回转窑燃烧器:结圈的形成

结圈是指窑内在正常生产中因物料过度黏结，在窑内特定的区域形成一道阻碍物料运动的环形、坚硬的圈。结圈使窑该处的横断面积显着减少，严重影响窑内通风，阻碍物料运动，对回转窑的产量、质量、安全运转、煤耗、电耗均有一定影响。尤其频繁结圈的回转窑，不仅破坏了窑内正常热工制度，而且损害操作人员的身体健康，给生产造成经济损失。

引起回转窑结圈的因素很多，它与原料性质、生料成分、燃料的灰分和细度、窑型、窑内还原气氛及热工制度等有关。现结合生产中的体会和认识，谈谈水泥回转窑结圈的预防和处理。

1 结圈的形成:

回转窑内形成结圈的因素很多，但液相的产生和固化是结圈的主要形成过程。而衬料温度、物料温度、煤灰和生料组成又是决定液相的生成和固化的主要因素。在熟料煅烧过程中，生料在1200℃左右出现液相，在1250℃左右液相粘度开始变小，液相量增加，由于料层覆盖温度突降，加之筒体表面散热，液相在窑壁上凝固下来，形成窑皮。窑继续运转，窑皮又暴露在高温中而被熔掉下来，再次被物料覆盖，液相又凝固下来，如此周而复始。如果粘挂上去的多，掉下来的小，窑皮就增厚，反之就变薄。在正常情况下，窑皮可保持在200mm左右的厚度。该温度条件及区域内若熔化和固化的过程达到平衡，窑皮就不会增厚。当熔化的少固化的多，其厚度增长到一定程度，即形成圈。当衬料与物料的温差大时，在足够液相的条件下，圈体越结越厚。

1.1前结圈的形成:

前结圈(又称窑口圈)，是结在回转窑烧成带末端部位的圈。在正常煅烧条件下，物料温度为1350～1450℃，液相量约为24%，其粘度较大。当熟料离开烧成带时，液相开始冷却，进入冷却带的液相已基本固化。在烧成带和冷却带的交界处存在着较大的温差，窑口物料温度高于窑皮温度。当熟料进入冷却带时，带有液相的高温熟料覆盖在温度较低的末端窑皮上，就会很快粘结、越粘越厚，最后形成前结圈。在煅烧过程中，当烧成带高温部分温度过于集中时，冷却带与烧成带交界处出现很大的温差，加之高温急烧液相量增多，粘度较小，熟料进入冷却带时，仍有大量液相迅速冷却在交界的附近，促进了前圈的增长。

1.2熟料圈的形成:

熟料圈(又称二道圈)，是结在窑内烧成带与放热反应带之间的圈，也是回转窑内危害最大的结圈。在熟料煅烧过程中，当物料温度达到1280℃时，其液相粘度较大，熟料圈最易形成，冷却后比较坚固，不易除掉，在正常煅烧情况下，熟料圈体的内径部分，往往被烧熔而掉落，保持正常的圈体内径。如果在1250～1280℃温度范围内出现的液相量偏多，往往形成妨碍生产的熟料圈。熟料圈一般结在烧成带的边界或更远，开始是烧成带后边的窑皮逐渐增长，逐渐长厚，发展到一定程度即形成熟料圈。严重熟料圈的窑皮长度有的甚至长出正常窑皮长度的几倍。

2 结圈的预防和处理

2.1 结圈的预防

前结圈和熟料圈形成的主要因素是由于物料在一定温度和区域内产生液相，在衬料与物料间温差大的条件下容易产生结圈。因此防止结圈的办法在于适当地减少物料中的初期液相量，尽量减少衬料和物料间的温差。

(1)选择适宜的配料方案，稳定生料成分，提高煅烧操作水平。一般讲:烧高饱和比、高硅酸率的料子不易结圈，但煅烧很困难，对保护窑皮和熟料质量不利。而烧低饱和比、低硅酸率的料子，烧结范围窄，液相量多，结粒粗，煅烧不易控制，易结圈。烧高饱和比、低硅酸率或低饱和比、高硅酸率的料子都可易烧不结圈。因此配料方案应采用较高饱和比和较高硅酸率适当减少熔媒矿物的配料方案，对防止结圈有利。另外高铝氧率的料子C3A含量高，液相粘度大，易结圈。在配料方案中应在适当减少物料中液相量的条件下，降低铝氧率值。

(2)降低煤粉细度，加强风煤混合，消除不完全燃烧。煤粉细度粗，着火速度慢，燃烧时间长，火焰的热力分散。在二次风量不足通风不良的情况下，物料预烧不好。一次风量不足，风速、风压减小，风煤混合不好，容易产生不完全燃烧形成还原焰。尤其使用单通道喷煤管的回转窑，一次风中的氧很难达到火焰中心区严重缺氧，大量碳粒和CO不能在烧成带燃烧，而在分解带甚至窑尾才燃烧。同时在烧成带产生大量CO，使物料中部分氧化铁被还原成氧化亚铁，形成FeOSiO2低熔点的化合物。而FeOSiO2液相在1100℃左右能促使硅方解石〔2(CaOSiO2)CaCO3〕的形成，而硅方解石在1180～1220℃的液相形成，最容易使烧成带液相提前出现，将未熔的物料粘结在一起，造成结圈。选择一个可靠且在线易调节的燃烧器，确保煤粉充分燃烧，是防止结圈的重要措施。