旋窑操作手基础知识（二）

水泥 2003-03-25

七.升重试验. 八.熟料显微学. 九.窑中反应带十.窑中结皮及结晶. 十一.操作条件. 十二.水泥化学上一些重要之计算式.

七.升重试验.
    升重及游离石灰石含量可显示熟料的烧成温度是否适当,不过升重试验较迅速只须5分钟,而滚压则约1小时.熟料升重以6m〜12mm,熟料颗粒在1L铁杯中之重量表示之.当熟料成份相同时,过烧熟料的升重高于正常熟料,烧成不良熟料的升重则低于正常熟料烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视成份而定

八.熟料显微学.
    1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化.
         Ono methocl:窑烧成状况及预测水泥强度.
    2.C2S+游离CaO+液体→C3S+缓慢冷却→C2S+CaO
过烧的熟料:烧成带过长,熟料在烧成temp下暴露时过长,将使液体量增加,生成过多大颗粒C3S结晶,不列于水泥强度.相反地, 烧成temp不够,将生成较小的C3S结晶且量较少,过量的C2S及f-CaO,也不列于水泥强度.

九.窑中反应带
    1.生料组成份对易烧性之影响.
        1.1 烧成理想状况:如Ono所述.
        1.2 生料参数介绍.
        1.3 生料参数与易烧性之关系.
    2.锻烧带反应:
        CaCO3→CaO+CO2
        MgCO3→MgO+CO2
    将生料完全锻烧脱酸是确保适当烧成熟料之必要条件.定期(如每日)测定C4 F料脱酸度,有助烧窑控制.
    3.过度带:在火焰尾端,料呈暗色,温度突升至烧成temp.
    4.烧成带:直接在火焰下端,熟料矿物生成,C3S,C2S,C3A,C4AF,此时中间区域由于热反应,其中料流temp最高且最粘稠.
    5.冷却带:通常在窑出口3〜6mm内.冷却带长度应适中,使窑落口熟料temp保持在约1370℃,则高温度熟料落入冷却机第一室中将料快速冷却,有利于熟料品质及研磨性.

十.窑中结皮及结晶.
    控制烧成带的结皮良好,有助延长耐火砖寿命,增加窑运转效益.
    *.窑皮的平衡条件:熟料液体固化温度(1)=窑皮表面温度(2).
        当 (1)<(2)时窑皮熔解脱落
            (1)>(2)时继续生成窑皮
    *.液体含量高的熟料较容易生成窑皮.
    *.热传导好的耐火砖较容易生成窑皮. (因窑皮的temp较低)
    *.火焰形状将影响窑皮表面temp,对窑皮的形成有决定性的影响:
    1.火焰过短,有力且宽,会在短截面中释放出大量热熔蚀窑皮.
    2.长焰有莉于生成窑皮.
    3.短焰有利于烧成操作,故应控制适当的短焰,以不熔蚀窑皮为原则.

十一.操作条件.
    *.熟料烧成指针:
    在一给予的饲料量时,藉改变窑速,用煤量及ID风车转速或三者的组合来维持适当的烧成带温度及固定的进料室温度.
    依重要性,可列为下述四项基本定律.
        1.随时保持设备及人员安全.
        2.制造烧成良好的熟料(FL及升重正常).
        3.连续稳定的操作旋窑(不须或仅略微改变控制条件).此时窑速,烧成带temp及进料室temp在长时间内变动甚微.
        4.以最佳的燃料效率获得最高产量.
    *.在Kiln运转顺利期间,每半小时观察烧成带一次,应在Kiln条件变化发生时就作出调整.
    *.观察Clinker外观:良好烧成之熟料是黑色,且烧成温度越高,熟料颗粒越大.
过烧之熟料颗粒较大,升重较高,FL较低,较密实少孔隙,较黑.烧成不良之熟料则相反,较小较砂.
    *.火焰颜色应为橘黄色,若变动时应找出原因且调整之.
        暗红 =======》冷
        橘黄 =======》正常
        白   =======》热
注:
    1. 暗料与亮料在火焰下分界点之改变是烧成带条件变化之先兆.在正常操作下,分界点在火焰下距焰尖约1/4处,若它往窑出口移动表示生料较难烧,料量增加,烧成带温度降低，火焰长度变短.若它往窑进口移动表示生料易烧,料量减少,烧成带温度上升,火焰长度变长且有充分温度.窑操作手可籍稍微调整窑用煤量使分界点维持在适当位置.此分界点不得超过火焰下1/2长度,当太靠近窑出口时,窑操作手应改变火焰长度(若必时)使分界点与火焰恢复至原来关系.
    2. 来自冷却机之燃烧空气.当烧成不良之clinker进入cooler后,二次空气中将夹杂大量粉磨入窑而干扰烧成带视觉,此时二次空气温度较低会使煤粉燃点更深入kiln中,窑操作手应设法观察火焰下方及尾端来作调整措施,而不因烧成带前端颜色受粉磨影响变暗就断定烧成带温度不足.
    3. 窑皮颜色.在正常操作下,窑皮颜色介于黄,白之间,当变成橘红色或黄色表示烧成带温度降低.当大量生料粉使窑皮温度快速降低时窑操作手应减慢窑速,避免烧成不良clinker.维持或重建窑皮以保护耐火砖及窑壳,避免过热受损是窑操作手之重要责任.
    观察烧成带下述项目w之变化对温度之影响:
        (1).熟料颜色;
        (2).熟料大小;
        (3).火焰附近熟料之行进状况;
        (4).火焰尾端生料床外观;
        (5).暗料与亮料之分界点位置;
        (6).二次空气外观;
        (7).窑皮状况;
        (8).火焰形状及颜色.
        及早侦测任何变化并逐步渐进式的采取调整对策是烧窑的准则.
        三次管及窑尾O2含量应介于0.7〜3.5%之间,而1〜1.5% O2是最理想的操作状况.
    注:1.砂料使烧成带变亮时之对策: 略增O2含量,略减用煤量,以提高烧成带temp,降低窑速.
       2.煤灰软化温度低及煤灰中铁份含量高之煤较易结圈,故应磨得较细.
       3.窑尾温度过高之微兆:
        (1).窑在连续操作中,排气中O2含量偏高.
        (2).烧成带过长,烧成容易,熟料在火焰端很远就形成.
        (3).耗煤量偏高.
       4.窑尾温度过低之微兆:
        (1).窑长期操作时,排气中O2偏高.
        (2).因生料锻烧不完全就进入烧成带,使烧成不易.

十二.水泥化学上一些重要之计算式.
    1.水硬系数(HM).
        HM= CaO / SiO2+Al2O3+Fe2O3
    2.铝率系数(IM).
        IM= Al2O3 / Fe2O3
    3.石灰饱和度(LSF).
        (1).生料及熟料适用.
            LSF= CaO*100 / 2.80SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
        (2).水泥适用.
            LSF= (CaO-0.70SO3)*100 / （2.80SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
    4.液体含量.
        当熟料在1450℃烧成时,将有以下的液体含量:
        液体(%)=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O+K2O
    5.Bogue公式.
        水泥中化合物成份计算:
        IM>0.64
            C3S=4.07CaO-7.6SiO2-6.72Al2O3-1.43Fe2O3-2.85SO3
            C2S=2.87SiO2-0.754C3S
            C3A=2.65Al2O3-1.69Fe2O3
            C4AF=3.04Fe2O3
    6.Na2O当量总碱份(Total Alkalies as Na2O).
            总碱份=Na2O+0.658K2O
    7.预热机脱酸度(Percent of Decomposition)
            C=100(A-B)/ A(100-B)
                其中A=预热机称量机上生料烧失量百分比.
                    B=预热机某段旋风筒下料管生料烧失量之比.
                    C=该段旋风筒之脱酸度百分比.