篦冷机丨“堆雪人”现象导致的停窑事故处理

1 堆雪人的成因

(1)煅烧液相量不足、液相表面张力小、熟料结粒差、飞砂、黏散料严重是此次事故的主要原因。

(2)煤粉内水分偏高、燃烧速率慢、热力强度低、为了顶火烧fCaO、加大用煤量、导致煤粉的不完全燃烧、部分煤粉颗粒随熟料扬尘进入篦冷机发生二次燃烧现象、使熟料表面因高温再次出现液相、飞砂细粒黏结成雪人。

(3)由于堆雪人后未能及时处理、随着雪人的长大、长高、窑内通风严重不良, 还原气氛更加严重、当Fe2O3被还原为FeO时将导致液相的减少、熟料结粒更差, 飞砂加剧。

(4)由于煤粉中的SO3大幅度增加、当还原气氛加剧时、易形成一种极强黏聚性的矿物硫硅钙(2C2S·CaSO4)、此矿物温度越高越不易分解、越易堆雪人。

(5)同时随着SO3的大幅度增加、液相表面张力大幅度降低、熟料飞砂加剧, 以上几种原因的叠加、导致雪人越堆越严重。

2 堆雪人的原因分析

从表1、表2可以看出:

(1)雪人样具有烧失量高的特点。

LOSS大说明熟料中还有大量挥发性或未燃烬的有机物, 可能熟料中有生烧料或未燃烬的煤粒存在、但雪人样熟料的fCaO并不高、故可判断头煤用量偏大、造成的煤粉不完全燃烧、部分煤粉颗粒随熟料扬尘进入篦冷机内发生二次燃烧现象、使熟料表面因高温再次出现液相、飞砂细粒黏结成雪人。

(2)雪人样具有碱高、硫高的特点。

当硫、碱含量高时、液相的表面张力大幅度下降, 熟料结粒差、飞砂大, 熟料的立升重也明显下降, 大量的生产实践表明, 绝大部分的堆雪人现象与窑系统飞砂大有关系。

(3)过程煤粉的分析。

从表3、表4可以看出:堆雪人时煤粉中SO3含量较高、最高达3.8%; 同时入窑生料的5级筒物料的SO3也有所上升、其中10月4日中班SO3含量急剧上升, 数据见表5, 熟料中的硫高主要来自原煤。

从表6可以看出: 堆雪人期间生料投料量减少、用煤量却增大, 其中10月6日用煤量最大(头煤:4.6t/h、尾煤:9.1t/h), 系统通风不好、风煤不匹配, 导致头煤燃烧不完全、沉降后在篦冷机中发生二次燃烧。

从表7可见, 10月4日堆雪人前, 短焰急烧, 熟料烧成温度高。(二次风温1250℃~1350℃。)

3 岩相分析

将雪人熟料破碎缩分取样制作岩相光片进行分析。

3.1 雪人样的孔洞分布特征

孔洞数量多、且形状不规则、多连通, 见图1。

说明: 液相少、黏度小、表面张力小、孔多且不规则;多连通可推断窑内通风不好。

3.2 雪人样A矿的分布特征

A矿以短柱状为主、边角圆钝、包裹物较多、普遍存在环带构造, 见图2。

说明: 环带构造说明还原气氛严重、物料受热不均匀, 包裹物多则可推断反应活性差、短焰急烧、部分A矿慢冷分解; 边角圆钝可能是煤灰集中沉降、液相碱度降低、A矿熔蚀严重, 也可能是在二次出现液相时A矿熔蚀。

3.3 雪人样B矿的分布特征

B矿呈麻面圆形、双晶纹不清晰、部分包裹中间相、有腰子状的二次B矿, 见图3。

说明: 腰子状的二次B矿说明短焰急烧, 麻面状则可推断熟料的冷却效果极差。

3.4 雪人样中间相的分布特征

中间相数量较多、分布不均匀、黑色中间相呈片状, 见图4。

说明:冷却效果不好、物料煅烧受热不均匀。

4 采取的措施

(1)高硫原煤限量进厂、搭配使用, 以确保入窑煤粉中SO3≤2.0%。

(2)适当降低SM煅烧、提高熟料中的Al2O3含量、保证熟料结粒。

(3)保证风煤匹配、降低煤粉水分、避免不完全燃烧现象。

(4)严禁顶火急烧、适当拉长火焰、缓减还原气氛。通过配料和操作的调整、投料后窑况好转, 熟料结粒好、立升重高, 飞砂料基本得到抑制, 堆雪人现象消除。

5 结论

(1)SO3高、液相表面张力小、是造成飞砂的根本原因也是堆雪人形成的原因。

(2)窑系统通风不好、头煤用量大、燃烧不完全,沉降后二次燃烧是堆雪人另一原因。

(3)堆雪人前短焰急烧、窑前温度高、熟料冷却效果差、篦冷机盲板温度高诱发雪人的形成。

(4)堆雪人后未能及时彻底清理雪人根部、在严重的还原气氛下、SO3急剧富积是加剧雪人的堆积。

作者：吴云

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