CO N2 设计控制参数(%) 1、2 号回转窑 1 号回转窑 过剩 空 气系 数 实测工艺参数(%) 2 号回转窑 CO2 13 31.6 O2 6 3.0 CO 0 N2 81 过剩空 气系数 1.386 66.4 1.10 69.17 1.10 2.2.3 从系统工艺参数的操作情况,来分析窑外分解窑产生黄心料的原因 窑外分解窑熟料的生产,都是通过控制系统的工艺参数来实现的。系统工艺参数控制得不合理,就容易产生黄心料。窑 外分解窑产生黄心料时的系统工艺参数详见表 5。 表 5 部分中控系统工艺参数改变情况 项 目 设计控 制范围 实际生产控制范 围 出现致密性黄 心料系统参数 出现疏松黄心 料时系统参数 调整后正常 生产参数 喂料量(t/h) 窑头喂煤量(t/h) 分解炉喂煤量(t/h) 回转窑转速(r/min) 窑头压力(Pa) 窑尾温度(℃) 窑尾压力(-Pa) 二次风温度(℃) 入炉三次风温度(℃) 入炉三次风 A 管热风压力(-Pa) 入炉三次风 B 管热风压力(-Pa) 一级筒 AB 两管出口温度(℃) 一级筒 AB 两管出口压力(-Pa) 135±5 煤的发热量 5700~6100 灰分23% 0.8~3.10 0~-4.9 950~1050 200~300 850~1000 650~750 300~600 300~600 350~400 5000~6000 140±3 4.6~5.4 7.3~8.2 2.0~2.6 -9.8~29.4 890~960 300~450 850~1000 650~750 300~600 300~600 350~400 5000~6000 146 6.0 8.2 2.8 0 900 270 800 520 750 800 400 5600 120 6.5 8.4 2.4 0 910 110 750 650 1000 1000 410 5600 143 5.4 8.2 2.8 -1.96 940 350 1000 650 600 600 380 5700 四级筒出口温度(℃) 四级筒出口压力(-Pa) 四级筒物料温度(℃) 预燃室入炉内温度(℃) 燃烧分解下炉内温度(℃) 混合室出口温度(℃) 高温风机入口温度(℃) 高温风机入口压力(-Pa) 入窑生料分解率(%) 820~860 1600~1900 800~840 570~750 900~950 850~900 350~400 5700~7000 90~92 820~860 1600~1900 800~840 570~750 900~950 850~900 350~400 5700~7000 90~94 850 1800 830 620 900 850 390 6400 93 850 3400 830 600 750 860 390 6400 90 860 2000 840 650 900 860 380 6500 92 (1)工艺参数生料喂料量和喂煤量大,或生料三率值控制不合理。 生料喂料量大,或因生料饱合比高,为降低熟料 fCaO, 势必要加大喂煤量,表 5 中的 6t、6.5t 窑头喂煤量,是加大的喂煤量。因喂料量大,空气相对不足,煤粉不完全燃烧,形 成还原气氛,为产生黄心料创造了条件。 (2)空气压力的系统工艺参数控制不合理。表 5 中窑尾压力,生成黄心料低达-270Pa 和-110Pa,大大低于正常的工 艺控制参数。 在各风道和窑内通风畅通的情况下,三次风压力大,拉风多,窑内空气不足,燃料不完全燃烧,形成还原气氛,表 5 中产生 黄心料时,三次风的压力分别为-750Pa、-800Pa 和-1000Pa,超过控制的工艺参数范围。 (3)系统温度的工艺参数控制不合理。窑尾温度超过或低于控制的系统温度参数:窑尾温度高时,分解炉缩口易结 皮,影响窑内通风,为产生黄心料创造条件。温度过高,液相在窑尾过早生成,熟料易结大块。当窑尾温度低时,烧出的 熟料 fCaO 偏高,温度过低,易跑黄料。 当窑前(烧成带)温度超过或低于控制的系统温度参数:温度高时,火焰发亮。如因生料饱和比高、喂煤量大、内风过大、 短火急烧,可产生致密性黄心料;如因生料饱和比低,温度过高,可在窑口下料口篦冷机处堆“雪人”。窑前温度低时, 出现黑火头,烧出的熟料中 fCaO 偏高,也易出现燃料不完全燃烧。 当混合室温度高于分解炉的温度,当炉到第四级旋风筒上部气温与下部料温“倒挂”,都说明燃料不完全燃烧。 (4)当篦速快时,熟料料层簿,影响二次风温和窑前温度,可为产生黄心料创造条件。当回转窑的窑速慢时,回转窑 内料多,填充系数大,窑内通风不良,不利于热传导。 以上情况为产生黄心料创造了条件。

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