水泥工艺预分解窑预分解系统的堵塞及防堵措施.doc

预分解窑预分解系统的堵塞及防堵措施摘要：本文主要分析介绍预分解窑生产工艺线预分解系统中出现堵塞的原因、堵塞的处理及防止堵塞所要采取的措施。总的来说，结皮堵塞的原因主要是由于生料中碱氯硫等有害成分富集生料成分波动喂料不均火焰不当预热器过热燃料不完全燃烧窑尾及预热器系统漏风预热器内衬材料剥落翻扳阀不灵等。众所周知，对旋风预热器来说，最容易发生结皮 堵塞的部位是窑尾烟室下斜坡路缩口及最下以及旋风筒锥体最下两级旋风筒等部位。但是，结皮在整个预热器系统以及预热器主排风机的叶片上都能发生。结皮增厚时，不但会影响通风道有效面积减小，阻力增大，影响系统通风，结皮严重或坍塌时，还容易发生堵塞事故，影响正常生产。主排风机叶片结皮，会使风机发生震动，影响风机安全运转。因此预防预热器结皮堵塞是安全生产的重要任务。关键词：【Abstract】The reasons to the blockages occurred in the precalcining system of PC kiln process lines，the respective treatments and the measures necessary to avoid blockages are mainly introduced in the article.Key word: 一、前言带悬浮预热器窑是由一组悬浮式生料预热器和干法短窑(L/D 20)组合而成，简称只SP窑。悬浮式预热器又分为立筒预热器和旋风预热器。立筒预热器的热回收效果不及旋风预热器，但它以结构简单，操作可靠，对原料适应性强，投资较省为特点。旋风预热器除了具有较好的预热效果外，还具有较好的分离效果。由于预热器多次堵塞，迫使经常停窑严重影响水泥的产量和质量。在堵塞后捅料的时候又极不安全，多次发生职工烧伤事故，针对当时情况，我厂在入窑生料、看火操作、风煤配合等方面进行了分析，制定了一系列措施之后，至今预热器很少发生堵塞，现就我厂的实际经验谈谈预热器堵塞的原因和防堵措施。一、堵塞的时间和部位 预分解系统中，由于热力和物理化学作用在系统的局部造成物料结皮、堆积而使料流停滞，造成堵塞。 1.堵塞的时间堵塞大部分发生在投料后不久、窑操作不正常、热工制度不稳、系统事故较多、开停窑较频繁时。这时由于风和料配合不当，忽大忽小，煤粉燃烧不完全及其它原因，很容易造成预分解系统堵塞。 2.堵塞的部位预分解系统内很多部位都可能发生堵塞，但主要发生在窑尾烟室下斜坡路缩口以及分解炉上面的最下一级旋风筒锥体和最下两级旋风筒内。各级下料管及翻板阀内堵塞，若发现不及时，有时能从下料管堵到预热器锥体，甚至整个旋风筒。分解炉及其斜坡、连接管道、变径管等处也很容易因料流不畅造成堵塞。 二、堵塞的原因 造成预分解系统堵塞的因素很多也很复杂，因而必须从工艺、原燃料、热力和物化作用、人的责任心及操作手段等几方面认真细致地分析研究。对每次堵塞的前兆都应详细记录，经过分析、研究找出原因，为以后生产中防止堵塞和出现堵塞时应采取的措施提供重要依据。 （一）结皮造成的堵塞结皮是高温物料在烟室、上升管道、旋风筒锥体内壁上粘结的一层层硬皮，严重的地方呈圈状缩口，阻碍物料的正常运行。随粘结的接连发生，使结皮层数和厚度逐渐增加，进而影响窑内通风，改变了预热器内物料和气流的运行速度及方向，最后因结皮严重而导致堵塞。1.局部温度过高造成的结皮堵塞预分解系统温度过高而导致结皮的因素较多，其中最主要的因素是由于料量忽大忽小、煤粉在窑内和分解炉内燃烧不完全跑到预热器内二次燃烧、系统操作不稳定等造成预分解系统局部温度过高，构成粘聚性物质，粘附在预热器系统的内壁上而形成结皮。在点火初期，由于煤粉在窑和分解炉内燃烧不完全，一部分跑到预热器内附在锥体和下料管壁上，当温度升高时，煤粉着火形成局部高温。导致煤粉进入预热器内的渠道有三：其一是由分解炉至末级旋风筒，再由上升管道上移；其次是由分解炉经次末级旋风筒下料管失灵的翻板阀上窜；其三是因窑内煤粉燃烧不完全，被带至窑尾和窑尾废气一起进入预热器内。这种不完全燃烧煤粉煤灰的掺入，能降低粘附温度，再加上局部高温很容易形成高温结皮堵塞。片面强调提高入窑分解率以降低窑的热负荷，可导致分解炉用煤量过大，造成炉内温度过高，甚至物料出现液相，特别对于旋流式炉例如RSP的旋流室可因炉内物料切线运动速度较快，离心力较大，很容易造成熔融物粘附在炉壁上，形成炉内结皮；过量的煤粉在炉内来不及完全燃烧时，可被带至末级旋风筒内形成二次燃烧，导致末级旋风筒锥体及下料管局部温度过高，易结皮堵塞。喂料量忽大忽小时，很容易打乱预热器、分解炉和窑的正常工作。加以操作控制滞后，有时加减煤不及时，跟不上喂料量的变化，甚至出现短期断料时也不能及时减煤。因此很容易因料小出现系统温度过高而造成结皮堵塞。2.有害元素及回灰造成的结皮堵塞当原、燃料中的钾、钠、氯、硫含量高肘，大量的碱便会从烧成带挥发出来进入气相。碱在气相中与氯和二氧化硫等发生反应，随气流至预分解系统，温度降低后，以硫酸盐或氯化物的形态冷凝在原料上。在K2SO4+Na2SO4+CaSO4混合物中，在较低温度下(800左右)即可出现熔融相，造成固体颗粒的固结。它们通过多次挥发，循环富集，加剧了在高温时挥发、在低温时凝聚的过程。这些凝下来的物料粘附在预热器、分解炉及联接管道内形成结皮，若处理不及时，继续循环粘附，将导致预分解系统结皮堵塞。 电收尘器、增湿塔收集下来的物料含有较多已高温物化反应的料粉，有害杂质较多，处理不当，也易导致结皮。 (二)漏风造成的堵塞预分解系统的漏风是预分解窑的一大克星，系统漏风不仅能够降低旋风筒分离效率，增加热耗，而且还是造成预热器系统堵塞的一个重要原因。预热器系统的漏风可分为内漏风和外漏风。1.内漏风造成的堵塞当旋风筒的排灰阀(也称锁风阀)因烧坏或失灵时，下一级旋风筒的热气流会经过下料管通过排灰阀漏入上一级旋风筒内。这种通过下料管排灰阀由下一级旋风筒漏入上一级旋风筒的漏风称为内漏风。它不但能降低旋风筒分离效率，增加循环负荷，也是短路、塌料、堵塞的原因之一。这是因为：下一级气体从下料管内经过时，会使预热器收集下来的物料重新上升，在预热器内造成循环。由于下料口处风速较高(达40米/秒)，气流浮力较大，没有相当数量的料子就不会向下沉落。一旦料子收集得过多具备了沉落的条件，便是一大股物料经过排灰阀落下，造成下料不均，分散状态不好，易使下料管堵塞(因下料管内径较小)，若处理不及时，将堵至预热器锥体，且清堵相当困难。2.外漏风造成的堵塞所谓外漏风是指从预分解系统外，漏入预热器内的冷空气。它主要是从各级旋风筒的检查门、下料管排灰阀轴、各连接管道的法兰、预热器顶盖和各测量点等处漏入。以从预热器检查门、锥体底部法兰及下料口处的法兰漏风影响最大。旋风预热器内气流运动复杂，加上粉体粒度分布宽，使其物料运动情况更加复杂。若预分解系统密封不好，漏入冷风，将影响物料在预热器内的运动轨迹，可能造成物料在下料口处堆积，导致堵塞。 在预热器锥体底部及下料口处负压较大，容易产生严重的漏风，而该处气体和物料的旋流随远离进风口而逐渐减弱，很容易受漏风的干扰，使已经与气流分离的物料产生较大的逆向飞扬，导致分离效果恶化。漏风严重时，几乎整个预热器锥体部分全部是这种“蓬起”的状态，只有极少一部分物料能排入旋风筒下面的集灰斗内，因而容易导致堵塞。此外，当燃料有不完全燃烧时如与漏风中的O2化合，重新燃烧，发生局部高温结皮，或漏入冷风、降低温度，致结皮塌落而卡死下料管或排灰阀，均可造成堵塞。 (三)机械故障造成的堵塞 堵塞的另一类原因是外来异物机械性堵塞。如：预分解系统的检查门砖镶砌不牢垮落；旋风筒顶盖、分解炉顶盖及内筒衬料剥落；旋风筒内筒或撒料板烧坏掉下；排灰阀板烧坏或转动不灵；检修时有耐火砖或钢铁件等落入预热器内未清理出来等。这些异物在开窑后或生产中容易堵塞下料管或锥体，造成预热器的机械堵塞。有两种性质的掉砖：其一是在开窑前关闭检查门用砖封闭时不小心，或是在打开检查门处理堵塞时不慎，致砖掉入预热器内，或因检查门封闭不严，砌砖不牢，有时负压较大将砖吸入预热器内；其二是在正常生产中发生的衬料剥落或掉砖。剥落掉砖的部位通常是预热器平行管道的分料墙、进出口管道和站墙，预热器顶盖及内筒衬料等处。其主要原因有系统热工制度不稳、冷热交替较频繁；未留好膨胀缝；顶盖漏风；内筒受高温变形导致内衬开裂或在处理结皮时导致内衬同物料结皮一起落入预热器内。旋风筒掉内筒被烧损后剩下的残片也能造成预热器机械堵塞。当该级旋风筒是并列两个时，若其中一个内筒烧扁，通过该筒的风和料减少，造成风料分布不均，则并列的另一个旋风筒通过的风和料就相应增大，并因此易导致堵塞。掉内筒造成堵塞主要发生在最末两级旋风筒，以末级最为严重。此外，排灰阀本身结构不好，高温变形，配重不当，转动不灵有时也会发生机械性卡死进而堵死下料管。 (四)操作不当造成的堵塞 由于操作工对预分解窑的工艺及操作特点不熟悉、不熟练、责任心不强或未遵守操作规程，可因操作不当或失误而造成堵塞。1.投料不及时当分解炉点火燃料已正常燃烧，达到投料温度(900)时，一定要及时投料，否则易造成因预分解系统温度超高而结皮堵塞。2.下料量与窑速不同步 当窑运转不正常，热工制度不稳，需慢转窑时，若减料不及时，很容易因喂料量与窑速不同步，造成物料在窑尾烟室堆积，这时即使回转窑仍在运转，但堆积在窑尾的物料不能够很快地输送出去，易在烟室与窑连接处形成棚料现象，造成烟室及上一级预热器堵塞。3.排风量过大或过小当排风量过大时，固气比降低，气流温度升高，易形成由疏松到坚实的层状覆盖物，造成结皮堵塞。当排风量过小时，风速降低，难以使料团冲散，易形成塌料堵塞，或水平管道堵塞。4.窑、炉风量分配比例不当由于岗位工对窑尾缩口闸板开度和入分解炉三次风闸板开度调节不当，导致窑、炉风量分配不合理，若窑尾缩口或分解炉入口风速过低或过高，容易造成物料在预分解系统内结皮、棚料或塌料，堆积堵塞。5.开停窑时排风量过小因故需止料停窑时，排风量不能大幅度减小，若大幅度减小，易造成物料因风速过低沉积在水平管道内。重新开窑投料时，开始排风量也小，堆积在水平管道内的物料不能被顺利地带走，随着下料量的不断增加，堆积的物料越来越多，严重时导致堵塞。6.窑炉操作不协调 回转窑和分解炉的操作不能前后兼顾，片面强调窑内通风或系统负压，两者协调不好，很容易造成高温结皮、积料、棚料、塌料堵塞预热器。7.风煤配和不好，煤粉不能充分燃烧当煤粉粗、或潮湿、或风小煤多时，造成煤粉在回转窑烧成带不能完全燃烧。这样，没有完全燃烧的煤粉被热烟气带到预热带中继续燃烧，使得预热器中热烟气温度显著升高，同样可以使生料提前出现液相而形成结皮堵塞。8.锁风阀翻板破损当锁风阀配重锤过轻，不锁风，物料预热效果不好，易使窑速打不起来，严重时造成满窑生料。当出现这种情况时，操作上被迫减小喂料，导致预热器内出现堵塞。8.岗位工责任心不强有时由于预热器的自动吹风及温度、压力仪表失灵，岗位工未能手动喷吹并定时巡回检查、活动各级排灰阀。当预热器出现异常时，未能及时发现和处理，导致系统堵塞。 (五)设计不合理易造成的堵塞系统工艺设计要为正常生产创造有利条件，某些部位设计不合理，将造成先天不足易发生堵塞。例如： 预热器系统水平连接管道过长或连接管道角度过小；各级预热器的进风口高宽比较小；预热器锥体的角度较小；预热器内筒过长；预热器砌内衬时，锥体底部留有容积仓；电收尘器及增湿塔回灰不能均匀地掺入新鲜生料等。 三、防止堵塞的措施 1.开窑前系统检查预热器系统检修完毕后，一定要对系统进行认真仔细的全面检查，并将各管道内清理干净。检查预热器内衬是否完好、牢固。开窑前，应逐级检查排灰阀，转动是否灵活有无卡死或损坏。需要时进行配重调整，防止过重或过轻，造成机械转动不灵或封闭不好产生内漏风。调整配重时，应用手用力将排灰阀杆按到最低位置(即关闭时)然后放手，排灰阀应能自动回复一段位置。正常生产时如排灰阀能微微颤动，即为配重较合理。 2.系统密封开窑前应将所有检查门、法兰、测孔、各排灰阀轴等处封闭严实，防止外漏风。在处理堵塞后，不能图省事而忽视检查门的密封。检查门密封时应先用耐火砖在门内封死，然后关闭检查门用新鲜生料掺水玻璃将所有缝隙封严。 3.稳定操作、加强责任心 加强放料工的责任心，保证供料均匀，充足，严禁断料。每当开窑后温度逐渐上升，投料前后一段时间，应勤活动各处排灰阀，开动吹风装置以防棚料。 正常生产时，应严格按照各项规章制度和操作规程操作，保持温度压力合理分布，加强操作责任心，前后兼顾，密切协调，加减料要及时，风煤料要合理配合，喂料量与窑速要同步。因缺料或其它原因被迫减料时，排风不要大幅度减下来，防止因用风小而形成积料。要求岗位工要勤检查、勤联系、勤观察、勤活动。 4.提高原、燃料质量严把配料关，若生料成分发生波动，应及时调整配料，控制三个率值的大小。应保证原、燃料成分均匀稳定，搭配合理。首先应限制原、燃料中有害成分的含量。我厂要求生料中碱含量(Na2O+K2O)1.5%，氯(Cl-)含量0.02%，硫碱比控制在0.85左右，燃料中硫(S)含量3.0%。为了解决碱氯硫等有害成分的循环富集所造成的结皮堵塞及熟料质量下降，首先必须注重，当原燃料资源受到限制，有害成分含量超过允许限度时，必须在设计集生产中采取相应的防止黏结堵塞措施。国外部分公司生料堆中碱氯硫等有害成分含量规定见表1，超过规定的采取旁路通风措施。旁路通风量可根据原燃料情况，通过计算确定。由于旁路通风装置要增大基建投资，并且每1%旁路通风量约增大熟料热耗1721kJkg熟料，故一般放风量不超过25%，超过25%时其作用相对降低。一般放风量为3%10%。 表1 国外部分公司生料堆中碱氯硫等有害成分含量鉴定公司R2O%Cl-%S%硫碱比丹麦史密斯1.00.0151德国洪堡1.00.0153德国伯力休斯1.20.011.3日本川崎1.50.02日本三菱1.50.015英国兰圈1.00.022罗马尼亚1.00.0150.8法国拉法基0.0151采取优化配料，调整熟料率值，保持液相量在2427%。建议熟料采用下列率值：KH=0.880.01，n=2.50.1，P=1.50.1，即两高一中配料方案，使得烧成物料软而不粘，硬而不散。提高煤粉质量是防止煤粉燃烧不完全造成结皮堵塞的一项措施。所谓提高煤粉