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象，探討其生產(chǎn)過程中的生產(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)，采用二級預(yù)熱器帶TTF分解爐，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.0m×60m，篦冷機為第三代篦冷機，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日開始點火，11月2日8:00投料，12:00生料投料量達到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之后開始長副窯皮，同時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)仍在長圈，從30m左右開始一直長到窯尾。11月13日12:00以后，窯尾煙室負壓越來越高，煙室溫度開始下降，窯尾煙室密封圈漏料嚴重，分解爐出口負壓升高。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)，詳細參數(shù)見表1。同時伴隨著窯前溫度低，熟料質(zhì)量差的問題，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日對回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)窯尾煙室斜坡結(jié)皮嚴重（見圖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，閘板實際開度遠小于中控給定開度（見圖3），導(dǎo)致窯爐用風(fēng)失衡，窯內(nèi)實際通風(fēng)量過大，煤粉后燃。

3、窯尾煙室密封圈漏料原因分析（1）對電石渣物料特性認識不足，電石渣本身比傳統(tǒng)石灰石易燒性好，但實際生產(chǎn)中分解爐出口溫度控制過高，在880~900℃，與傳統(tǒng)石灰石窯參數(shù)接近。過高的分解爐溫度，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，在煙室溜板上開始積料，進而結(jié)皮。（2）熟料三率值控制不合理（見表2調(diào)整前），硅率偏低，液相量高達27%，再疊加分解爐出口溫度過高，導(dǎo)致入窯物料過黏，在煙室溜板前段堆積、結(jié)皮。（3）為降低煤炭成本，采購了價格便宜的高硫煤，煤粉中硫含量高達3%（見表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，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，最終都進入到熟料；一部分是少量的SO2在烘干破碎過程中被濕渣中的Ca（OH）2和CaCO3吸收進入到電石渣干粉中；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，進而影響窯系統(tǒng)的運行。在這次檢修期間對窯內(nèi)30~60m的窯皮、煙室斜坡結(jié)皮進行取樣，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22%，見表4。（4）窯內(nèi)通風(fēng)過大，由于三次風(fēng)閘板斷裂處有大量積料，中控給定開度遠大于實際開度，窯內(nèi)通風(fēng)量過大，火焰過長，煤粉后燃，液相提前出現(xiàn)，進而導(dǎo)致窯長副窯皮結(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，物料易燒性就較好，液相量不宜控制過高。（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，會導(dǎo)致入窯物料提前出現(xiàn)液相，在煙室斜坡堆積，進而影響窯系統(tǒng)的正常運行。該公司生料配料中，電石渣僅代替部分石灰石，見表5，由于需要考慮部分石灰石的分解，經(jīng)過摸索，分解爐出口溫度在840~850℃時窯系統(tǒng)運行狀態(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)分析見表3。（4）對三次風(fēng)閘板進行更換，并對三次風(fēng)管耐火材料破損處進行修復(fù)。（5）停窯期間對煙室斜坡積料進行清理，并在煙室斜坡新增三臺空氣炮，開窯后加強煙室斜坡的檢查和清理。（6）加強工藝管理，強化三班統(tǒng)一操作。良好的工藝紀律是保證窯系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，一是通過下達工藝指令，強制三班按工藝指令執(zhí)行，統(tǒng)一操作思路；二是加大獎懲力度，對隨意操作調(diào)整或者違反工藝指令者加強懲罰。

5、效果通過落實以上措施之后，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)恢復(fù)正常，再沒有發(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（筒體掃描見圖4）。熟料產(chǎn)質(zhì)量都有較大提升（見表2調(diào)整后），有效地推進了窯系統(tǒng)的高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

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