預(yù)分解窯在熟料煅燒過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)黃心料。黃心料的危害主要表現(xiàn)在：影響水泥的顏色；使熟料的易磨性變差，降低水泥磨的產(chǎn)量，增加水泥粉磨電耗；游離氧化鈣含量偏高，影響熟料的后期強(qiáng)度；等等。現(xiàn)根據(jù)在水泥廠20多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，比較詳細(xì)地分析、論述產(chǎn)生黃心料的諸多原因，并給出了相應(yīng)的技術(shù)處理措施。
1 理論分析
熟料主要含有氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵等四種氧化物，其中氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁都是白色，氧化鐵在氧化氣氛下為黑色，在還原氣氛下由于CO和三價(jià)鐵反應(yīng)生成二價(jià)鐵而顯現(xiàn)黃色。熟料煅燒過程中，如果窯內(nèi)通風(fēng)不良，就會使煤粉產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，形成還原氣氛，熟料在燒成帶就會呈黃色。熟料進(jìn)入冷卻帶，由于氧氣充足，氧含量大幅度增加，原來的還原氣氛又變成了氧化氣氛，熟料中的二價(jià)鐵就被氧化成三價(jià)鐵，熟料的顏色又變成了黑色。但此時的熟料已經(jīng)結(jié)粒，氧氣擴(kuò)散到熟料內(nèi)部比較困難，氧化反應(yīng)只是發(fā)生在熟料表面，所以熟料顆粒的外表面呈現(xiàn)黑色，而其內(nèi)部呈現(xiàn)黃色，這就是黃心料的形成過程。可見，產(chǎn)生黃心料的主要原因，就是煅燒過程中產(chǎn)生了還原氣氛。
2 實(shí)際生產(chǎn)原因
2.1 原燃材料有害成分的影響及處理
原燃料中堿、硫、氯等有害成分含量過高，尤其是硫堿比越高，窯尾下料斜坡、預(yù)熱器下料縮口等部位越容易結(jié)皮，從而導(dǎo)致系統(tǒng)通風(fēng)不良，分解爐及窯內(nèi)產(chǎn)生還原氣氛，煤粉產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，增加形成黃心料的機(jī)會。堿、硫、氯在預(yù)熱器、分解爐及窯內(nèi)的循環(huán)富集，形成低熔點(diǎn)的鹽類，容易在窯內(nèi)結(jié)球、形成長厚窯皮乃至結(jié)圈，預(yù)熱器及分解爐的下料縮口等部位出現(xiàn)結(jié)皮，影響系統(tǒng)通風(fēng)，窯內(nèi)及分解爐內(nèi)容易產(chǎn)生還原氣氛，增加形成黃心料的機(jī)會。所以正常生產(chǎn)時，一定要控制原燃料中的有害成分，控制 進(jìn) 廠 原 煤 的 全 硫 含 量 w（St）<1.5% ，熟 料 中w（K2O）<0.3%，w（Na2O）<0.3%，硫堿比<0.8，以減少硫、堿、氯在窯尾及窯內(nèi)的循環(huán)富集；同時，加強(qiáng)對窯尾煙室、上升煙道等部位負(fù)壓值的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)有結(jié)皮跡象，及時用高壓水槍進(jìn)行處理。
2.2 生料中Fe2O3含量的影響及處理
生料中Fe2O3含量大，對煅燒產(chǎn)生的還原氣氛更加敏感，出現(xiàn)黃心料的幾率更大。因在還原氣氛下，F(xiàn)e2O3含量較大時，增加了Fe3+被還原成Fe2+的機(jī)會和形成的數(shù)量。另生料中Fe2O3含量大，生料的易燒性好，煅燒時液相可能會提前出現(xiàn)且數(shù)量增多，易造成熟料結(jié)粒變粗或結(jié)大塊。若窯內(nèi)生料量又過多，則火焰就會變短變粗，燒成帶的溫度就會過于集中，火焰高溫區(qū)相對前移，在燒成帶和冷卻帶的交界部位很容易長前結(jié)圈，這又會影響窯內(nèi)通風(fēng)，使煤粉產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象而形成還原氣氛，增加產(chǎn)生黃心料的幾率。所以正常生產(chǎn)時，不能片面追求生料的易燒性，盲目增加生料中的Fe2O3含量。
2.3 生料中CaO成分的影響及處理
生料中的CaO含量增大，出現(xiàn)黃心料的幾率也會增大。因隨著CaO含量的增加，熟料的易燒性下降，操作上就要增加窯頭的用煤量，以提高燒成帶的溫度。當(dāng)窯頭的用煤量增加過多，造成風(fēng)煤配合不合理時，窯內(nèi)就會產(chǎn)生還原氣氛，增加產(chǎn)生黃心料的幾率。所以正常生產(chǎn)時，一定要控制CaO的含量不能過高（熟料中的w（CaO）≤68%），否則增加產(chǎn)生黃心料的幾率。
2.4 生料質(zhì)量和分解率的影響及處理
如果生料質(zhì)量合格率低、質(zhì)量波動大時，當(dāng)窯的單位容積產(chǎn)量偏低，則對窯的熱工制度影響相對小些，產(chǎn)生黃心料的幾率也小；當(dāng)窯的單位容積產(chǎn)量偏高，則生料吸收的熱量波動大，對窯的熱工制度影響就大，產(chǎn)生黃心料的幾率也大。如果入窯生料的分解率偏高，其在窯內(nèi)吸收熱量少，操作上如不減少窯頭煤量，就造成煤粉量的相對過剩，窯內(nèi)出現(xiàn)還原氣氛，產(chǎn)生黃心料的幾率增大。如果入窯生料的分解率偏低，其在窯內(nèi)吸收熱量大，操作上如加煤量過大，就造成煤粉量的相對過剩，窯內(nèi)出現(xiàn)還原氣氛，產(chǎn)生黃心料的幾率增大。所以正常生產(chǎn)時，保證生料中CaO和Fe2O3的合格率達(dá)到90%及以上，入窯生料的分解率達(dá)到90%以上，則有利于減少產(chǎn)生黃心料的幾率。
2.5 單位容積產(chǎn)量的影響及處理
當(dāng)窯的單位容積產(chǎn)量小于設(shè)計(jì)值時，窯內(nèi)有效空間大，窯內(nèi)風(fēng)速降低，煤粉燃燒時間增長，燃燒比較充分，不會產(chǎn)生黃心料，或產(chǎn)生黃心料的幾率很小。當(dāng)窯的單位容積產(chǎn)量大于設(shè)計(jì)值時，窯內(nèi)有效空間變小，窯內(nèi)風(fēng)速變大，煤粉燃燒時間減少，發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象，增加產(chǎn)生黃心料的幾率。當(dāng)窯產(chǎn)量增加到一定程度，如果窯內(nèi)實(shí)際通風(fēng)量小于煤粉燃燒所需要的風(fēng)量，就會發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象。這時，如果采取加大排風(fēng)量的辦法，則窯內(nèi)氣流速度就會增加，煤粉燃燒時間還會縮短，加劇煤粉的不完全燃燒，更容易產(chǎn)生黃心料。所以，正常生產(chǎn)時，單位容積產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時，就不要再盲目增加產(chǎn)量，否則就容易產(chǎn)生黃心料。
2.6 煤的影響及處理
煤粉的灰分大、發(fā)熱量低、揮發(fā)分低、細(xì)度粗、水分大時，容易造成煤粉燃燒速度減慢，產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，形成還原氣氛。有時進(jìn)廠原煤水分大、灰分大，為提高煤磨產(chǎn)量，保證窯生產(chǎn)所需的煤粉量，又錯誤地調(diào)整了出磨煤粉指標(biāo)，如將細(xì)度由原來的小于12%提高到小于14%；水分由原來的小于1.2%提高到小于1.5%；則其結(jié)果嚴(yán)重影響了煤粉的燃燒速度，使火焰拉長，高溫區(qū)后移，液相提前出現(xiàn)，窯內(nèi)容易形成大塊、結(jié)圈，窯尾下料斜坡、上升煙道等部位容易結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)，產(chǎn)生還原氣氛下，增加形成“黃心料”的幾率。所以正常生產(chǎn)時，要控制進(jìn)廠原煤及煤粉的質(zhì)量，原煤采購指標(biāo)是：灰分小于20%，揮發(fā)分大于28%，發(fā)熱量大于23000kJ/kg；出磨煤粉的指標(biāo)是：細(xì)度小于12%，水分小于<1.5%。
如果因市場及價(jià)格因素，必須使用部分品質(zhì)較次的原煤，那最好每次最多采購為原煤預(yù)均化庫存量的5%，并且要分堆放置和搭配使用；同時還要調(diào)整出磨煤粉的控制指標(biāo)，如可將細(xì)度由原來的小于12%降低到小于10%；水分由原來的小于1.2%降低到小于1.0%。
2.7 窯爐用煤比例的影響及處理
預(yù)分解窯的窯爐用煤比例設(shè)計(jì)值一般是4∶6，但實(shí)際生產(chǎn)操作時并非是固定不變的。增加入窯生料量，就要增加分解爐的煤量，以保證入窯生料的分解率。如果生產(chǎn)條件受限制，不能增加分解爐煤量，只有依靠增加窯頭煤量，強(qiáng)制提高燒成帶的溫度。但這樣做的后果是人為地造成窯內(nèi)煤粉過量，產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，形成還原氣氛，加大產(chǎn)生黃心料的幾率。所以在正常生產(chǎn)時，在保證窯尾廢氣、分解爐出口廢氣CO的濃度φ（CO）小于0.3%的前提下，適當(dāng)增加窯爐用煤，尤其是增加分解爐的用煤量，有利于提高窯的產(chǎn)質(zhì)量。
2.8 燃燒器的影響及處理
燃燒器的噴嘴越接近料層，越容易產(chǎn)生還原氣氛。因?yàn)閲娮炜拷蠈樱鹧媾c物料表面之間的距離變小，氧氣含量不足，在物料表面產(chǎn)生嚴(yán)重的還原氣氛。同時，未燃或正在燃燒的炭粒又容易掉落在熟料中，而掉落到熟料中的炭粒，減少了與氧氣的接觸機(jī)會，容易發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象，產(chǎn)生還原氣氛。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)燃燒器的中心在第四象限的（50，-30）位置、端面伸進(jìn)窯內(nèi)大約200時，煤粉燃燒比較理想，窯皮的長度、厚度比較理想，窯內(nèi)不產(chǎn)生還原氣氛。
燃燒器內(nèi)風(fēng)、外風(fēng)、煤風(fēng)比例不合理，風(fēng)煤混合不好，煤粉容易產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，產(chǎn)生還原氣氛，增大產(chǎn)生黃心料的幾率。過小的外風(fēng)噴出速度，影響直流風(fēng)的穿透能力，減弱對入窯二次風(fēng)的卷吸，導(dǎo)致煤粉與二次風(fēng)不能很好地混合，煤粉燃燒不完全，產(chǎn)生還原氣氛；過大的外風(fēng)噴出速度，會引起過大的回流，強(qiáng)化煤粉后期混合與燃燒，使火焰核心區(qū)拉長，同樣導(dǎo)致煤粉燃燒不完全，使窯尾溫度過高。內(nèi)風(fēng)比例增加，火焰變粗，高溫部分集中；內(nèi)風(fēng)比例減少，火焰變長，火焰溫度相對變低。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)外風(fēng)的比例控制在4∶6～3∶7時比較理想。
2.9 窯爐用風(fēng)比例的影響及處理
三次風(fēng)負(fù)壓值偏大，窯尾負(fù)壓值偏小，表明入分解爐的風(fēng)量相對過剩，入窯的二次風(fēng)量相對減少，造成窯內(nèi)通風(fēng)量不足，煤粉易產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，形成還原氣氛，窯尾溫度容易升高，窯尾上升煙道、窯尾下料斜坡等部位容易結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)，增加形成黃心料的幾率。所以正常生產(chǎn)時，在保證分解爐內(nèi)煤粉完全燃燒的前提下，盡量減小三次風(fēng)閘板的開度，控制窯尾負(fù)壓值在300～400Pa，三次風(fēng)負(fù)壓值在300～600Pa，目的是保證窯內(nèi)用風(fēng)量，使煤粉能夠完全燃燒，不產(chǎn)生還原氣氛。
2.10 系統(tǒng)漏風(fēng)的影響及處理
窯尾密封裝置出現(xiàn)漏風(fēng)，外界大量冷風(fēng)被吸進(jìn)窯內(nèi)，不但降低窯內(nèi)通風(fēng)量，影響煤粉的燃燒，容易發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象，而且降低窯尾的廢氣溫度，影響入窯物料的預(yù)熱。窯頭密封裝置出現(xiàn)漏風(fēng)，增加入窯的冷風(fēng)量，減少了入窯的二次空氣量，影響煤粉的燃燒，容易使煤粉發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象。預(yù)熱器、分解爐等密封部位出現(xiàn)漏風(fēng)，外界大量冷風(fēng)被吸進(jìn)預(yù)熱系統(tǒng)，不但降低系統(tǒng)的通風(fēng)量，使煤粉發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象，而且降低系統(tǒng)的廢氣溫度，影響各級預(yù)熱器內(nèi)的物料預(yù)熱，降低入窯物料的分解率。預(yù)熱器鎖風(fēng)閥發(fā)生漏風(fēng)，影響物料預(yù)熱效果和氣料分離效果。篦冷機(jī)鎖風(fēng)閥發(fā)生漏風(fēng)，影響風(fēng)料的熱交換，降低二次風(fēng)溫和三次風(fēng)溫，影響煤粉的燃燒。所以正常生產(chǎn)時，一定要加強(qiáng)工藝管理，經(jīng)常檢查系統(tǒng)的漏風(fēng)情況，發(fā)現(xiàn)有漏風(fēng)的部位，就要及時處理，減少因?yàn)槁╋L(fēng)而產(chǎn)生的影響。
2.11 二次風(fēng)及三次風(fēng)的影響及處理
二次風(fēng)溫低，使窯內(nèi)的煤粉燃燒速率降低，火焰相對變長，窯尾溫度升高，造成窯尾下料斜坡、上升煙道等部位結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)，使煤粉產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，窯內(nèi)形成還原氣氛，增加形成黃心料的幾率。三次風(fēng)溫低，使分解爐內(nèi)的煤粉燃燒速率降低，影響入窯物料的分解率；同時，分解爐出口的廢氣溫度升高，造成最下級預(yù)熱器下料縮口等部位結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)，使煤粉產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，窯內(nèi)形成還原氣氛，增加形成黃心料的幾率。所以在實(shí)際生產(chǎn)操作時，通過優(yōu)化篦冷機(jī)的厚料層技術(shù)操作，盡量增加料層厚度，降低篦床速度，提高一室的篦下壓力，使入窯的二次風(fēng)溫達(dá)到950～1000℃及以上，入分解爐的三次風(fēng)溫達(dá)到700～750℃及以上，提高煤粉的燃燒速率，保證煤粉完全燃燒，不產(chǎn)生還原氣氛。
2.12 窯速的影響及處理
窯尾下料量過多，窯速過慢，窯內(nèi)填充系數(shù)過大，一方面減少了窯內(nèi)通風(fēng)面積，造成窯內(nèi)通風(fēng)不良；另一方面，燃燒器噴嘴和料層之間的距離相對減少，已經(jīng)燃燒的和沒有燃燒的煤粉顆粒容易掉落在料層表面，發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象，增加形成黃心料的幾率。所以在實(shí)際生產(chǎn)操作時，通過風(fēng)、煤、料及窯速的優(yōu)化匹配，采用“薄料快轉(zhuǎn)”的煅燒方法，保持窯的快轉(zhuǎn)率在90%及以上，增加物料在窯內(nèi)的翻滾次數(shù)，有利于強(qiáng)化物料的煅燒。
2.13 窯尾還原氣氛的影響及處理
窯尾廢氣中含有CO氣體成分，分解爐出口廢氣中沒有CO氣體成分，說明窯尾存在還原氣氛，分解爐內(nèi)不存在還原氣氛。這種生產(chǎn)條件下產(chǎn)生的黃心料，主要原因是窯內(nèi)通風(fēng)量不足，煤粉燃燒需要的氧氣不足，使煤粉產(chǎn)生了不完全燃燒現(xiàn)象，窯內(nèi)形成了還原氣氛，增加形成黃心料的幾率。所以在實(shí)際生產(chǎn)操作時，控制窯尾廢氣及分解爐出口廢氣中的CO氣體濃度φ（CO）在小于0.3%，保證煤粉完全燃燒現(xiàn)象，窯內(nèi)不產(chǎn)生還原氣氛。
3 結(jié)語
產(chǎn)生黃心料的原因很多，既有原燃材料及生料質(zhì)量等方面的客觀原因，也有煅燒操作方面的主觀原因。處理黃心料問題時，一定要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)狀況，找出產(chǎn)生黃心料的真正原因，再采取相應(yīng)的處理措施，這樣，才能取得比較理想的生產(chǎn)效果。
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