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水泥窑预分解系统结皮机理研究

添加时间:2019年4月10日  浏览次数:

结皮是指生料粉与窑气中有害组分所形成的黏附在窑尾系统内壁的层状物。实践表明,预分解窑最易发生结皮的部位是窑尾烟室、下料斜坡、窑尾缩口、最低两级筒的下料管、分解炉内等处。结皮使通风通道的有效截面积减小,阻力相应增大,影响系统通风,使主排风机拉风加大。结皮增厚或塌落时,还容易发生堵塞。

结皮可以从质地的坚硬程度不同粗略地划分为两类:第一类是质地比较疏松第二类是质地比较坚硬的。对于实际生产有较大影响的是第二类结皮。因为第一类结皮与器壁的粘附力比较小,在拉风过程中时挂时掉,几乎等同于生料粉,对生产的影响比较小。但是第二类结皮与器壁的粘附力比较大,一旦挂上便难以掉下,当其越挂越厚时,会影响系统的通风甚至堵料,这类结皮对于实际生产影响较大,即通常意义上的结皮。

一:结皮形成的原因及其有害成分

循环富集性结皮是碱、硫、氯等有害成分在预分解窑系统中循环富集产生的,结皮结构疏松,容易清楚对生产影响不大。

有害成分的最低共熔点往往很低,有的还不超过700℃。因此随着有害成分含量的增加,会使体系或体系的局部最低共熔温度下降,在预分解系统内出现液相。液相凝聚时,会以熔融态形式沉降下来,并与入窑物料和窑内粉尘一起构成粘聚性物质,而预分解系用的温度不高,这些黏聚性物质很容易凝固,转化为固相,尤其是系统温度不稳定时,相变发生的更加频繁。这些凝固体一部分随入窑物料再次入窑,受挥发性及固体颗粒大小的影响,有害成分一部分重新挥发继续参与凝聚循环,另一部分没有来得及挥发被熟料带出窑外。另外一部分黏聚性物质接触并凝结在预热器及下料管壁上,即形成结皮。随着结皮的形成和凝固体随料流的排出,系统中的有害成分会显著降低,继续下一轮的循环富集,直到再次达到结皮开始出现的程度,即完成一个循环周期。有害成分高时结皮形成的周期会短一些:有害成分低时,结皮形成循环周期会长一些。

由此可见,无论原燃料中的有害成分高还是低,有害成分在预分解系统的循环富集是无法避免的,因此,循环富集性结皮是无法避免的。除非没有有害成分,这也是结皮中有害成分往往比正常的生料和熟料中要高得多的原因。

二:结皮的化学反应成分

其中结皮中所含的挥发性有害组分主要在于SO2、K2O、Na2O及CL(氯)的含量,结皮是有害组分粘结生料粉而形成的,结皮中的矿物以方解石为主,说明结皮含有大量的生产料粉。另外结皮中含有少量的KCL(氯化钾)及2C2S·CaCO3(硅方解石)等矿物,而KLC及2C2S·CaCO3正是结皮的特征矿物,结皮就是KCL等特征矿物把生料粉粘结在窑尾系统的内壁而形成的。并且结皮中也含有一定量的fCaO(游离氧化钙),这是石灰石分解后生成的未参与形成水泥熟料主要矿物的氧化钙(CaCO3=CaO+Co2)

三:结论

关于结皮的原因是湿液薄膜表面张力作用下的熔融粘结,作用在表面上的吸力造成的表面粘结及纤维状或网状物质的交织作用造成的粘结。而这种在生料颗粒上形成的液相物质的薄膜,会阻碍生料颗粒的流动,从而造成结皮甚至堵塞。引起预分解窑结皮。

 

关键词:水泥窑   结皮   
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