浅谈黄心料的形成及预防

2015-04-09程亮

四川水泥 2015年5期

关键词：窑头窑内生料

程亮

（山西省大同市同煤集团建材公司，037003）

浅谈黄心料的形成及预防

程亮

（山西省大同市同煤集团建材公司，037003）

黄心料，在熟料中所占比例较大。对熟料的危害很多，会影响窑的产量、质量、煤耗、热工制度的稳定；影响熟料、水泥的质量、外观颜色等。特别是熟料、水泥的外观上，黄心料较多时，不仅熟料颜色难看，就连磨出的水泥颜色也发黄，使用户购买使用都不放心，影响企业的声誉。因此，必须采取措施解决。

一、黄心料的形成

窑外分解窑产生的黄心料，可分为两种：疏松性黄心料和致密性黄心料。

1.致密性黄心料

致密性黄心料外壳的颜色与正常熟料相似，结粒较大，砸开熟料球，核心呈大小不等的黄心，它是在窑还原气氛下引起的，主要是因通风不良或煤粉不完全燃烧沉降造成局部还原气氛，Fe+3被还原成Fe+2变成黄色，而到了冷却带，熟料表面接触新鲜空气后又重新被氧化而变黑，但其内部由于氧气渗透较慢没有被氧化而保留黄色，从而产生黄心料。致密性黄心料由于是含有还原性铁的熟料，烧失量往往是负值，烧结情况较好，结构比较致密。

2.疏松性黄心料

疏松性黄心料是由于熟料没烧透，存在生烧生料所致，也就是说熟料颗粒内部有未烧透的生料。由于窑尾或预热器产生结皮或其他原因产生结粒料，该结粒料到了烧成带，因物料流速快、煅烧时间短，热量不能很快地传到熟料内部，造成熟料内部温度偏低，没有被烧透，只是熟料颗粒表面被烧透，从而产生黄心料。由于疏松性黄心料是含有未烧透的生料，所以，颗粒内部物料的f-CaO含量高，烧结情况不好，料较疏散，其后期强度会明显降低。

黄心料其化学成分上最主要的变化就是随黄心程度的增加其中FeO含量也增加，而总的铁含量却没有明显变化；而有些黄心料中SiO2和Al2O3的含量较高，这主要是煤灰掺入造成的。

二、黄心料产生的具体原因

1 原燃材料的波动

1.1 入窑生料成分的波动

入窑生料成份波动大，随着CaO含量的增加，黄心料量增加，主要是由于熟料中CaO含量增加，熟料的易烧性下降，相应地要提高烧成温度，从而增加了窑内的用煤量，当风煤配合不合理时，就产生还原气氛，从而加大了还原熟料的生成。当随着CaO含量减少，熟料易烧，在窑内易结大块，从而使大块料无法烧透，使黄心料量增加。Fe2O3含量大的熟料，煅烧过程中对还原气氛非常敏感，黄心率大大增加，这主要是由于Fe2O3含量较大，当有还原气氛时，增加了Fe3+还原成Fe2+的机会和数量，导致黄心料增加。

1.2 原料中有害成分

原料中有害成分含量过高，尤其是硫碱比越高，越容易结皮，造成通风不良，加之碱、硫、氯的富集循环与二次扬尘形成的低共熔物造成长厚窑皮及结圈、结球，出现大料团等现象，尤其在长时间停窑保温时更为明显。

1.3 煤质的波动

煤质的波动主要是原煤和煤粉的波动。原煤质量波动主要是指：煤的灰分、发热量、挥发份等指标波动伏度大；煤粉质量差主要是指细度大、水份大等。由试验及实践发现，当煤质变差时，黄心料生成量增高；煤质差时，煤粉的燃烧性能差，一方面燃烧速度慢，未燃尽煤粒便可能落在物料之上，形成还原气氛；另一方面，加大了煤粉分布的不均匀性，使火焰局部由于煤粉浓度高产生还原气氛，甚至沉落于烧成带的物料上，明显地加大黄心熟料的生成，严重时还会产生过多低熔FeO而引起回转窑的结圈。

2 生料配比控制不合理

当生料KH值过高，SM较高，这种生料易烧性差，易产生生烧料，使熟料中的黄心料增多，且f-CaO含量高。

当生料KH值过低，SM较低，IM也较低时，由于熟料煅烧所需要的温度不是很高，但是这种料产生的液相量偏多，在窑内易产生结圈、结大块的现象，由于大块不易烧透，其f-CaO含量高，熟料中的黄心料会增加。

3 煅烧的角度分析

3.1 风、煤、料配合不当

风、煤、料配合不好，是产生黄心料的一个重要原因。多数情况是窑系统排风不够或喂料太多。窑头喂煤过多，在一、二次风量不变的情况下，窑内氧含量明显不足，导致煤粉燃烧不完全，而产生还原气氛，易出现黄心料；窑尾分解炉喂煤过多，将导致预热器系统温度升高，因而易在缩口、斜坡等部位产生结皮，影响了窑内通风，同样易使窑内氧含量不足，产生还原气氛，导致出现黄心料；窑系统出现工艺故障，如窑内结大球、结圈或长厚窑皮、窑尾下料斜坡积灰等均可影响窑内通风，造成煤粉不完全燃烧。这些因素的产生，是形成黄心料的主要原因，因此在实际生产中要注意风、煤、料三者的合理匹配。

3.2 燃烧器位置调整不当

燃烧器的位置不合理。二次风不足、内风和外风的风量、风速比例不合理，风煤混合不好，这些问题的存在也极易产生黄心料。如燃烧器喷嘴愈接近料层，黄心料生成愈多。喷嘴靠近料层，火焰铺在物料表面上，火焰中的煤粉粒紧贴物料向前运行，由于火焰与物料表面间隙变小，氧气含量不足，因而在物料表面产生严重的还原气氛；未燃或正在燃烧的煤粉粒又容易落入熟料中，落入到熟料中的煤粉粒减少了与氧气接触的机会，因而产生还原气氛特别是当煤粉细度过粗或使用低挥发份煤时，情况更严重。

3.3 工艺设备上存在一些问题

如：窑尾系统漏风、篦冷机锁风阀的失控漏风、三次风阀损坏，三次风量变大等，将直接导致窑内通风量减少，易使窑内产生还原气氛；燃烧器喷嘴的严重变形，影响风煤的混合和火焰形状，使火焰局部产生还原气氛；临时止料停窑次数多，有的停窑时间长，中间喷煤补火，造成煤粉大量落在物料上不完全燃烧，产生还原气氛等，这些都将导致黄心料的产生。

4 通过系统工艺参数来分析

分解窑熟料的生产都是通过控制系统工艺参数来实现的，系统工艺参数控制得不合理，易产生黄心料。

4.1 生料喂料量和喂煤量大

生料喂料量大，烧成所需热量多，为保证预热器系统温度及烧成温度，势必要加大喂煤量，因喂煤量大，空气相对不足，煤粉不完全燃烧，产生还原气氛，为产生黄心料创造了条件。在实际操作中，如不恰当增大窑头喂煤量，将不可避免产生黄心料。

4.2 系统压力工艺参数控制不合理

当窑尾负压绝对值低于正常的工艺控制参数时，则窑内通风量减少，可导致窑内煤粉的不完全燃烧，产生还原气氛。在各风道和窑内通风畅通的情况下，三次风压力一般在-300Pa～-600Pa，三次风压力大，比如为-800Pa时，则从窑头抽风多，影响入窑的二次风量，造成窑内空气不足，同样会导致燃料不完全燃烧，形成还原气氛。

4.3 系统温度工艺参数控制不合理

烟室温度：烟室温度一般在950℃～1050℃。当烟室温度高时，分解炉缩口易结皮，影响窑内通风，为产生黄心料创造条件当温度过高时，液相在窑尾过早生成，熟料易结大块；当烟室温度低时，烧出的熟料f-CaO偏高；温度过低，则易跑生料。

窑头温度：当窑头温度高时，火焰发亮。如因生料KH值高、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KH低，温度过高，可在窑口下料口篦冷机机堆“雪人”。窑头温度低时，出现黑火头，烧出的熟料中f-CaO偏高，由于燃料的燃烧条件变差，也易出现燃料不完全燃烧。

4.4 篦冷机内料层厚度的影响

当篦冷机高温段篦速快时，熟料料层簿，使二次风温下降，从而影响窑头温度，使燃料燃烧条件变差，也易出现燃料不完全燃烧，为产生黄心料创造了条件。

4.5 窑内料层厚度的影响

当回转窑的窑速慢时，回转窑内物料多，填充系数大，一方面减少了窑内通风面积，造成通风不良，不利于热传导；另一方面燃烧器的喷嘴的位置与窑内物料的填充系数关系非常大，当填充系数发生变化时，相对来讲喷嘴接近了料层表面，燃烧器位置不合理，也为产生黄心料产生了条件。

4.6 熟料结粒及升重

熟料结粒大小及升重，虽不是造成黄心料形成的主要原因，但它是黄心料产生时的现象之一。大粒熟料的产生原因，一是熟料煅烧中液相主要成分Al2O3、Fe2O3。尤其是Fe2O3含量高时容易产生；二是成分正常，但烧成温度高，或二者都存在；三是窑内料层厚、翻流滚慢，易产生大粒熟料。以上三条产生大粒熟料的原因都可能产生还原气氛，从而产生黄心料。

三、解决黄心料的措施

针对产生黄心料的可能，我们采取以下技术措施来解决。

1 稳定原燃材料成分

加强原燃材料的预均化措施，提高出磨和入窑生料均匀性和合格率，特别是提高进厂原煤的质量，加强用煤均化管理和控制煤粉质量，从工艺上为防止黄心料的产生创造条件。

2 选择合适的生料配比

选择合适的生料配比对于煅烧非常的重要。生料KH值应适中，不宜过高也不宜过低，SM、IM应与KH值相适应。始终使配比方案利于煅烧出优质的熟料。

3 解决工艺设备中存在的问题

对于窑尾斜坡或缩口，要定期清理或设置清结皮装置定期清理，以保障窑内通风。为了更好反映窑内烧成气氛状况，应在窑尾设置CO分析仪，使窑内烧成气氛有一个量的指标，有利于减少黄心料的产生。

4 合理调整燃烧器

合理调整燃烧器的位置和内外风的比例。适当的火焰长度、形状和位置，对保护窑皮对防止产生黄心料是非常重要的。实践证明，燃烧器以稍偏于物料表面为宜。合理调整燃烧器内外风的间隙和比例，增强风煤配合，并适当加大一次风量，可提高煤粉燃烧速度，使火焰发散，缩短黑火头，防止煤粉不完全燃烧，避免还原气氛的出现，从本质上防止黄心料的产生。

5 提高窑头温度、控制烟室温度

稳住窑两端及分解炉内温度，调节好通风，加煤和喂料，控制熟料适当的升重及结粒，实现窑炉协调，使黄心料失去生产的环境。

5.1 提高窑头温度

提高窑头温度的方法有：加大燃烧器的内流风，增强风煤混合，提高煤粉燃速度；保证篦冷机篦床料层厚度在500mm～600mm，以提高二、三次风温；窑头控制适当的微负压，增大窑内的通风量；降低窑速，适当减少喂料量和加大喂煤量等。

5.2 控制烟室温度及分解炉出口温度

烟室温度及分解炉出口温度过低则造成入窑分解率低，同时使烧成温度降低，不能达到烧结优质熟料所需要的温度，烧出的熟料质量差；温度过高，则容易导致窑尾缩口的物料结皮、旋风筒的堵塞等影响窑内通风，甚至发生工艺故障。

6 加强风、煤、料的调节

根据中控系统工艺参数操作，及时正确调整用煤量和通风量，窑头喂煤量和窑尾分解炉喂煤量比例最佳为4：6，保持分解炉中及出口气体温度的稳定，操作中应严格掌握系统内温度和压力的变化，保持系统内通风良好，防止温度过高或过低，做到：稳定操作、稳定热工制度、稳定下料量，确保分解炉安全稳定运行。

7 控制熟料结粒及升重

要控制好熟料结粒，以预防黄心料的产生。黄心料中出现了低溶液相，内部结构致密，导致升重升高。由于升重也反映了烧成温度的高低，也反映了火焰所达到的最高温度，升重高，煅烧火焰温度高，用煤量相对增大，如风煤匹配不合理，易产生还原气氛而使黄心料增加，因此升重要控制在适当的范围。