Эксплуатационные проблемы часто возникают, когда циркулирующие компоненты достигают высоких концентраций в системе обжига. В печи происходит образование колец во входной секции и образование пылевидного клинкера.
Последствиями высокой внутренней циркуляции элементов являются образование наростов, неустойчивый поток материала и частые засоры циклонов. Газообразные частицы конденсируются в более холодных зонах, и продукты конденсации часто химически агрессивны и имеют низкий диапазон температур плавления. Следовательно, в колонне подогревателя имеется жидкость, присутствие которой снижает текучесть сырой муки и приводит к прилипанию частиц к стенкам.
Впоследствии это может привести к образованию отложений на стенках циклона и стоячих каналах. Образование наростов может привести к снижению производительности печи производства и приводят к более высокому потреблению тепла, а также к остановке печи или установки, что является дорогостоящим. В таблице перечислены распространенные промежуточные соединения, встречающиеся в наростах и обжиговых кольцах, и их типичное расположение.
Сульфоспуррит
(2CaO·SiO2)2
Обжиговые кольца CaSO4 Циклоны с ангидритом CaSO4 и стоячий канал
В литературе химический анализ образцов наростов из различных печей предварительного нагрева цемента показал, что основными составляющими являются SO2, K2O, CaO и Cl - и что их пропорции могут значительно варьироваться в зависимости от их местоположения. Доминирующими фазами в большинстве образцов были CaSO4 или смесь CaSO4 и CaCO3. Меньшие количества других фаз, таких как твердый раствор эллестадита Ca10(SiO4)3(SO4)3Z2, где Z может быть OH, F или Cl, чаще всего хлорелл-стад, Ca10(SiO4)3(SO3)Cl2 и также сообщалось о спурритах. Микроструктурное исследование показало, что рост колец происходил за счет последовательного осаждения частиц и конденсации газов. Основной причиной образования отложений было присутствие стекловидной фазы K1-x NaxCl.
Присутствие спуррита и KCl является причиной стабильности отложений в нижней части подогревателя. Была предложена модель кристаллизации KCl, основанная по механизму пар-жидкость-твердое тело (VLS), который показан на рисунке. Первым этапом является конденсация летучих элементов на зернах известняка. Затем в присутствии жидкой фазы образуются агломераты, которые прилипают к стенкам газоходов, вызывая дальнейшее увеличение толщины слоя твердого материала. Затем в образовавшемся срастании создаются хорошие условия для кристаллизации KCl по механизму VLS, т.е. давление паров KCl и температура, близкие к точке плавления.
Состав отложений содержит как нерастворимый в воде, так и водорастворимый хлор. Отложения на стенках циклонов и в стоячем канале содержали значительные количества хлора в нерастворимой в воде форме, идентифицированного как хлорелл-стад вместо более распространенных водорастворимых KCl и NaCl. Образование хлорелл-стадита может привести к засорению труб, что приводит к снижению выхода клинкера и требует очистки.
Согласно реакции недостаточного контакта с пылью, плохой контакт между горячими газами печи и содержащей известь пылью в печи вызывает образование газообразного HCl из KCl и SO2, и впоследствии HCl при контакте с горячей мукой в блоке предварительного нагрева может образовывать хлорелл-стад.
