RSP窑预分解系统的问题分析及改进措施

1、RSP窑预分解系统的问题分析及改进措施 我厂1号RSP窑经过6年多的运转，系统耐火材料呈现出不同程度的磨损、烧坏现象。SB室下部掉砖，进而壳体烧损；SC室用风不良，导致边壁物料保护层不均衡，局部衬砖磨损严重；斜烟道及鹅颈管侧墙衬砖垮落，由于鹅颈管结构缺陷，经常结皮和堆料；MC室断面物料分布不均，物料稀相区炉壁烧损，直至筒体严重变形；因窑尾缩口处风速低，喷腾能力减弱而塌料；高温级旋风筒分离效率低，导致物料大量返回，内循环增加等。本文依据热工标定结果，对该预分解系统出现的问题进行分析，并提出改进措施。 1RSP窑系统工况分析 热工标定主要参数对比见表1、表2，窑尾高温区工艺流程见图1。 表1 预热

2、预分解系统温度变化 时间 窑尾烟室 SC出口 MC出口 C5进口 C5出口 C5下料管 C4下料管 三次风温 1997 1 055 1 011 868 875 680 2001 1 121 948 902 880 808 750 671 600 表2 RSP炉的分解进程变化 时间 C4下料管 SC室出口 MC室出口 C5进口 C5下料管 1997 14.1 43.2 83.9 92.4 93.7 200108 22.3 38.8 79.3 86.5 88.7 200111 22.6 43.4 85.8 93.2 93.4 注：1997年数据为南京化工大学硅酸地方国营工程研究所的热工标定结果，S

3、C室出口指斜烟道出C5进口等同于鹅颈管出口。图1窑尾高温区工艺流程 1.1三次风温度及其对SC室工况的影响 由表1可见，三次风温度和入炉生料温度分别只有600和671。入炉生料温度低主要是由于C4锥体及下料管增开人孔门较多，外漏风量和散热损失增加引起的，通过加强管理，隔热堵漏后完全可以解决；三次风温度目前基本稳定在560580，提高的余地很小。其原因是:我厂采用单筒冷却机，经过多年的运转，内部装置所遭受的磨损和腐蚀不断加剧，而且增加了砌筑耐火砖的长度，熟料停留时间短(约为30min)，出机熟料温度高(290)，使热效率本身就不高的单筒冷却机热回收率进一步降低(1997年热工标定结果为56.6%

4、)。 三次风温度是影响分解率和燃尽率的重要因素。较低的三次风温度导致炉内煤粉着火速度减慢，形成滞后燃烧，特别是SC室内煤粉是在纯助燃空气中燃烧，助燃空气的温度在很大程度上决定了煤粉燃尽率，三次风温度低，即使分解炉多加煤，SC室内温度也不会高，反而会加剧煤粉滞后燃烧。从表1和表2可以看出，SC室生料出口温度和分解率分别是948和43.4%，结合入炉生料表观分解率已达22.6%的实际情况，说明SC室内的分解反应极低，煤粉燃烧状况不理想。 1.2MC室及其鹅颈管 由于SC室内煤粉燃尽率及物料分解率低，使得绝大部分的燃烧及分解反应在MC室内进行，进而加重MC室及鹅颈管的燃烧负荷，致使MC室炉壁烧损。

5、从总体而言，MC室A侧衬料烧损较轻，残存耐火砖厚度普遍在5070mm，而B侧耐火砖残存厚度仅有4050mm，多处有烧蚀掉砖(图2中的a、b两点)，且掉砖在托砖板上下两侧，托砖板烧损表现为B侧的近半圈严重烧损，而越靠近A侧(进料端)损坏程度越轻。从以上现象可初步断定，由于托砖板表露于高温热气中，将其热量传给筒体，筒体受热膨胀，硅钙板与之脱离，顶垮耐火衬料。再结合炉内壁温度的检测结果，A、B两侧的炉壁温度分别为830和864，证明了A、B两侧所承受的热负荷不均衡，B侧物料浓度低、热负荷高，致使炉壁烧损较A侧严重。 图2MC室及鹅颈管结构 鹅颈管的结构缺陷是RSP窑系统的最大不足，设计的意图是在不增

6、加预热器框架高度的前提下尽可能地延长MC室与C5级的连接段，增加物料在炉内的停留时间。但预热器呈2-1-1-2-1布置，2个C4筒挡住了MC室上升的空间，同时需避开横梁的阻挡，鹅颈管实际结构如图2所示，形成先拐弯后倾斜(60°)过渡，如此导致后果有: 1)因MC室出口变径拐弯，且温度较高(902)，常常引起结皮，每次停窑检修都需要清理。 2)结皮形成缩口，使炉内阻力增大，阻碍MC室内料气的流通，增大了物料在炉内的返混度，直接引起MC室内单位容积物料负荷的增加，当达到一定程度时，物料由窑尾缩口处直接“短路”入窑。返混度的增加，降低了炉内风速，颗粒与气流间的速度差减小，不利于传热和物质的

7、扩散以及燃烧、分解的进行。 3)斜坡段堆料，尤其在投料初期系统内气料比大，断面风速较低，部分生料易在斜坡段失速沉降堆积，当拉风投料、喂料量大幅波动、系统气流量或压力发生变化时，原沉积的物料被触动滑落造成塌料。 1.3C5级旋风筒的效率分析 C5级旋风筒进口温度稳定在约880时，入窑物料温度仅750，比正常理论温度降低了近100，出口气体温度也只有808，这充分说明C5级旋风筒散热损失及外漏风比较严重。外漏风主要集中在锥体及下料管部位，生产中经常将锥体及下料管捅灰孔打开，预热器系统中有60%以上堵塞现象发生在该部位，为便于清堵，我们根据堵塞的多发点，先后开了4个人孔门，提高了清堵效率，但也带来了

8、不容忽视的负面影响:外漏风导致热效率急剧下降，入窑物料温度仅为750，不利于快速烧成；开孔无法保证筒体内壁光滑，物料滞留粘结，最终形成堵料；由于所开人孔门没有严格的隔热措施，散热损失进一步加大。从表2可知，C4下料管内物料表观分解率已从14.1%增加到22.6%，这只能靠C5级旋风筒内的物料大量返混来实现。由于C5级内筒经常烧掉，1998年将内筒拆除，分离效率下降了许多。 2窑尾烟室及缩口的改造 1号窑缩口尺寸先后采用过1.40m×1.40m、1.20m×1.40m和1.10m×1.10m等多个截面尺寸，使用效果均不理想。由于经常使用压缩空气清吹结皮，内部截面积变

9、得无规则，动力损失增加，导致缩口风速下降。2001年8月停窑检修时，测量缩口尺寸为1.36m×1.40m，比预设截面增大了许多，而窑尾烟室则因结皮层的长期累积，有效通风面积大幅度变小，实测通风截面积仅为2.03m×1.53m(窑轴向的烟室捅灰孔已于1998年被封死，主要目的是为了减少漏风引起的冷凝结皮，同时增加内壁浇注料整体牢固性)。随着烟室有效面积的减小，缩口的喷射效应降低，加之在生产中缩口断面的逐渐变大，使窑系统缩口处风速偏低，MC室内形成的喷射能力减弱，物料无法及时排出，加剧了MC室内物料的返混度。当MC室内物料负荷增至一定程度后整体或局部“短路”入窑，形成塌料。发生

10、塌料后，减料降窑速，系统步入恶性循环中，长时间停留在低产阶段。 改造时，考虑原有浇注料损坏严重，凸凹不平而影响气流畅通，故将其全部打掉重新浇注，保证浇注料整体的牢固性和密闭性，避免分层脱裂。为确保窑尾烟室有效通风面积，严格按原设计的有效尺寸来控制HN-13NL耐碱浇注料及100mm耐高温硅酸钙绝热板(简称硅钙板)的总体厚度。由于缩口部位施工空间狭窄，对浇注质量有较大影响，因此在保证衬料质量的同时也考虑浇注料的施工性能，选用的莫来石质浇注料要有较好的保温性能、良好的施工性能(施工加水量仅为7%8%)和流动性，同时又具有较高的机械强度和使用温度(1400)。 分析历次使用的缩口截面积情况，确定截面

11、积为1.44m2，具体结构尺寸见图3，并将四角浇注成圆弧过渡形式，从而有利于喷射和旋流效应，使气流在断面较均匀地分布和减少死角，有利于提高浇注墙体的稳定性和耐久性。窑尾斜坡耐火砖仍选用X-17型抗剥落高铝砖。该砖的耐火及耐磨性完全能满足窑尾工况的要求。 图3缩口改造结构尺寸 停窑检查时发现的局部“抽签”现象，主要原因是经常使用高压空气清理结皮积料和施工质量不过关，“抽签”部位正是平时清理的主要受力点。因此，此次检修时我们设专人负责全程监督，注意避免出现台阶和膨胀缝的留设。缩短下料“溜子”长度，并尽可能的倾斜，大大减少下料斜坡堆料的现象。改造后系统压力变化见表3。 表3 缩口改造前后系统压力变化

12、 Pa 时间 高温风机进口 窑头 窑尾 RSP炉出口 预热器出口 备注 改造前 4 560 20 125 950 4 100 投料量及系统总风量不变 改造后 4 990 82 204 1 355 4 660 根据1号窑预热预分解系统的匹配及地处高海拔地区，正常运行时适当提高空气过剩系数，阻力比平原地区同类型窑有较大幅度的提高。生产经验数据表明，完成设计产量时系统总压降低于4600Pa，高温风机进口压力低于4850Pa，被认为是不正常的，无法保证各管道内的物料悬浮良好，更不可避免在局部发生物料“短路”。从表3可见，改造后的系统压力趋于合理。 3调整三次风匹配，改善SC室流场 3.1问题分析 分解

13、炉着火不良，煤粉预燃效果差，火焰燃烧区较长，从而导致操作中控制不住分解炉出口温度(即C5进口温度)。为提高入窑物料温度，保证分解率，只有将分解炉出口温度稳定在880910，窑系统热工制度才能基本稳定，但C5、C4出现了频繁的烧结堵塞。当分解炉出口温度下跌至865以下时，物料流速快，窑内煅烧特别吃力，865时取样测定入窑物料表观分解率仅为82.6%。分析以上现象得知，分解炉内煤粉存在严重的“后燃”现象，有不少煤粉跑至鹅颈管乃至C5级旋风筒内继续燃烧，形成炉出口及C4进口温度过高而炉内部热力强度并不高的温度“倒挂”现象。根据生产经验数据，C4进口与C5进口温降应在100120之间，但当时的温降仅为

14、8090，这也证明了温度“倒挂”和物料“返混”现象的存在。SC室边壁烧蚀情况见图4。图4炉壁烧蚀部位C4A生料进入SC室后由于携带风速不足，直落一段距离，同时借助B路风的旋流效应才作旋转运动，失去了对该侧炉壁的保护作用，形成稀相区，致使该部位温度相对过高而烧蚀。从现场观察的情况，A路风携带物料的能力不足，存在物料下冲现象。3.2问题的解决 1)增大三次风量。在改造过缩口通风截面之后，将三次风阀开度由原来的20%30%开至50%70%，入炉风速明显提高，C4A物料下冲现象基本消除。此后却加剧了A、B两路风的严重不平衡度，通过现场测压仪发现两侧风压分别达168Pa和290Pa，且炉内着火未有明显改

15、观，“后燃”依然存在。 2)调节预燃风。将SB阀开到80%85%，使入SB室的三次风达12%左右，加之三次风总量的增大，其问题基本得以解决，入SC室A路和B路(预燃风从B路抽取)压力分别为-208Pa和-223Pa，两侧的风量、风速基本上趋于平衡。 4改进局部衬料 更换MC室耐火衬料时，各接口部位由原来的GT-16B耐碱浇注料改用HN-13NL高强耐碱浇注料，锚固件(钯钉)由“V”形改为“Y”形，表面裹一层12mm厚的黑胶布；硅钙板与筒体之间采用PA-80高强高温粘结剂，该粘结剂具有粘度高(30%35%)、密度大(1.441.60t/m3)、固体含量高(>50%)等优点，也可用其填补筒体变形处。分解炉内衬设计时多采用耐火砖，但由于小型预分解窑系统工况容易波动，开停窑频繁，砖衬表面骤冷骤热次数增多，掉砖现象严重，与之匹配的分解炉断面较小，斜烟道、鹅颈管等连接过渡管道尤其突出。凡是掉砖部位，都改打浇注料，避免了因烟气冲刷、受热等导致掉砖。5体会 1)RSP窑分解系统出现的问题仅靠操作调节是无法彻底解决的，必须从结构上作适当的改进，如将斜