煅烧温度和时间对熟料质量的影响

水泥 2013-08-15

影响熟料质量方面因素很多，但熟料在窑内煅烧是最重要环节之一。熟料矿物形成实际上是在液相量出现以后进行的。

　　影响熟料质量方面因素很多，但熟料在窑内煅烧是最重要环节之一。熟料矿物形成实际上是在液相量出现以后进行的。液相主要有氧化铁、氧化铝、氧化钙所组成（包括其他次要组分氧化镁、氧化钾、氧化钠等），在高温液相作用下，C₂S逐渐溶解于液相中与f-cao化合成C₃S，随着温度升高和时间延长，C₃S晶核不断形成，小晶体逐渐长大，最终形成阿里特晶体。完成熟料的烧结过程。
　　实践证明，C₃S的生成，如果熟料配料时三率值KH、N、P适当，生料成分稳定的条件下，主要取决于熟料煅烧温度、液相量、液相性质以及形成晶体反应时间。本文重点介绍熟料煅烧温度和晶体反应时间对熟料强度的影响。
　　淮海中联水泥有限公司2#窑是由南京凯盛水泥设计院设计，2005年3月投产的5000t/d熟料生产线，2007年8月公司利用现有1条日产5000t/d熟料生产线的窑尾、窑头废气余热，配套建设了1*9MW的纯低温余热发电系统。
该厂3、6、7月份窑系统工艺参数平均台帐（一）

　　6月与3月份工艺参数对比。CO平均值下降-44.12ppm。二次风温上升+25.2℃. f-cao合格率上升+5.81%，在同等喂料量情况下窑速降低-0.3rpm，主窑皮长度增加+3.10m；由于窑皮厚度较3月份降低（见表五）。窑内填充率下降窑功率同比降低-120A。其它参数无明显变化。熟料3天、7天、28天强度分别增加+1.38 Mpa、+5.59 Mpa、+4.19Mpa,液相量略有增加+0.1%。通过参数对比分析：CO平均值下降和二次风温以及f-cao合格率上升，都能说明窑系统通风状况较好，二、三次风比例合适，窑内煅烧温度同比较高；在同等喂料量情况下由于窑速降低和主窑皮长度增加，延长了熟料在窑内煅烧时间，使熟料矿物结晶更加完全，熟料强度提高明显。
　　6月与7月份工艺参数对比。CO平均值持平。二次风温分别上升+15.0℃. f-cao合格率上升+9.23%，在同等喂料量情况下窑速相同，主窑皮长度增加+0.8m；窑皮厚度值持平（见表五），其它参数无明显变化。熟料3天、7天、28天强度分别增加+1.18 Mpa、+2.29 Mpa、+1.89Mpa,液相量略有增加+0.04%。通过参数对比分析： CO平均值持平和二次风温以及f-cao合格率上升，都能说明窑系统用风状况合适，窑内煅烧温度保持较高；主窑皮长度略有增加，说明通过适当延长主窑皮长度，来延长熟料在窑内煅烧时间，熟料强度会有所改善。
　　一、熟料煅烧温度、液相量
　　液相出现温度，即系统最低共融温度与组分的成分和性质有关。在CaO-Si₂O₃-Fe₂O₃四元系统中，最低共融温度1338℃，由于生料中含有氧化镁、氧化钾、氧化钠等次要组分，因此最低共融温度1250℃，1260℃液相开始出现，1300--1450℃ C₃S开始形成，1450℃以上C₃S形成非常迅速。此温度称之熟料煅烧温度。随着温度上升，液相量逐渐增加，粘度降低。有利益熟料C₃S形成，熟料质量较好。但过高的液相量会给煅烧操作带来困难，如结大块、结圈或烧流损坏设备等。一般熟料在煅烧阶段液相量为20--30%。因各企业系统工况和设备差异，液相量的确定要根据本企业实际情况进行控制。在正常温度下液相量一般控制在22-26%。在系统工况正常情况下，液相量可偏中上限控制，这样有利于C₃S形成，我厂液相量控制在25-26.5%。
　　从表一对比分析可以得出，6月份窑系统二风温提高和熟料f-cao合格率上升，表明窑内煅烧温度的提高。保证和适当提高窑内煅烧温度对熟料质量有利。
　　熟料在窑内煅烧温度与生料易烧性、喷煤管设计、煤粉质量等都有关系；系统用风是否合理（总风量大小、二、三次风比例）对窑内温度也有不同程度影响。所以窑内温度合理掌握，在生产运行中需要多方面考虑，根据某一因素变化作适当调整，在动态中寻找平衡，且不可死板硬套。
　　我厂在保证窑内煅烧温度方面有以下措施：
　　1、在控制煤粉质量方面
　　我公司使用的是国产喷煤管，煤工业分析（表二）根据生产需要我们制定了煤粉与细度对应关系（表三），缓解因煤粉水分上升带来的不利影响。当煤粉Aad上升时，煤粉细度也适当降低。

　　在原煤水分超出磨机设计要求时，为降低煤粉水分，在保证磨机安全运行基础上，可根据原煤挥发份适当提高磨机出口温度进行规范：见（表四）

　　2、保障总风量与料量合理配合，在窑系统达到或超过设计产能后控制依据：C1旋风筒出口O₂含量：1.9-2.5%；CO含量：≤350ppm; C1出口温度在≤330℃。
　　3、二、三次风比例配合问题，我们正常情况下三次风闸板开度在50-60%；在线控制分解炉出口温度和C5下料管温度之间，一般控制解炉出口温度比C5下料管温度高10-20℃，严禁出现温度倒挂现象，如果出现倒挂现象，说明煤粉在分解炉内燃烧不好，这时可适当增加三次风量或改善煤粉质量进行必要控制。。
　　4、控制窑头二次风温≥1030℃，温度窑尾温度控制在1150±50℃，当发现窑尾温度偏高或二次风温偏低时，适当减少窑内通风量。窑头二次风温、窑尾温度高低除与窑内通风大小有关外，与窑头用煤量、煤粉质量以及燃烧器本身设计性能等都有关。
　　二、烧成时间
　　C₃S形成不仅需要煅烧温度，还要有一定时间（一般在10-20min），熟料煅烧时间与合适的温度梯度场、烧成带长度、窑转速、窑衬内径、窑斜度等有关，煅烧时间与烧成带窑长度成正比，与窑转速、窑衬内径、窑斜度成反比。
　　合适的温度梯度场，即达到烧成温度1300--1450℃后的火焰要有一定长度，没有明显的峰值出现。使物料在正常烧成温度的时间延长，避免包壳熟料出现，这种熟料结粒正常，一般在￠20-30mm，但熟料破开后会发现，外部裹有一环致密坚硬的外壳，内部熟料颜色与外部一致，但密实度较外部差。这类熟料多数因为窑内温度较高，但温度场分布不均，是明显的短焰急烧熟料。这类熟料在正常烧成温度场内停留时间较短。质量方面表现为f-cao往往较低，但熟料28天强度不高，长时间存放容易出现粉化现象。在这种煅烧环境下烧成带局部温度上升，会造成耐火砖使用周期下降。
　　合理的窑皮长度、平整度是表明窑内温度梯度是否合适的标志。
　　物料在正常情况下通过窑内所用时间：
　　t = 11.4L/（n.Di.S）
　　式中t---运动时间min
　　L---烧成带窑长度m
　　n----窑转速r/min
　　Di---窑衬内径m
　　S---窑斜度°
　　熟料在（表一）三种情况下烧成带停留时间与窑速、窑皮长度之间关系（表五）

　　从表五中可以看出，第一种情况熟料在烧成带停留时间最短仅9.09min，3月与6月情况相比平均缩短-1.86min；7月与6月情况相比平均缩短-0.33min。综合表一、表五分析，主窑皮长度增加0.80m、3.1m和在同等喂料量情况下窑速降低约0.3rpm，都会延长熟料在窑内的煅烧时间。而适当延长熟料在烧成带停留时间，使熟料矿物晶体发育更加完全，可在一定程度上提高熟料强度和稳定熟料质量。
　　三、结论
　　正常结粒熟料的形成需要足够的熟料烧成温度和时间，而熟料烧成温度和烧成时间又与生料易烧性、煤粉质量、烧成带长度、厚度以及窑速等有关。在正常生产运行中，企业应根据实际生产工艺状况，及时调整系统有关工艺参数，以保障熟料能在合适的温度梯度范围内停留足够的煅烧时间，形成结晶良好的熟料矿物成分，已达到稳定或提高熟料质量的目的。

编辑：姜立东

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