日照泰東回轉(zhuǎn)窯的結(jié)圈分析及處理

王傳杰

（日照泰東科技環(huán)保有限公司，山東 日照 276806）

日照泰東科技環(huán)保有限公司于2018 年10 月建成一條3.3m×50m 的回轉(zhuǎn)窯。用來處理山鋼高爐、電廠、煉鋼、焦化、水處理污泥等分廠下來的各種危廢廢料，以達(dá)到資源循環(huán)利用的目的。自投產(chǎn)以后，回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，經(jīng)常面對結(jié)圈的問題。而結(jié)圈對回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量、質(zhì)量、安全運(yùn)轉(zhuǎn)、電耗等都有較大的影響。造成生產(chǎn)不順行，甚至停窯等。現(xiàn)結(jié)合三年來的運(yùn)行狀況，來對回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈進(jìn)行分析研究和總結(jié)。

1 結(jié)圈產(chǎn)生的原因及機(jī)理研究

結(jié)圈實際上物料生成液相和固化的一個過程。在操作過程中，在高溫的地方會出現(xiàn)液相，隨著回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)，料層的覆蓋和窯體散熱等原因會使溫度突降，這樣使液相在窯壁上凝固下來，形成窯皮。窯繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，窯皮又暴露在高溫中又被熔掉下來，再次被物料覆蓋，液相又固化下來。如此周而復(fù)始。如果粘掛上去的多，而掉下來的少，窯皮就增厚，最終形成結(jié)圈。

在窯口區(qū)域，因為有風(fēng)管進(jìn)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)處的溫差較大，因此風(fēng)口周圍是最容易形成結(jié)圈。

筆者認(rèn)為：結(jié)圈分為高溫結(jié)圈和低溫結(jié)圈。

1.1 高溫結(jié)圈

從理化反應(yīng)上來說，是物料中的含鐵物質(zhì)和含硅物質(zhì)反應(yīng)形成硅酸鐵，硅酸鐵和其他物質(zhì)組成多元熔渣體系，極易粘結(jié)。窯內(nèi)一定距離燃燒·在大于1200℃的高溫下，未完全氧化的Fe304就與磁鐵礦中一定數(shù)量的Si02發(fā)生反應(yīng)形成液相。

對于泰東回轉(zhuǎn)窯，粘結(jié)相的形成與干熄焦、焦粉的燃燒特性有密切關(guān)系。干熄焦、焦粉的燃燒特性主要是指干熄焦的熱解特性，著火特性，燃盡特性和結(jié)渣特性，其中的結(jié)渣特性直接影響粘結(jié)相的形成。未燃盡碳可明顯降低液相初析溫度，一般認(rèn)為是C 與原燃料中的鐵氧化物發(fā)生還原反應(yīng)生成Feo，而后與Sio2生成2Feo·Sio2，其熔點只有1205℃，當(dāng)燃燒不完全時，即使使用灰熔點較高的焦粉，也會生成粘結(jié)相導(dǎo)致結(jié)圈。當(dāng)窯內(nèi)溫度高于變形溫度，結(jié)圈就不可避免。

1.2 低溫結(jié)圈

回轉(zhuǎn)窯底部灰渣的主要成分是一些無機(jī)氧化物，如Sio2、Al2o3、Feox 及Cao，另外由于部分危廢高含鹽，也普遍含有一定量的低熔點堿金屬鹽如Na/K 鹽。若堿金屬組分含量較高，由于其熔點低，因此入爐廢料如果含鹽量較高，很容易在窯內(nèi)濃縮，導(dǎo)致窯內(nèi)結(jié)圈。而根據(jù)文獻(xiàn)的實驗研究結(jié)果，當(dāng)分別提高Sio2、Al2o3及Cao 的含量時，其灰熔點溫度都有不同程度的上升，因此底渣的成分對于灰渣軟化溫度有較大的影響。根據(jù)現(xiàn)場操作經(jīng)驗，在此情況下，即使回轉(zhuǎn)窯在較低溫度運(yùn)行時(比如850℃～950℃)，窯內(nèi)也可發(fā)現(xiàn)較多的熔融物。

總之，形成結(jié)圈需要有兩個條件：一是出現(xiàn)一定黏度的液相量，二是煙氣、物料和爐襯之間有一定的溫差。

圖1 回轉(zhuǎn)窯的結(jié)圈

2 結(jié)圈的預(yù)防

根據(jù)結(jié)圈形成需要的兩個條件，要先預(yù)防結(jié)圈，就是盡量避免這兩個條件的達(dá)成。一是適當(dāng)?shù)臏p少物料中的液相量，二是減小物料、爐襯的溫差。盡量避開物料在半熔融裝態(tài)下運(yùn)行。

（1）選擇合適的配料方案，控制適當(dāng)?shù)蔫F、硅比，減少物料中能形成的液相量。

表1 日照泰東2020 年11 月原料成分

表2 日照泰東2020 年11 月入爐料成分

泰東公司在使用此配料方案后，結(jié)圈得到很好的控制。

（2）選擇合適的操作和工藝。工藝操作要合適。合適的工藝操作可以盡量減小各個溫度點的溫差。另外，操作上盡量避免大起大落。

3 結(jié)圈的處理

為減少或杜銫結(jié)圈現(xiàn)象，在生產(chǎn)中首先是要采取措施防止結(jié)圈，即采用正確的操作方法，穩(wěn)定上料量，使料層厚度適宜。但當(dāng)結(jié)圈形成時，要采用及時的有效的處理方法。避免結(jié)圈情況進(jìn)一步加重。根據(jù)筆者經(jīng)驗，可采取以下措施。

（1）當(dāng)結(jié)圈在窯頭位置處時。一是平時窯工要勤打窯頭，減緩結(jié)圈增厚的速度；二是可間斷性的停窯，用氧氣管進(jìn)行切割操作；三是可以進(jìn)行燒窯頭操作。即減小引風(fēng)、增大鼓風(fēng)，進(jìn)行燒成操作。等圈層軟化后打掉。

圖2 生產(chǎn)中處理結(jié)圈

圖3 停窯燒結(jié)圈

4 結(jié)語

通過分析、研究、總結(jié)、實施，日照泰東回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象已逐漸得到控制。主要是“以防為主，以除為輔”的原則。及時發(fā)現(xiàn)，及時處理，才能保證回轉(zhuǎn)窯安全、低耗的生產(chǎn)。

總體上做到兩條，可大大減少結(jié)圈的產(chǎn)生。

（1）是合適的配比，穩(wěn)定的上料。

（2）是合適的溫度、風(fēng)量的控制。

（2）當(dāng)結(jié)圈在窯中位置和窯頭圈比較厚時，可以進(jìn)行洗窯操作。其原理為：熔渣的熔點僅比回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運(yùn)行高100℃左右，而窯爐本身采用的耐火材料耐火度在1350℃以上，因此可以投入高熱值的配料，適當(dāng)?shù)奶岣呋剞D(zhuǎn)窯的運(yùn)行溫度，使已結(jié)的圈在高熱值下全部熔化成液相。然后排出窯外。這種處理方式已在大多數(shù)企業(yè)中使用。

（3）當(dāng)結(jié)圈特別嚴(yán)重時，作停窯處理。