烟室/分解炉锥部形成小料球，是怎么回事？

烟室/分解炉锥部形成小料球，是怎么回事？

上周在一个群里，有个工艺问题（如题目），非常耐人寻味，在此拿出来一起聊一聊。问题就是：烟室结粒多，结皮严重，什么原因？图片如下。

从左图可以清楚看到在烟室形成的结粒，非常规则的球形颗粒，甚至可以跟沸腾炉煅烧出来的熟料球相媲美；右图可以看出烟室的情况，一是温度很高，颜色都有点发亮了，保守估计在1200℃以上；另外就是飞沙并不大（或者是在如此高温度下飞沙看起来并不大）。

那么会是什么原因导致出现这么多小料球呢？我有幸经历过一次，想谈谈自己的感受。导致料球出现需要同时出现两个因素：①液相；②滚动。

这跟以前立窑的成球盘有点类似，粉料+加水、不断滚动就会成球；与回转窑内熟料的结粒也相类似，有液相出现，把粉体颗粒粘结，然后不断滚动，熟料形成结粒。当然，液相的数量和表面张力会对最终成球的大小有巨大影响。

与立窑成球盘和回转窑熟料结粒粉料处于堆积、滚动状态不同的是，烟室形成的这些结粒是从分解炉锥部/还原区或者缩口处落下来的，料球是在悬浮、沸腾状态下形成的，这与沸腾窑有相似之处。

围绕料球出现的这两个因素，对该厂出现的烟室结粒现象进行分析。

1. 液相

要成球就需要液相，那么液相从哪里来的呢？就生料成分而言，液相的来源主要有两大块，两者形成温度、形成量均有很大差异。

（1）碱+氯+硫

这几种循环组分的熔点相对较低，其中KCl熔点771℃，NaCl熔点801℃，Na2SO4熔点884℃，K2SO4熔点1074℃。这几种物质的熔点都相对较低，当形成共熔体之后，熔点还会更低。使得含有碱、氯、硫的生料在较低温度下就能形成液相，液相量基本上等于碱+氯+硫的含量。由于这些组分在烟室、分解炉锥部的循环富集，导致这些部位液相量增加，基本在3%-5%左右。

（2）铝+铁+镁

与上面几种组分所贡献的液相不同，铝+铁是液相的主力军，其形成温度在1250-1330℃之间，随铝率有所差异。液相量也较大，基本在23%-28%左右。

那么导致烟室出现结粒所需要的液相会来自于那部分呢？我个人更倾向于来自于铝+铁+镁的部分。原因有两个，一是碱+氯+硫所形成的液相量偏少，液相量少了就无法浸湿如此多的生料球，自然无法形成结粒了；二是从烟室温度来看，烟室缩口、还原区、分解炉锥部的温度很高，如果有上部还原区分料，也不会均匀降温，从而出现局部的高温，在如此高的温度下铝+铁+镁的液相有可能大量形成的。

当然，要想确定到底是那部分液相贡献的，也容易，直接让化验室检测烟室结粒的成分即可。若碱、氯、硫含量高，就是前者；否则，就是后者。

2. 滚动

滚动不好理解。生料粉为何会在烟室上部、分解炉锥部滚动呢？

这其实是分解炉锥部的流场决定的。如下图所示，当撒料板运行效果不好或者风料不匹配时，分解炉上部撒的部分料会落到分解炉锥部、还原区（甚至直接落入烟室），而在分解炉锥部，因气流原因，形成回流，导致部分生料在分解炉锥部不断循环。除此，有分级燃烧的会在还原区直接喂料，喂入的料也会随烟气带上来，进而发生部分回流和循环，也可能会引起生料的循环。

猜测料球的形成过程如下：粉料的循环再叠加上出现的液相，循环的生料粉慢慢长大，形成小球；由于小球重量较重，气流托不住，就会落入还原区；由于还原区风速较快，将小球再次带到回流区，小球继续长大，继续落入还原区，如此反复；直至小球长到一定程度时，还原区气流拖不住小球，然后落入烟室，随生料入窑。

危害：由于此生料的分解率低，且提前形成了结粒，导致在窑内想烧透变得很难，进而出现f-CaO超标，加头煤顶烧，烟室温度继续提高的恶性循环。产量自然也比较低，熟料结粒差，篦冷机运行恶化，单位熟料煤耗高。

解决思路：

针对液相，首先通过化验室判断液相来自于哪里，如果是有害元素，就需要降低其输入量；如果是铝+铁+镁，就需要适当提高铝率，提高硅率，提高液相形成温度，降低液相量。除此，还需要配合降低烟室温度。若还原区温度过高，则需要对还原区喷煤比例进行调节。

针对滚动，需要对C4的上下撒料板进行检查，看是否有烧损的现象。若没有，则可能需要调整撒料的位置、撒料板角度和插入深度等。

只要液相或者滚动两个问题，解决掉一个，就能解决烟室结粒的问题了。