1协同危废后异常窑皮成因及处理措施
1.1窑尾结圈
窑尾结圈一般结在离后窑口大约3~15m远的位置,实质上就是一种结皮性的硫碱圈。
1.1.1危废有害元素的影响
危废中的三氧化硫、氧化钠、氧化钾、氯离子等含量较高,在930℃左右时,大量的低熔点硫酸盐,使物料液相过早出现,同时液相黏度比较大,逐渐聚集起来就形成结皮性的硫碱圈。
1.1.2未燃尽危废入窑的影响
高热值危废进入烟室,随生料入窑。危废中的含碳组分在此燃烧,出现局部温度过高现象,使熟料液相提前出现,在离后窑口不远处结皮,结皮逐渐积聚形成结圈。同时引起局部还原气氛,导致硫酸盐大量分解,硫循环加剧。硫的挥发率主要取决于三个因素,硫碱比、窑内气氛和窑内煅烧温度。气氛主要影响的是硫酸钙的分解,该反应是可逆反应,当O2浓度增大时,硫酸钙不易分解;当O2浓度降低时,硫酸钙容易分解,窑尾结圈容易形成。同时燃烧产生大量废气影响窑内通风,窑头煤燃烧不充分,导致煤粉后燃,窑尾温度升高,加剧窑尾结圈。如图1,2020年1月6日窑尾结圈筒体扫描最低温度135℃。
图1窑尾结圈时筒体扫描照片
1.1.3处理措施
①热生料一般氯离子控制在小于2.0%,SO3小于2.5%,硫碱比例控制在0.7~1.0之间。
②危废热值控制在8?000~10?000kJ/kg。
③保证窑内通风,加强窑头煅烧,保证窑尾烟室氧含量在1.5%~2.5%,避免出现还原气氛。
通过以上调整,2020年1月9日窑尾结皮有明显好转。如图2筒体扫描最低温度175℃。
图2处理窑尾结圈后的筒体扫描照片
1.2后结圈
后结圈一般结在烧成带和过渡带的交界处,它的形成主因是液相提前出现。
1.2.1危废中有害成分的影响
危废中的碱、氯、硫有害成分含量高,降低了物料的最低共熔温度,液相出现的温度降低,液相提早出现,在烧成带和过渡带连接处形成后结圈。
1.2.2危废热值、喂料量不稳定的影响
危废成分不稳定,所含热值不稳定,投加量不稳定,造成来料量波动大、热工制度不稳定,容易形成后结圈。如:分解炉液态处置精馏残液时,由于每一桶的不同,导致泵送量不均,热值波动大,致使分解炉温度波动大,导致尾煤用量波动大(我公司尾煤用量根据分解炉及C5出口温度自动控制)。入窑物料预烧不好,入窑分解率波动大(78%~96%),窑电流下滑快,2~6min窑电流下降100~345A,波动大,窑的热工制度很难稳定。为了稳定热工制度,缓解窑电流下降,通常会降低窑速,加强窑内煅烧。而窑速过慢,容易形成长厚窑皮,而长厚窑皮是形成后结圈主要原因。
1.2.3危废水分大的影响
危废处置中半固态水分60%~70%,液态水分80%~90%,固态水分30%左右。而1t水所产生的气体量约3?000Nm3。按一天处置量危废104t,其中半固态处置50t,液态处置24t,固态处置30t计算,每小时危废中所含水分产生的废气量为7?300~8?200Nm3,势必会影响窑内通风,导致头煤产生不完全燃烧现象,窑内出现还原气氛,物料中的三价铁被还成为亚铁,而亚铁属于低熔点矿物,使液相提早出现,容易形成后结圈。2019年8月2日的窑皮状况,筒体扫描最低温度141℃。
1.2.4处理措施
(1)一般热生料中氯离子控制在小于2.0%,SO3小于2.5%,硫碱比例控制在0.7~1.0之间。
(2)控制危废配伍和危废处置速率,要保证危废处置的均匀性。
(3)保证窑内通风,加强窑头煅烧,保证窑尾烟室氧含量在1.5%~2.5%,避免出现还原气氛。
(4)调整熟料率值,处置危废后由于入窑物料有害元素的增加,液相量增加,最低共融温度降低,相应的熟料率值控制指标需要调整。我公司针对危废处置时窑皮的变化,将熟料率值调整为:熟料饱和比降低了0.02,由原先的0.920±0.02调整到0.900±0.02;硅率增加了0.4,由2.25±0.1调整到2.65±0.1;铝率降低了0.1,由1.50±0.1调整到1.40±0.1。通过调整率值,保证了物料的易烧性,降低了液相量,有利于窑皮的控制,熟料强度变化不大。
(5)稳定分解炉温度,保证入窑分解率。
通过以上调整,窑皮有明显改善。2019年8月6日筒体扫描最低温度167℃。
1.3主窑皮异常增厚
1.3.1处置速率的影响
我公司在处置危废初期由于经验不足,危废处置速率快,直接喂入烟室的危废水分大,吸收了窑内分解带大量热量,对分解带热生料的流速形成一个加速现象,乃至于大量未预烧完成的热生料直接窜入烧成带和冷却带形成大股料流,致使窑热工制度紊乱。当时为了稳定窑况,降窑速,加头煤,加强窑头煅烧。头煤用量加大后,沉降的煤灰增加,煤灰中的三氧化二铝增加,液相量增加,导致主窑皮开始变厚。慢窑速增加物料在烧成带停留时间,也容易形成厚窑皮