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河南某水泥公司5 000 t/d水泥熟料生产线采用双系列五级预热器和TSD型分解炉，窑的规格为Φ4.8 m×72 m，配用TC型四通道燃烧器。该生产线所用燃料采用低挥发分无烟煤与烟煤按比例搭配而成的混合煤，其燃烧既有烟煤的特性也有无烟煤的特性，容易产生两极分化。生产过程中因此出现了几次事故，如窑皮不平整、红窑、窑尾结圈漏料、窑内结球、熟料质量差等。原则上讲，出现红窑时必须停窑处理，但是有时受到销售及耐火砖备件等影响，可以结合红窑出现的部位和严重程度，决定窑继续运行。在不停窑的情况下根据不同的情况采取相应措施使窑皮和熟料的质量恢复正常。在处理这些事故的过程中，笔者总结了一些宝贵的经验，现作简要介绍。 1 影响窑皮形成的主要因素 1.1 生料的化学成分及率值 一般来讲，生料中铝质与铁质的成分合适时，熟料烧成液相量就多，容易形成窑皮。铝含量高，液相的粘度大，物料难烧，但挂上的窑皮相对牢固，不易脱落；铁含量高，液相的粘度就比较小，窑皮容易形成，但形成的窑皮也容易掉落。SM值大，煅烧温度就高，形成液相量较少，窑内不易结粒，飞砂料较多，不易挂窑皮；反之液相量过多，烧成带窑皮容易挂上但也容易脱落，就不能保持相对稳定。KH值高，熟料的C3S的含量就增多，C2S的含量相对减少，物料不易煅烧，形成的液相量就少，不易挂窑皮，反之则易挂窑皮。 1.2 烧成带的温度 窑皮的形成取决于窑内的液相量，而液相的出现既与熟料三率值有关，又与烧成带的温度有关。适宜的烧成带的温度有利于物料的化学反应，形成适量的熟料矿物，生产出合格的熟料，又能形成合适的窑皮。一般认为窑内温度在1 380～1 450 ℃较合适。烧成带的温度低，物料形成的液相少，不易形成窑皮；相反，窑皮容易脱落。 1.3 火焰的形状和燃烧器的位置 火焰形状要完整、 顺畅，这样形成的窑皮厚薄一致、坚固持久。燃烧器的位置应尽量往外拉一点，同时偏料，火焰宜短不宜长。这样高温区较集中，高温点靠前，使窑皮由窑前逐渐往窑内推进。待窑产量增加到正常情况，燃烧器也随之移动到正常生产的位置。而长火焰对窑皮较为有利，但会使窑内的热量分散，形成厚窑皮，对熟料的烧成不好；太粗、太短、太急的火焰，温度较集中，对熟料的烧成有利，但对窑皮的侵蚀损坏比较厉害。 1.4 喂料量和窑速 挂窑皮期间，喂料量过大或窑速过快，窑内温度就不容易控制，粘挂的窑皮就不平整、不坚固。 1.5 窑衬的种类 不同的耐火砖其性能各不相同，挂窑皮的性能差异很大。就窑内烧成带用砖及其窑皮易挂性来讲，目前国内普遍认可的是镁铬砖。 2 几次异常窑皮的处理过程 2.1 窑筒体9.5 m～14 m处窑皮偏厚 2.1.1表现及危害 2005年7月25日中班，窑筒体9.5 m～14 m处窑皮偏厚，筒体扫描显示此处温度平均值仅为165 ℃，过渡带副窑皮比正常时厚，窑尾密封圈漏料，窑尾烟室结皮相当严重（结皮约占整个烟室的1/5），料容易在窑内结大球产生黄心料，fCaO偏高，影响熟料质量，同时也限制了产量的提高。 2.1.2 原因分析 此次窑筒体9.5 m～14 m处窑皮偏厚的主要原因是煤质问题，即煤粉（表1）的细度偏粗且硫含量过大（平均1.8%左右，最高2.31%）。煤磨因破损的研磨体、原煤中夹带的木棒等杂物将隔仓板的篦缝堵塞（严重时 约占80%），中心圆上贴有饮料瓶、绳子等杂物而影响磨内通风，导致煤粉产量低。由于需要经常停磨并进磨剔除篦缝中堵塞的杂物和碎钢球、清理中心圆上的杂物，有时不得不将煤粉细度放粗以保证烧成用煤（煤粉细度最粗达到8.0%左右）。煤粉在窑内的燃尽时间延长，火焰变长会使窑内的热量分散，形成厚窑皮。在无旁路放风的情况下，硫、钾、钠、氯等低熔点物质不断挥发、冷凝。如果硫和碱反应平衡后还有过剩的硫存在，过剩的硫在窑系统中循环会形成致密的结皮（结皮的主要成分为硫酸钙和硫硅酸钙），很难清除。窑尾烟室严重结皮后，窑内因通风量减小而产生还原气氛（窑尾烟室气体成分分析显示CO含量3%，O2含量0.8%～0.2%）。窑内氧气不足，会进一步影响窑头煤粉的燃烧速度，导致高温带后移，Fe2O3变成FeO，液相提前出现，料容易在窑内结大球产生黄心料，影响熟料质量。 此时经验不足又不愿减产的操作人员，为了使fCaO合格，采取加大窑头用煤量、窑尾温度偏高控制的方法，导致此处窑皮偏厚，过渡带副窑皮比正常时厚，窑内物料填充率过高（窑速已经达到最快），影响了窑内通风和热交换，结果熟料中黄心料更多、fCaO仍然偏高、此处窑皮更厚、窑尾密封圈漏料更为严重。 2.1.3 处理方法 （1） 控制进磨原煤中杂物的数量，减少因煤磨清理篦缝和中心圆堵塞的杂物而停磨的次数和时间；控制煤粉细度≤3.0%。 （2）适当降低入窑生料喂料量和窑头用煤量，及时清理窑尾烟室结皮，改善窑内的燃烧环境。 （3） 停掉二档以后筒体冷却风机，使副窑皮脱落。 （4） 改变窑头燃烧器在窑内的位置。 （5） 调整配料方案，适当提高生料SM值。 2.1.4 效果 8月10日20∶40窑尾密封圈漏料停止。8月11日3∶00左右此处厚窑皮已脱落，筒体扫描显示此处温度平均值升高到216 ℃。8∶20窑头燃烧器向窑内进200 mm，增加产量后，窑尾密封圈也不再漏料，熟料结粒细小均齐，质量合格率明显提高。 2.2 筒体17 m、27 m、47 m处结圈，33 m处窑皮偏厚 2.2.1 表现 2005年12月2日中班，筒体17 m、27 m、47 m处结圈，33 m处窑皮偏厚，其中27 m处筒体扫描显示温度最低值仅为150 ℃，窑尾密封圈漏料，熟料质量差。 2.2.2 原因分析 （1）与煤质有关。该公司原煤的供应商较多（少则3家、多时达8家）。为了降低成本，允许各供应商在满足进厂原煤各项质量指标要求的前提条件下对原煤自行搭配调整。公司质检部从各供应商的进厂原煤现场取样、化验，再根据化验结果确定具体比例进行搭配、均化。采用低挥发分无烟煤与烟煤按比例搭配而成的混合煤，从工业分析结果看差别不大，但实际煤质存在较大的差异，既有烟煤的也有无烟煤的燃烧特性，容易产生两极分化。 （2）堆取料机出现故障，只能人工移动布料机并用铲车取煤，一定程度上影响了均化效果。 （3）火焰偏长。长火焰对窑皮较为有利，但火焰过长会使窑内的热量分散，容易使窑内结圈，也不利于熟料烧成。 2.2.3 处理方法 （1）将窑速由3.5 r/min提高到3.96 r/min，以实现薄料快烧：一方面能改善熟料质量；另一方面能减小气流、物料和耐火砖之间的温差，将圈体和厚窑皮甩掉。 （2）将窑头燃烧器内旋风出口阀门开度由50%调整为90%。 （3）高温风机转速由850 r/min降低到810 r/min ，将火焰适当缩短，以提高烧成带的温度，加快煤粉的燃烧速度。 （4）三次风阀门开度由23%增大到35%，防止预热器系统煤粉出现不完全燃烧。 （5）修复原煤堆取料机，加强均化，适当降低煤粉的细度。 2.2.4 效果 21∶50窑尾密封圈停止漏料。12月3日4∶20左右，27 m处筒体扫描显示温度最低值升高到200 ℃，17 m、47 m处圈体、33 m处厚窑皮明显变薄，12月4日，这三处结圈消失，窑皮恢复正常。 2.3 窑皮长、厚且筒体20 m处结圈 2.3.1 表现 2006年1月9～12日，该生产线烧成带窑皮长达30 m且过厚（筒体扫描显示最高温度为315 ℃）、20 m处结圈。此时烧成带的温度低，二次风温只有980 ℃左右，窑头用煤量13～15 t/h，尾煤用量很小，头尾煤的比例严重失调。熟料中黄块料较多（有一部分熟料结粒大如排球），fCaO偏高，立升重1 130 g/l左右，产量低。 2.3.2 原因分析 一是盲目增加窑头用煤量必然导致煤粉不完全燃烧，加重了窑内还原气氛，窑尾烟室温度高达 1 140 ℃，烟室结皮严重，窑皮长且厚，局部结圈；二是窑头燃烧器位置不合适，头部太低且偏向料过多。 2.3.3 处理方法 （1） 减少窑头用煤量并恢复到正常值。 （2） 调整窑头燃烧器：将窑头燃烧器尾部向下调10 mm 、向右调15 mm，使其头部抬高、离料；增大内旋风的截面积；将窑头燃烧器风阀开度调整为外直流风60%、内旋流风90%、内直流风90%、油枪风50%。 （3） 提高窑速，由3.3 r/min缓慢提高到3.96r/min。 （4） 关小三次风阀门开度，由40%调整为25%，增大窑内通风量，防止煤粉不完全燃烧。 2.3.4 效果 烧成带温度明显提高，二次风温上升到1 150～1 230 ℃，窑尾烟室温度下降到1 060 ℃左右，熟料中黄块料消失，fCaO合格，立升重上升到1 300 g/l以上，达到了设计产量。 2.4 二档轮带下面红窑 2.4.1 表现 2006年3月25日夜班接班后发现窑筒体二档轮带下面有一片暗红，由于中控室窑筒体扫描温度显示为352～360 ℃，红窑的位置在轮带下面不易被发现，因此延误了处理的最佳时机，给处理带来一定的困难。 2.4.2 原因分析 窑头用煤量过大。由于原料磨出现故障停车时间较长，生料均化库库存低，入窑生料因受到回灰的影响而易烧性变差，fCaO合格率低。此时操作员不愿减产，为了使fCaO合格，采取加大窑头用煤量的方法，产生局部高温。 2.4.3 处理方法 （1）降低产量（降低15 t/h左右）； （2）适当提高分解炉出口温度（5 ℃左右），并且保持稳定； （3）减小窑头用煤量； （4）加大高温风机拉风量；三次风闸板关小15%~25%，以增大窑内通风； （5）调整窑头燃烧器。将窑头燃烧器内旋流风由70%关小到50%； （6）现场架一根气管用压缩空气对准暗红的窑筒体吹； （7）降低窑速，由3.5 r/min降低到2.5 r/min。待原料磨运行后，调整配料方案，适当降低出磨生料KH，改善生料的易烧性。此处窑皮情况好转后，缓慢增加窑头用煤量并逐步提高窑速（不超过3.5 r/min），适当增加入窑生料喂料量。 2.4.4 效果 3月26日6∶30此处暗红消失，恢复正常生产。 2.5 窑筒体40m 处红窑 2.5.1 表现 ; 2006年10月31日19∶25窑筒体40 m 处红窑，筒体扫描温度显示为420 ℃。 2.5.2 原因分析 一是此处耐火砖使用周期已到，因其他备件未到齐暂不停窑换砖；二是窑速过高。 2.5.3 处理方法 （1）降低窑速，窑速稳定在2.9 r/min； （2）降低产量，入窑生料喂料量按385 t/h控制； （3）高温风机转速控制在860 r/min； （4）掌握好用煤量：窑头用煤量11.0～11.4 t/h，分解炉用煤量14.3 t/h左右，分解炉出口温度控制在850～855 ℃； （5）窑头燃烧器进入窑内300 mm ； （6）现场架一根气管用压缩空气对准暗红的窑筒体吹。 2.5.4 效果 20∶15窑筒体40 m 处红窑情况明显好转，筒体扫描温度显示为387 ℃，21∶40降至365 ℃，23∶00降至350 ℃，现场已看不见红色。 2.6 窑筒体9 m处窑皮薄 2.6.1 表现 2007年3月18日11∶35左右，窑筒体扫描仪显示9 m处温度为380 ℃，显然该处窑皮已部分脱落。 2.6.2 原因分析 窑头燃烧器的拢焰罩磨损严重（一般1个月左右须更换或补焊一次），导致火焰形状不完整，火焰扫窑皮。 2.6.3 处理方法 （1）降低一次风机转速，由960 r/min降低到880 r/min，一次风机风压由26 kPa降低到22 kPa，以延长煤粉的燃烧时间； （2）将窑头燃烧器内旋流风由90%关小到50%，并减小内旋流风风道的截面积以拉长火焰，降低火焰的峰值； （3）降低窑速，窑速稳定在3.4～3.7 r/min； （4）适当减小窑头用煤量，以降低窑内热负荷，同时加大分解炉的用煤量，提高入窑物料的分解率，确保熟料质量不受影响； （5）另择时间对拢焰罩进行更换或补焊。 2.6.4 效果 16∶20左右此处窑皮已补挂好，窑筒体扫描仪显示9 m处温度已下降到260 ℃。 3 结束语 影响窑皮形成及脱落的因素除了与入窑生料的化学成分、烧成带的温度、火焰的形状和燃烧器的位置、喂料量和窑速有关，还与窑内耐火砖的砌筑质量、窑内热工制度的稳定等因素有关。因此保持正常的窑皮要从以上几个方面做起。日常生产中，如果发现窑皮有脱落的迹象，要及时采取有效措施进行补挂，防止发生红窑事故。一旦发生红窑现象，要及时调整操作方法。如果是因为掉砖引起的红窑，要立即分析原因并采取更为有力的措施进行调整，防止掉砖面积扩大，否则挂窑皮的难度增大。如果所采取的措施没有效果，应及时停窑处理，严防发生窑筒体变形，给今后窑内砌砖带来困难，影响窑的长期安全运转。另外操作中应稳定尾温和窑电流从而稳定窑内的热工制度，统一思想，既要保护好窑皮，又要防止窑皮形成得过厚，影响正常生产，从而实现窑系统的安全、长期运转。
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