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预分解窑系统结皮特征的研究 李建锡 陈全德 袁润章 武汉工业大学（430070） 摘要 通过X光、化学分析和电子显徽镜等方法时预分解系统生产过程中出现的各种结皮进行了系统的归纳和分类研究。研究表明，结皮有三类最墓本的型态，即粉料块结皮、酥松结皮、硬块结皮。其它各类可以看成是由这三类结皮所组成的过渡形态。本文还对上述各类结皮的化学成分、犷物组成以及各类结皮的粘结力、徽观结构等进行了研究，并对各类结皮对生产的影响进行了分析和讨论。 关健词：水泥预分解系统 结皮堵塞 酥松结皮 徽观结构 0前言 新型干法生产线预分解系统的结皮堵塞是指生产过程中预热器或分解炉的器壁被流经它的气流携带的粉状物料粘附，并不断增厚，从而引起整个窑系统热工制度紊乱，物料不畅通，甚至堵塞，使生产难于维持的一种现象。导致结皮的因素众多，不同因素及不同条件下形成的结皮性质各不相同。如:不同温度范围会导致不同类型的结皮；化学组成的不同也会产生具有完全不同特性的结皮。深人了解结皮的类型及导致粘结的因素对消除和预防结皮具有重要意义：本文将研究实际生产过程中的结皮特性，并对导致各类结皮的粘结力进行讨论。 1 常见结皮区域分布特点 预分解系统包括预热器和分解炉两大部分。预热器通常由4~6级旋风筒及相应连接管道构成，它们将生料由常温预热至800℃左右，然后进人分解炉。物料中的碳酸钙分解后，出炉温度约850℃，,整个窑尾系统温度最高区域为窑尾烟室及烟道，通常在1000℃~1200℃。预热器排放的废气温度为全系统最低温度区，通常在300℃~370℃，正常时330℃左右。整个窑尾系统由上到下温度逐渐上升。物料进人预热器后，在任何部位都有可能结皮和粘附，但各部位结皮的频繁程度及结皮物料的特性和性状不同。根据结皮的频度和对生产的影 响大小，可分为结皮频繁、中等，轻微三个区。 (1)结皮频繁区。预分解系统结皮最频繁区有两个：一是窑尾烟室及上升烟道区，该区域温度范围为1000℃~ 1200℃(正常窑尾烟气温度为1050℃左右)。在此区域的结皮料通常较坚硬、多孔。几乎所有新型干法窑在此区域都有结皮，常常对生产造成较大影响。二是最末 级旋风筒及其下料管道区域。此区域温度通常在820℃~900℃之间。此区域结皮外观特征视具体情况有较大变化，但以硬块结皮居多。此区域结皮对煤的燃烧特性极为敏感，当煤燃烧不充分时，其结皮频度高，严重时会造成次末级旋风筒下料管大量结皮，严重影响生产。 (2)结皮中等区。分解炉炉壁、末级旋风筒内壁及次末级旋风筒下料管的区域为结皮中等区。此区域结皮频度较窑尾烟室及烟道稍低，分解炉及末级旋风筒中的结皮料大多以较松的层状料块为主，偶尔也有较硬的料块出现。此区域的温度范围通常在750℃~870℃。 (3)结皮轻微区。次末级以上的旋风筒结皮一般不常见，但C2~C3预热器中轻微结皮时有发生，其结皮料通常为密实粉料块、层状结构，其形成温度通常在600℃~800℃之间。 2结皮料特征 预热器中，不同部位、不同温度及其它物理化学环境造成了各种不同的结皮特征，结皮料可以归为三个基本类型，即密实的粉饼状料块、酥松的多孔状结皮料和较硬的结皮料，其形成温度和物性各不相同。预分解系统中出现的各种结皮可以看作是这三个典型结皮料的组合或过渡形式。 2.1密实料块 2.1.1宏观特性及微观结构 如前所述，密实粉料块结皮形成温度通常800℃，从宏观来看烧结程度较低，密实粉料块补观类似经加压形成的粉饼，其表观密度为1.3，较同一物料的自然堆积密度(1.1)大，见表1。 密实结皮的微观结构见图1。其物料棘粒之间呈较紧密堆积状态，偶尔也有两绷粒间的小部分枯接。其颗粒形貌无明显变形，颗粒表面有硫、碱及少2CaS.CaSO4和纤维状矿物。但无“交织粘结”形成。密实型结皮的枯结力与硕拉表面力密切相关。 2.1.2化学及矿物组成 从矿物成分来看，密实料块状结皮，因其形成温度较低。物料中还含有大量未分解的CaCO3偶尔有少量的β-C2S。其粘土矿物已基本分解完毕，见图2。密实料块的化学成分与生料基本一致，但有害挥发组分较生料稍高，见表2、其颜色与生料一样，呈粉红色。 2.2 酥松结皮 2.2.1宏现特性及微观结构 酥松结皮的最大特点是由一种多孔的、强度不高的层状物料所构成。酥松结皮的形成吕度范围约为850℃~1000℃之问，其颜色已较生料及三级简物料有明显的变化。通常显暗黄或浅棕色。由表呈可知，酥松结皮的表观密度较密实结皮低得多，甚至低于该物料的自然堆 积密度。从外观来看。其孔原率痛但孔径细小。 显徽镜下，酥松结皮具有明显的液相枯接特征，物料小顺粒首先在液相的作用下形成球状或不规则的小较团，小较团之间又被液相相互粘接，组成一个多孔的结构，见图3。 2.