本文介绍了朝阳钢铁公司冶金石灰回转窑生产耐火砖结圈情况，从石灰石的成分、磨损率、破损率方面，与先进企业进行对比，同时对回转窑操作参数和热工制度进行分析与探讨，明确了耐火砖结圈的原因。针对回转窑耐火砖结圈的原因采取了一系列措施，有效的控制了回转窑耐火砖结圈，实现了回转窑稳定生产，突破了单台设备生产能力，实现产量的提高。
1、前言
鞍钢集团朝阳钢铁有限公司现有一条Φ4.2m×52m、日产白灰600t回转窑，于2010年投入使用，投入之初窑内频繁发生耐火砖结圈的情况，通常每个月结圈1～2次，严重时被迫停产进行人工处理，一直无法达到设计产能，严重影响回转窑生产。回转窑结圈是一种不正常的生产情况，它直接影响回转窑的产量、质量、能耗和长期的安全运行。下面就回转窑结圈问题进行分析，并采取措施解决出现的问题。
2、回转窑耐火砖结圈特点
在现场实际运行中观察发现，结圈前具有以下特点:①回转窑内粉尘大、气氛浑浊、窑内负压增大，排烟机转数上升明显、预热器透气性变差;②回转窑烧成带内物料黏滞成坨，物料与窑筒体有相对滑动，物料带不起来。
结圈物有如下特点:结圈物断面中夹杂有黄、红等不同颜色物质，化学成分与活性石灰相近。
3、耐火砖结圈原因分析
回转窑结圈原因很复杂，我公司回转窑煅烧冶金石灰过程中，由于物料煅烧性能差，并在窑内滚动的过程中易碎，产生粉末较多，且石灰石中通常含有SiO2、FeO、Al2O3等低熔点物质，同时物料与窑衬发生相对滑动，物料热交换不好，容易造成局部高温。
3.1石灰石中杂质的影响
选取了鞍钢集团鲅鱼圈分公司回转窑生产线的石灰石样品与我公司使用的石灰石样品，对其化学成分进行了对比。
我公司石灰石SiO2含量是鞍钢鲅鱼圈公司的6倍，Al2O3含量是其4倍，Fe2O3含量是其3倍。
石灰是由石灰石经高温煅烧分解得到的产物，主要成分是CaO。石灰石分解反应具有结晶化学转变的特点，其分解过程是由界面化学反应、氧化物层的内扩散及矿粒外边界层的外扩散三个环节组成，在一般煅烧窑内的煅烧温度是950～1100℃。分解反应式如下:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2
次反应式如下:
2CaO+SiO2=2CaO·SiO2
3CaO+SiO2=3CaO·SiO2
3CaO+Al2O3=3CaO·Al2O3
4CaO+Al2O3+Fe2O3=4CaO·Al2O·3Fe2O3
综合来看，低熔点物质含量高，易与CaO在低于煅烧温度的情况下结合变成熔融状态，附着在窑衬上，形成结圈。
3.2石灰石热态情况下破损率及磨损率的影响
选取了鞍钢集团鲅鱼圈分公司回转窑生产线的石灰石样品与我公司使用的石灰石样品，对其在马弗炉中煅烧后的破损率和磨损率进行了对比。
通过对比发现，我公司石灰石在热态情况下粉化是鲅鱼圈公司的2.7倍左右，由于石灰石热态下煅烧性能不好，煅烧时窑内飞灰比较严重，在火焰前端高温区容易被加热，形成熔融状态与窑内衬接触后冷却形成结圈。
3.3窑衬耐火砖摩擦系数的影响
物料在窑内的运动形式影响窑内的传热过程，进而影响成品煅烧质量。随着窑体转数的增加，物料在窑内有7种运动形式:滑动、脉动、塌落、滚落、泻落、抛落、离心运动。回转窑中煅烧物料最好的运动方式为滚落，能使物料之间充分融合，并与周围气体进行强烈热交换。由于物料是靠窑衬砖摩擦力带起，到达一定高度后达到物料的安息角时，由于物料重力和窑体斜度作用使其沿料面翻滚下来并向前运动，达到均匀煅烧的目地。
经调查发现，我公司回转窑衬耐火砖采用的是磷酸盐结合复合砖，此砖表面光滑，物料与砖衬之间摩擦系数小。通过对结圈部位及预热带内衬的检查发现，使用后的砖衬表面光亮，由于物料与砖衬之间摩擦力小，物料带不起来，物料翻滚不好，形成了滑动状态，造成物料中粉尘增加，同时热交换不好，形成局部高温，更进一步加剧结圈的形成。
3.4热工制度的影响
一、二次风比例不合适，一次风过大，火焰会短，造成煅烧带太集中，火焰局部温度高，易结圈;一次风过小，火焰过长，造成窑尾温度过高，预热器温度高，易造成预热器堵塞。
另外，下料量和窑转速不匹配，窑内物料时多时少，造成热工状况不稳定，易结圈。
4、结圈控制措施
4.1提高入窑石灰石品位，控制好杂质
在保证转炉炼钢活性石灰的质量要求和煅烧性能的前提下，为防止结圈，SiO2控制在2%以下，FeO、Al2O3总量控制在0.2%～0.3%。石灰石在马弗炉内煅烧时破损率控制在2%以下为好。如果发现窑内气氛浑浊，立即检查物料情况，选取合格物料入窑。
4.2改善回转窑衬砖摩擦力
改进回转窑内衬结构，将回转窑衬砖在径向方向每隔1/5弧度安装一行比原砖长度高出约100mm的砖。
4.3规范工艺操作，稳定热工制度
调整一次风比例，由25%降低到15%;制定风煤配比表和回转窑产量与窑速对应表，严格执行;保证风量稳定、窑速和喂料量匹配;定期矫正预热器推杆行程，保证下料量准确;稳定冷却器料位，控制在篦子下方1m处;保证二次风温稳定，实现煅烧带稳定。
5、结论
通过对回转窑结圈的形成原因进行分析，并有针对性的采取以上措施后，基本上解决了回转窑耐火砖结圈问题，没有出现过停窑处理结圈的情况，产量由最初不达产提高到650t/d，超出回转窑设计能力，减轻了工人劳动强度，降低了外购灰的采购成本，为公司降本增效工作做出巨大贡献。
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