電石渣制水泥窯煙室斜坡結(jié)皮的分析和處理

電石渣是電石水解獲取乙炔氣后的工業(yè)廢渣，以氫氧化鈣為主要成分，含量基本在60%以上，可以代替石灰石作為水泥生產(chǎn)中的鈣質(zhì)原料。本文以華中地區(qū)Q公司新型干法工藝的2?500t/d電石渣制水泥熟料生產(chǎn)線發(fā)生的窯尾煙室斜坡結(jié)皮事故作為分析研究對(duì)象，探討其生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)控制技術(shù)。

1、電石渣生產(chǎn)線工藝流程Q公司有一條日產(chǎn)2?500t/d的電石渣制水泥生產(chǎn)線，于2012年建成投產(chǎn)，采用二級(jí)預(yù)熱器帶TTF分解爐，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.0m×60m，篦冷機(jī)為第三代篦冷機(jī)，電石渣中水分含量為40%，利用窯尾廢氣+窯頭廢氣的余熱烘干電石渣，工藝流程見(jiàn)圖1。

2、事故現(xiàn)象在2019年10月檢修結(jié)束之后，11月1日開(kāi)始點(diǎn)火，11月2日8:00投料，12:00生料投料量達(dá)到180t/h。11月10日8:00，從回轉(zhuǎn)窯筒體掃描結(jié)果看，窯筒體30m之后開(kāi)始長(zhǎng)副窯皮，同時(shí)伴隨著窯尾煙室密封圈偶爾漏料；產(chǎn)量減至160~170t/h，窯尾煙室密封圈不再漏料，但窯內(nèi)仍在長(zhǎng)圈，從30m左右開(kāi)始一直長(zhǎng)到窯尾。11月13日12:00以后，窯尾煙室負(fù)壓越來(lái)越高，煙室溫度開(kāi)始下降，窯尾煙室密封圈漏料嚴(yán)重，分解爐出口負(fù)壓升高。截至11月15日23:00停窯前，窯投料量減至60t/h，頭尾煤比例失調(diào)，詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表1。同時(shí)伴隨著窯前溫度低，熟料質(zhì)量差的問(wèn)題，期間曾調(diào)整窯頭燃燒器和熟料三率值，均未有改善效果。11月15日停窯之后，18日對(duì)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)窯尾煙室斜坡結(jié)皮嚴(yán)重（見(jiàn)圖2），拱門與煙室斜坡垂直距離不足1m；三次風(fēng)閘板斷裂，飛砂料在三次風(fēng)閘板處堆積，閘板實(shí)際開(kāi)度遠(yuǎn)小于中控給定開(kāi)度（見(jiàn)圖3），導(dǎo)致窯爐用風(fēng)失衡，窯內(nèi)實(shí)際通風(fēng)量過(guò)大，煤粉后燃。

3、窯尾煙室密封圈漏料原因分析（1）對(duì)電石渣物料特性認(rèn)識(shí)不足，電石渣本身比傳統(tǒng)石灰石易燒性好，但實(shí)際生產(chǎn)中分解爐出口溫度控制過(guò)高，在880~900℃，與傳統(tǒng)石灰石窯參數(shù)接近。過(guò)高的分解爐溫度，提高了入窯生料的分解率，導(dǎo)致液相提前出現(xiàn)，物料發(fā)黏，在煙室溜板上開(kāi)始積料，進(jìn)而結(jié)皮。（2）熟料三率值控制不合理（見(jiàn)表2調(diào)整前），硅率偏低，液相量高達(dá)27%，再疊加分解爐出口溫度過(guò)高，導(dǎo)致入窯物料過(guò)黏，在煙室溜板前段堆積、結(jié)皮。（3）為降低煤炭成本，采購(gòu)了價(jià)格便宜的高硫煤，煤粉中硫含量高達(dá)3%（見(jiàn)表3調(diào)整前）。電石渣主要成分是Ca（OH）2，本身具備一定的脫硫功能，窯系統(tǒng)中的硫基本都被Ca（OH）2固下來(lái)，電石渣脫硫主要包括三部分：一部分是大量的SO2在分解爐被分解后的CaO吸收和在預(yù)熱器被Ca（OH）2和CaCO3吸收，最終都進(jìn)入到熟料；一部分是少量的SO2在烘干破碎過(guò)程中被濕渣中的Ca（OH）2和CaCO3吸收進(jìn)入到電石渣干粉中；還有更少量的SO2被排放到大氣，外排量非常少。在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中存在硫的富集，必然加劇預(yù)熱器結(jié)皮和窯內(nèi)結(jié)圈，進(jìn)而影響窯系統(tǒng)的運(yùn)行。在這次檢修期間對(duì)窯內(nèi)30~60m的窯皮、煙室斜坡結(jié)皮進(jìn)行取樣，各部位結(jié)皮中有害成分較高，其中硫含量非常高，煙室溜板結(jié)皮中的硫含量高達(dá)22%，見(jiàn)表4。（4）窯內(nèi)通風(fēng)過(guò)大，由于三次風(fēng)閘板斷裂處有大量積料，中控給定開(kāi)度遠(yuǎn)大于實(shí)際開(kāi)度，窯內(nèi)通風(fēng)量過(guò)大，火焰過(guò)長(zhǎng)，煤粉后燃，液相提前出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致窯長(zhǎng)副窯皮結(jié)圈。

4、處理措施（1）調(diào)整熟料三率值。根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算電石渣制水泥熟料和石灰石制水泥熟料的熟料形成熱，分別約為1?040.57kJ/kg和1?700kJ/kg。單位質(zhì)量電石渣中Ca（OH）2的分解要比石灰石的分解所需熱量少得多，因此電石渣制水泥熟料煅燒時(shí)，物料易燒性就較好，液相量不宜控制過(guò)高。（2）分解爐出口溫度降至840~850℃，降低入窯物料的溫度，避免液相提前出現(xiàn)。電石渣的主要成分氫氧化鈣分解溫度低于石灰石主要成分碳酸鈣分解溫度，若采用同樣的分解爐出口溫度，會(huì)導(dǎo)致入窯物料提前出現(xiàn)液相，在煙室斜坡堆積，進(jìn)而影響窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。該公司生料配料中，電石渣僅代替部分石灰石，見(jiàn)表5，由于需要考慮部分石灰石的分解，經(jīng)過(guò)摸索，分解爐出口溫度在840~850℃時(shí)窯系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好。

（3）更換原煤煤種，采用硫含量低的原煤，根據(jù)電石渣本身具有脫硫功能，減少硫含量在窯系統(tǒng)的富集，調(diào)整后入窯煤粉工業(yè)分析見(jiàn)表3。（4）對(duì)三次風(fēng)閘板進(jìn)行更換，并對(duì)三次風(fēng)管耐火材料破損處進(jìn)行修復(fù)。（5）停窯期間對(duì)煙室斜坡積料進(jìn)行清理，并在煙室斜坡新增三臺(tái)空氣炮，開(kāi)窯后加強(qiáng)煙室斜坡的檢查和清理。（6）加強(qiáng)工藝管理，強(qiáng)化三班統(tǒng)一操作。良好的工藝紀(jì)律是保證窯系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，一是通過(guò)下達(dá)工藝指令，強(qiáng)制三班按工藝指令執(zhí)行，統(tǒng)一操作思路；二是加大獎(jiǎng)懲力度，對(duì)隨意操作調(diào)整或者違反工藝指令者加強(qiáng)懲罰。

5、效果通過(guò)落實(shí)以上措施之后，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)恢復(fù)正常，再?zèng)]有發(fā)生煙室斜坡結(jié)皮導(dǎo)致窯尾漏料的事故，窯內(nèi)窯皮也有很大改觀（筒體掃描見(jiàn)圖4）。熟料產(chǎn)質(zhì)量都有較大提升（見(jiàn)表2調(diào)整后），有效地推進(jìn)了窯系統(tǒng)的高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

6、結(jié)束語(yǔ)電石渣中較高的氫氧化鈣含量能滿足水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)鈣的需求，使用