搜索
石灰竖窑结瘤原因分析和预防措施摘要：结合生产实际，对石灰竖窑的结瘤原因进行了分析，介绍了结瘤故障的防范措施和结瘤判断及处理方法关键词：石灰窑、结瘤、石灰石粒度、成分、温度0前言：我公司生产的石灰竖窑分别在新疆、山西、青海等有关单位使用，在使用的几年时间里，由于使用单位大部分为初建单位，技术力量薄弱，缺乏经验，曾多次出现了不同程度的结瘤现象，严重时造成了窑出石灰时被许多大块的石灰粘接料（俗称“窑瘤”）卡死，导致窑下出料螺锥无法将石灰卸出窑外，并且会导致耐火砖被大量粘结损坏，一度影响到石灰窑的正常生产。为解决这一问题，我们对石灰竖窑结瘤的原因进行了认真的分析，结合生产实际对石灰窑的从原料的进厂到石灰窑的工艺操作进行了一系列的调整，并采取了相应的预防措施，使结瘤现象逐步减少，直至完全得到控制。1结瘤原因分析1.1原料石灰石成分的影响原料石灰石在我国各省区均有丰富的资源，石灰石的主要成分为碳酸钙（CaCO3），各地石灰石CaCO3含量不同，最好的石灰石含碳酸钙达98%以上，一般要求如下：CaCO3＞90%；SiO2＜3%；MgCO3＜6%；（Al2O3+Fe2O3）＜1.5%石灰石中的主要杂质是碳酸镁（MgCO3）和Fe、Al、Si的氧化物。煅烧时碳酸镁同样消耗热量，但是分解后的氧化镁（MgO），在生产过程中并不能参与作用，因此，碳酸镁过高会增加石灰石的消耗定额和浪费能源。石灰石在窑内煅烧的过程中，不仅进行着氧化钙生成过程，同时也进行着一系列的杂质反应过程，而且各类反应的温度和时间等条件都是不相同的。当石灰石原料中含有的SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质时，不仅影响石灰石的煅烧，还会使石灰窑发生严重的“结瘤”（炼窑）事故。SiO2、Fe2O3在800°左右的温度下就能以固态状态同氧化钙发生化合反应形成熔点低而又粘稠的硅酸钙（CaO•xSiO2）及铁酸钙（CaO•xFe2O3），其反应进行的速度取决于SiO2、Fe2O3在石灰石中分布的均匀程度，分布越均匀，反应速度越快，反应也就越充分，这些杂质把石灰粘成大块并烧结，或牢牢地挂在石灰窑的内壁上，使石灰不能顺利下落，而下落后又极易损坏设备。大的瘤块还会挡住上升的空气形成偏流，对石灰窑的各项技术指标有恶劣影响。例如产生“生烧”、“过烧”和二氧化碳浓度下降等。因此选择石灰石原料资源时必须注意SiO2、Fe2O3的含量，而杂质Al2O3对石灰的煅烧略有影响。1.2原料石灰石粒度大小的影响石灰石的粒度大小对石灰的烧成率的影响很大，粒度过大会延长物料停留时间，影响石灰窑的能力，粒度过小，则会增加空气阻力影响送风，也会影响石灰窑的能力，一般粒度在75-150mm为宜。1.3原料石灰石含粉量高低的影响原料石灰石中含粉量的高低，也会造成石灰窑的结瘤。进入窑内的原料石灰石含粉量越高，物料在窑内就越容易参与反应，溶化或粘接于窑壁上，容易导致窑瘤的形成；在一般情况下，如果原料石灰石中的粉料越多，说明其中的杂质也就越多，如上所述，这些杂质也就越容易和CaO发生一系列的反应，生成各种低窑点的化合物，使石灰之间相互粘接成块从而形成了窑瘤。1.4生产操作的影响石灰窑在生产操作的过程中，由于操作工人技术水平低，没有经过适当的专业培训，不能及时调整生产过程中出现的问题，也会造成石灰窑结瘤。1.4.1煅烧温度没有控制好。因为煅烧温度越高，窑内物料中低熔点的物质也就越容易融化成液相，使石灰之间相互粘结成块，或粘结在窑壁上逐步形成挂壁窑瘤，并且温度越高，物料中的各种成分之间就越容易发生反应，或与窑衬发生化学反应，生成更多的低熔点物质，从而促使窑瘤的形成。在实际操作中，依据石灰窑布置在窑体中间的几层测温仪器来控制温度的，根据仪器温度高低来调整煅烧带的温度，基本保持在1000°C左右,当然，这样的温度控制也不是一成不变的，还要根据成品灰质量的情况适时进行调整。不过窑内实际煅烧带的长短同样影响着窑内温度的高低，当煅烧带下移时，会造成顶温低、灰温高，卸出的灰带有火，CO2浓度低，灰生烧率高；煅烧带上移，会造成顶温度高，灰温度高，CO2浓度高，灰生烧率高；煅烧带拉长，会造成灰温、顶温均高，火力不集中，温度分散，石灰生烧；煅烧带缩短，会造成顶温灰温太低，CO2浓度太低，石灰生烧，如果发生上述情况，一味地提高窑温，会导致石灰过烧，最终形成窑瘤。1.4.2石灰窑在生产期间没有定时出灰或者在停窑检修期间没有按要求定期卸出石灰，物料在窑内停留时间过长，也容易形成窑瘤，因为在高温状态下，如果不定期卸出石灰，物料在在高温状态下继续发生反应，致使一些低熔点的化合物很快溶解，继而产生液相，使石灰之间相互粘结或粘结于窑壁，逐步形成窑瘤。1.4.3窑出料初期，由于出料时间长短和出料间隔时间设计不合理，造成每次输出的石灰没有达到设计的数据，物料的实际料位偏高；或者是窑顶的料位计没有校正好，影响到窑内的实际料位，致使整个窑内的物料下移的速度变慢，煅烧带上移，促使了窑瘤的形成。1.5其他原因1.5.1煤焦比配量过大，且煤焦在炉内分布不均，造成局部高温，同时煤焦灰分或其它杂质的助熔作用，加剧结瘤现象的发生。1.5.2边风大、上火快，且中心部通风差，造成石灰窑偏烧，也会形成结瘤。1.5.3停炉时间长，开炉急。2结瘤的防范措施2.1严格控制原料石灰石、焦炭的质量严格控制原料石灰石的进场质量标准，是预防石灰窑结瘤的重要措施之一；各地的石灰石CaCO3含量不同，最好的高达98%以上，大部分在90%左右，还有的在85%上下，由于提供石灰石原料的厂家不固定，所以原料石灰石的质量不稳定，因此要严格控制石灰石的质量，就要不定期对原料石灰石进行抽样检验，并及时地跟踪原料石灰石的质量情况，以确保石灰石达到ZDB53002-90二级石灰石标准：即为CaCO3含量＞90%（Cao≥53%），泥沙含量≤2%；杂质成分MgCO3＜6%（MgO≤3%），SiO2≤2.2%，（Al2O3+Fe2O3）＜1.5%，粒度大小控制在80-110mm；同时焦炭应符合下列标准：块度在25-40mm，灰分＜15%，固定碳≥78%，挥发份＜3%；严格控制石灰石入窑的含粉量，对石灰石的碎末应及时处理，增加筛选装置，保证大量的灰粉不进入石灰窑内；石灰石中不得混有泥土、铝矿石、钢铁、木头等杂物；一旦发现石灰石质量有变化，必须立即采取相应措施。2.2加强石灰窑工艺操作管理为了确保石灰窑的运行稳定，我们加强了对操作工的培训，不断提高其操作水平；从生产实际出发，对出窑石灰定期进行抽样检验，将生过烧率控制在5%以内，CaO达90%以上，活性度不低于380ml,根据成品石灰的质量情况，对石灰窑的的一些主要参数进行了系列的调整，同时根据出灰情况适当调整煤焦比，保证石灰石在煅烧区域的温度稳定充分反应，经常检查窑顶布料情况，尽量保证入窑的焦碳和石灰石的布料均匀，在操作中，严格控制各项技术条件，如顶温灰温不宜过高，石层不宜过高或过低；定时进料和出灰，保证料层的高度和煅烧带的位置和温度。3.结瘤的判断石灰窑的结瘤判断对于石灰窑的正常运行起着至关重要的作用；在实际的操作中，我们除了观察出灰的小块窑瘤外，还可以通过以下几种方法来提前判断窑内是否结瘤：3.1窑压突然升高且连续居高不下。排除原料含粉量的突然增多或产量、风压的加大等其它情况导致窑压升高的原因外，窑内成块的窑瘤产生，严重的阻碍了窑内气流的畅通，就会造成窑压的连续增高。3.2石灰窑出灰温度突然连续升高，或出灰成品带有火，CO2浓度降低，CO、O2浓度较高；由于大块的窑瘤在出灰螺锥处被卡住而排不出去，并且局部挡住了窑下冷却风对成品石灰的冷却降温，同时也阻碍了窑内成品的外排，致使窑底出灰螺锥处的温度连续升高。3.3窑内的实际料位没有下移或下移过缓；窑内一旦出现大块的窑瘤，或者出现了挂壁窑瘤，其在窑内阻碍了物料的整体下移，致使窑内的实际料位偏高，甚至于导致石灰窑窑底不出料以及窑顶无法加入原料石灰石。4.结瘤的处理方法石灰窑结瘤的处理一般比较麻烦，针对上述原因采用不同的方法处理，常用的方法有：4.1适当减少配煤焦量，即调整焦比，加强原燃料的筛选，保证原燃料的质量，并且减产降温。在减少燃料投入的同时，可适当减少鼓风机的进风量，并加大和增加出灰次数的方法，加强窑内物料的运动，挤碎窑内瘤块，防止瘤块继续长大，并将碎瘤块尽快排出窑体外。4.2进行操作的调整；检查原材料的规格，筛除碎末，并注意控制石灰石的粒度的大小，保证粒度合乎要求，检查混合料、布料、出灰，有不均匀现象立即处理，如果出现窑内偏烧，料面倾斜，须重新调整布料处理，防止结瘤的产生。4.3如果窑内结瘤严重影响到正常生产时，需停产停窑，将窑温降到常温下，打开窑门，进行人工处理。5.结语通过对石灰窑生产过程中对原料的调整和工艺的控制，降低了结瘤的产生，提高了生产效率，产品质量稳定，从而实现石灰窑长周期的稳产、高产。参考文献：⑴王雨.《石灰生产工艺操作务实全书》.中国知识出版社，2006.⑵王楚《.纯碱生产工艺与设备计算》.化学工业出版社，1995⑶王秉铨.《工业炉设计手册.》机械工业部设计研究院，1996⑷《环保工作者使用手册》编写组编.冶金工业出版社，1984⑸《纯碱工学》大连化工研究设计院主编化学工业出版社2004⑹《化工厂机械手册》化学工业出版社1989⑺《石灰》中国石灰协会会刊2008