我廠2000t/d熟料生產(chǎn)線于1992年投產(chǎn)，1999～2000年Φ4m×43m短窯窯尾漏料始終影響著生產(chǎn)。針對此問題，我廠采取了多種措施，使窯尾漏料現(xiàn)象基本消除?，F(xiàn)結(jié)合窯尾的結(jié)構(gòu)特點來探討漏料的原因。 

1　窯尾部件結(jié)構(gòu)
　　
由圖1所示，窯尾主要部件為托磚環(huán)、勺狀環(huán)、彈簧杠桿式密封裝置及窯尾煙室固定環(huán)等。
　　

　　圖1　窯尾部件結(jié)構(gòu)
　　
1.托磚環(huán)；2.勺狀環(huán)；3.舀料勺；4.彈簧杠桿式密封裝置；5.煙室固定環(huán)；6.澆注料；7.托盤；8.耐火磚

1.1　托磚環(huán)、勺狀環(huán)
　　
托磚環(huán)與回轉(zhuǎn)窯筒體延伸的錐形部分連接，并用來支撐回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的最后一行耐火磚(或澆注料)，設(shè)計要求砌磚后的高度為470mm(見圖1)。在勺狀環(huán)與回轉(zhuǎn)窯末端連接的凹部，設(shè)舀料勺，它可將由廢氣流帶入勺狀環(huán)內(nèi)的物料收集起來，通過回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動把物料重新倒入窯內(nèi)。舀料勺由空氣來冷卻。

1.2　彈簧杠桿式密封裝置
　　
窯尾密封主要由窯尾煙室固定環(huán)上的固定摩擦圈和一周若干塊隨窯回轉(zhuǎn)的扇形活動摩擦圈組成來實現(xiàn)。活動摩擦圈由鉸鏈支撐于勺狀環(huán)延伸的部分，借助于拉力彈簧和杠桿機(jī)構(gòu)，把扇形的活動摩擦圈壓向固定摩擦圈上，保持緊密接觸。

1.3　煙室固定環(huán)
　　
煙室固定環(huán)為窯尾煙室同回轉(zhuǎn)窯的交界部分，其環(huán)向法蘭上裝有固定摩擦圈，內(nèi)部設(shè)有空氣冷卻的托盤，托盤由耐熱鋼制成，上部澆筑一定斜度的澆注料，由C5下來的物料由此滑入窯內(nèi)。

2　窯尾漏料的分析
　　
2.1　部分窯尾部件損壞
　　
舀料勺主要是對廢氣流帶進(jìn)勺狀環(huán)的物料進(jìn)行收集，它的收集量是非常有限的。如果托盤和托磚環(huán)上的耐火磚發(fā)生損壞，入窯物料就會大量進(jìn)入勺狀環(huán)內(nèi)，當(dāng)物料量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過舀料勺的提升量時，便會從密封件處溢出形成窯尾漏料。若是托盤發(fā)生損壞，窯尾就會持續(xù)漏料，必須停窯進(jìn)行處理；若是托磚環(huán)上的耐火磚發(fā)生損壞，窯尾就不一定持續(xù)漏料，但耐火磚損壞程度越嚴(yán)重，窯尾相對越易漏料。窯尾漏料量也和窯筒體的上下竄動有關(guān)，通常窯筒體下竄比上竄漏料量要多(上下竄動的最大距離為50mm)。例如在2000年8月20日前后，入窯生料量最低減至90t/h時(設(shè)計140t/h)，窯尾仍連續(xù)漏料，而且當(dāng)窯筒體竄至下部時，漏料更為嚴(yán)重。22日停窯后檢查發(fā)現(xiàn)，托磚環(huán)上的耐火磚基本損壞，并且托盤也被局部燒壞，經(jīng)過處理后，窯系統(tǒng)投料量重新恢復(fù)至140t/h以上。

2.2　窯尾端物料填充率過高
　　
從這2年的運轉(zhuǎn)中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)窯尾部件完好時，窯尾也存在漏料。主要現(xiàn)象是:①有時僅加減10t/h料量，窯尾就可能出現(xiàn)漏料；②當(dāng)清理煙室、分解爐下部結(jié)皮后，窯尾開始漏料，但基本上在半小時之內(nèi)又恢復(fù)正常，多次觀察認(rèn)為，主要是大量清理的結(jié)皮瞬間入窯造成。綜合以上現(xiàn)象及前述托磚環(huán)上耐火磚損壞造成窯尾漏料的分析，很明顯看出窯尾端物料填充率過高是窯尾漏料的實質(zhì)原因。

2.2.1　窯尾端設(shè)計物料最大填充率的計算
　　
由設(shè)計的托磚環(huán)上耐火磚高度為470mm，計算窯尾端設(shè)計物料最大填充率ψ(見圖2):
　　

　
因窯內(nèi)耐火磚厚度為200mm，故R=1800mm
　　H=R-470=1330mm
　　Φ=arccos(H/R)=42.36°
　　M=R×sinΦ=1213mm
　　ψ=〔(2Φ/360)πR2-(2M×H/2)〕/πR2
　　=7.68%
2.2.2　窯尾端物料堆積填充率的計算
　　根據(jù)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料填充率計算公式:
　　ψ=(0.0376×G×α1/2)/(S××γ×n)
式中:
　　G———單位時間內(nèi)通過某帶的物料量，t/h。經(jīng)取樣檢測C5下料管入窯物料分解率在90%～95%之間時，入窯物料燒失量在4.3%左右(取4.3%)，窯尾端G=(生料投料量/生料料耗)×(100/(100-4.3))(生料料耗為1.68)；
　　α———物料休止角，入窯生料取35°；
　　S———回轉(zhuǎn)窯的斜度，為2°；
　　Di———回轉(zhuǎn)窯某帶的有效內(nèi)徑，窯尾端為3.6m；
　　γ———通過回轉(zhuǎn)窯某帶物料的容積密度，入窯生料取1.1t/m3；
　　n———回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，r/min。
　　那么由上式可以計算不同窯速、不同窯系統(tǒng)投料量時，物料從C5下料管入窯后，在窯尾端堆積的填充率，結(jié)果見表1。 

2.2.3　窯尾端物料填充率超過其設(shè)計最大填充率的分析 
　　
通過以上分析計算可看出:①當(dāng)窯速≥2.9r/min時，物料從C5下料管入窯后，在窯尾端堆積的填充率均小于窯尾端設(shè)計最大填充率；②當(dāng)窯系統(tǒng)投料量不變時，窯速越高，窯內(nèi)物料填充率越低，反之則越高；③僅從C5下料管入窯物料的料量來考慮，窯尾端設(shè)計最大填充率的取值是合理的。那么為什么窯尾端物料填充率又會超過其設(shè)計最大填充率呢？在窯尾漏料期間，從窯筒體掃描曲線上可以發(fā)現(xiàn)窯內(nèi)主窯皮長度基本上都在25～27m，而在1999年前窯內(nèi)主窯皮僅在19～23m。同時結(jié)合2000年9月25日停窯前后的觀察結(jié)果:回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)投料量低于140t/h時，窯尾沒有漏料現(xiàn)象，而投料量高于140t/h時，窯尾有漏料現(xiàn)象。26日窯內(nèi)檢查測量主窯皮在26m處，其最厚處窯皮達(dá)620mm，平均厚度在500mm以上?？梢杂嬎阃８G前26m處物料在窯內(nèi)有效內(nèi)徑內(nèi)的填充率為15.5%，AB的高度為556mm，見圖3。 


　　為便于分析問題同時又不影響問題分析的結(jié)果，假設(shè)圖3中的料面DE呈水平狀態(tài)。于是再進(jìn)行以下分析:在窯內(nèi)某一長度距離內(nèi)，物料的填充率未發(fā)生變化時，從窯尾到窯頭方向每前移1m，窯內(nèi)料面高度(料面高度指料面相對于基準(zhǔn)水平面的高度)大約會下降3.5cm(因窯筒體有3.5%的斜度)。所以窯運轉(zhuǎn)時，26m處料面高度應(yīng)為回轉(zhuǎn)窯0～26m內(nèi)料面的最高點。26m之后，窯內(nèi)料面高度就可能存在以下3種情況(如圖4):①當(dāng)AC<DE時，在窯尾端堆積形成的料面高度為窯內(nèi)最高料面點，這時不會造成窯尾漏料；②當(dāng)AC≥MN時，由于C點料面過高，雖然窯本身轉(zhuǎn)動和斜度的存在，但還會使其后面的物料水平堆積至窯尾端造成窯尾漏料；③當(dāng)DE<AC<MN時，雖從C點開始物料水平堆積至窯尾端，但不會造成窯尾漏料。經(jīng)計算，停窯前26m處料面高度AC為1256mm，而MN為1249mm，AC>MN，易造成窯尾漏料。可見窯內(nèi)窯皮過長過厚是造成窯尾端物料填充率超過其設(shè)計最大填充率的原因。同時可以發(fā)現(xiàn)上述3種情況中，AM越大，窯尾漏料的可能性就越小。也就是說長徑比小的預(yù)分解窯要比長徑比大的窯尾容易出現(xiàn)漏料。 


　　
1)石灰石的變化對窯皮長度和厚度的影響 
　　
1999年4月在窯系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)中，窯筒體前4～7m始終窯皮較薄，筒體溫度在300℃以上，而正常為230～280℃，主窯皮長度在25～27m之間波動，而且較厚。物料易燒性好，fCaO低(4月平均0.44%)，窯頭用煤量相對較少，窯臺產(chǎn)易于提高，但提高后窯尾漏料嚴(yán)重?？墒腔剞D(zhuǎn)窯噴煤管的工藝狀況、入窯煤粉質(zhì)量、煅燒操作及生料的配料均未發(fā)生變化(1997年前粘土質(zhì)原料大多數(shù)時間僅用砂頁巖配料，1997年后粘土質(zhì)原料用砂頁巖∶燒粘土=1∶1搭配配料，生料易燒性有較大改善，窯皮長度略有延長。熟料率值控制為KH 0.89～0.91，n 2.5±0.1，P1.6±0.1比較合適)。后來在進(jìn)廠艾礦石灰石中發(fā)現(xiàn)螢石，使熟料最低共熔溫度降低，液相提前出現(xiàn)，造成窯皮變長增厚。針對這種情況采取適當(dāng)提高熟料KH值，降低Fe2O3含量，控制窯尾溫度等措施，窯系統(tǒng)投料量提高后，窯尾漏料量稍有減少，但仍然存在。1999年10月后開始使用低成本的柳礦石灰石代替部分艾礦石灰石配料，到2001年代替量已增至18%。對減少石灰石含螢石造成的窯尾漏料有明顯的緩解作用。 
　　
2)電石渣的使用對窯皮長度和厚度的影響 
　　
1999年6月我廠用電石渣代替部分艾礦石灰石配料煅燒熟料，從電石渣的化學(xué)成分來看(見表2)，其有害成分較少，但水分較大(20%以上)而且60%以上為10～50μm顆粒組成的細(xì)粉，流動性能差，化學(xué)活性較好。起初代替量為3%，又未連續(xù)使用，窯系統(tǒng)煅燒基本上沒有多大反映。8～9月開始連續(xù)使用，代替量提高到6%～10%，配料率值未做調(diào)整，電石渣雖然和石灰石搭配入碎石庫，但出碎石庫入調(diào)配庫前的搭配比例不容易控制，造成入窯生料成分波動較大，但易燒性仍較好，fCaO較低，窯內(nèi)窯皮又被拉長，并且窯內(nèi)大球較多，窯尾漏料嚴(yán)重。如1999年9月7日，電石渣代替石灰石達(dá)10%時，投料量僅為130t/h，窯尾還長時間出現(xiàn)漏料現(xiàn)象。2001年6～9月用電石渣(電石渣僅能在每年5～10月使用)代替部分艾礦石灰石配料時，保證電石渣5%的穩(wěn)定摻量，適當(dāng)提高熟料KH值后(KH=0.90～0.93)，窯尾基本上無漏料現(xiàn)象。  

3)過渡帶耐火材料對窯皮長度和厚度的影響 
　　
1996～1998年窯過渡帶主要使用鎂鋁尖晶石磚，使用周期為6～8個月，1999年至今主要使用AZM耐磨磚，使用周期12個月以上。起初AZM耐磨磚鑲砌位置距窯口最近距離為24.2m，1999年1月距窯口23m處出大球，致使該處的鎂鋁尖晶石磚被磨薄造成紅窯，后把AZM耐磨磚鑲砌距窯口21.2m處，明顯發(fā)現(xiàn)該磚的掛窯皮性能優(yōu)于鎂鋁尖晶石磚，給窯皮的增長變厚創(chuàng)造了條件。后經(jīng)生產(chǎn)廠家對該磚的化學(xué)成分進(jìn)行了調(diào)整，2000年11月在22.2～27.0m段更換后，取得了較明顯的效果。 
　　
4)煅燒操作對窯皮長度和厚度的影響 
　　
在窯系統(tǒng)操作時，窯頭喂煤量不宜過多，否則煤粉在燒成帶末端不完全燃燒沉積后，易造成窯皮厚度的增加。2000年為鼓勵操作員盡量控制窯頭喂煤量，制定了煤耗考核辦法，有利于窯皮厚度的降低。 
　　
從前述分析可知回轉(zhuǎn)窯窯速越高，窯內(nèi)物料填充率相應(yīng)越低，窯尾不易漏料。同時窯速提高后，減少了物料在窯皮上的再粘附，降低了窯皮厚度。我廠在投料量不變的情況的下，窯速降低了0.2～0.3r/min后，2～3個班后窯皮明顯增厚，所以回轉(zhuǎn)窯的快轉(zhuǎn)對減少窯尾漏料非常重要。 

3　結(jié)論 

　　
1)短窯窯內(nèi)窯皮過長過厚，使物料產(chǎn)生堆積，導(dǎo)致了窯尾端物料填充率的升高，而窯尾端物料填充率過高又是窯尾漏料的實質(zhì)原因。 
　　
2)長徑比小的預(yù)分解短窯，由于窯內(nèi)物料的堆積，比長徑比大的預(yù)分解窯易出現(xiàn)窯尾漏料問題。因此短窯窯尾的工藝設(shè)計應(yīng)考慮這一問題。