投料初期預(yù)分解系統(tǒng)堵塞的原因和預(yù)防措施
0 引言
河南省第一條5000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線于2005年4月在我公司建成并投產(chǎn),至今生產(chǎn)狀況較好。在試生產(chǎn)階段,因?yàn)橄到y(tǒng)和設(shè)備的不正常,多次開、?;剞D(zhuǎn)窯,曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次投料初期預(yù)熱器系統(tǒng)堵塞現(xiàn)象,處理起來(lái)既費(fèi)時(shí)又不安全。對(duì)于預(yù)防和處理堵塞這一問(wèn)題,業(yè)界有過(guò)很多論述,但對(duì)于具體的操作很少有詳細(xì)的指導(dǎo)。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的操作,本人作以下淺析。
1 堵塞的部位
預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)很多部位都可能發(fā)生堵塞,但主要發(fā)生在旋風(fēng)筒錐體、各級(jí)下料管及翻板閥處。若發(fā)現(xiàn)不及時(shí),有時(shí)能從下料管堵到預(yù)熱器錐體,甚至整個(gè)旋風(fēng)筒,而分解爐、煙室斜坡、連接管道、變徑管等處有時(shí)也容易因料流不暢造成堵塞。
2 堵塞的原因及預(yù)防措施
造成預(yù)分解系統(tǒng)堵塞的因素很多也很復(fù)雜,因而必須從工藝、原燃料、熱力和物化作用、責(zé)任心及操作手段等幾方面認(rèn)真細(xì)致地分析研究。對(duì)每次堵塞的前兆都應(yīng)仔細(xì)分析,并找出原因,為以后生產(chǎn)中防止堵塞和出現(xiàn)堵塞時(shí)應(yīng)采取的措施提供依據(jù)。
2.1 投料溫度控制不當(dāng)引起的堵塞
在投料初期系統(tǒng)溫度相對(duì)較低,操作員往往擔(dān)心會(huì)跑生料,從而把分解爐溫度控制得稍高于正常生產(chǎn)中的溫度(910℃左右),理論上分解爐出口溫度控制在870~890℃,這已為堵塞埋下了隱患。分析成因有以下幾方面:
(1)溫度分布的影響。在投料時(shí),當(dāng)高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)后,給料和給煤的時(shí)間如果把握得不好,在第一股料入分解爐之前,尾煤先到達(dá),則高溫預(yù)先出現(xiàn),加上剛投料三次風(fēng)溫偏低,煤粉燃燒不完全,在爐內(nèi)燃燒時(shí)間滯后,而此時(shí)單位體積內(nèi)物料濃度較低,風(fēng)速快,煤粉和物料在分解爐內(nèi)停留時(shí)間較短,真正的燃燒已經(jīng)延入C5筒內(nèi)進(jìn)行。如果分解爐出口溫度在890℃以上,則C5筒出口溫度則會(huì)高于900℃。高溫在C5筒內(nèi)出現(xiàn),再加上物料少,局部高溫、液相的出現(xiàn),就有產(chǎn)生堵塞的可能。
(2)硫、堿循環(huán)的影響。在投料之前的停窯中,如果正常停窯,在止料后,一般頭煤都要燒15~20 min,以便燒住最后一股料,避免再次開窯時(shí)對(duì)升溫的影響。如果非正常停窯,以后的烘窯時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。眾所周知,正常生產(chǎn)中硫、堿都會(huì)在窯和預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)達(dá)到一定的平衡后被廢氣帶走。當(dāng)停窯時(shí),系統(tǒng)溫度發(fā)生變化,這一平衡將會(huì)破壞。通過(guò)多次揮發(fā),循環(huán)富集,它們?cè)诟邷貢r(shí)揮發(fā)、在低溫時(shí)凝聚更為劇烈。硫堿在700℃左右凝結(jié),而停窯后各級(jí)溫度都會(huì)下降,凝點(diǎn)已移入C5筒,止料后,不會(huì)有物料將其帶入窯內(nèi)。加上停窯時(shí)的頭煤燃燒,而后的烘窯升溫階段長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí),隨著溫度的升高,原存于窯內(nèi)物料,窯襯中的硫、堿隨著轉(zhuǎn)窯所揚(yáng)起的粉塵進(jìn)入預(yù)熱器,集中在C5筒內(nèi),慢慢凝結(jié)在下料管道或邊壁。在隨后的投料中,前幾分鐘的物料在高濃度的硫、堿環(huán)境中,一旦高溫出現(xiàn),很容易出現(xiàn)液相,這些凝下來(lái)的物料粘附在預(yù)熱器、分解爐及聯(lián)接管道內(nèi)形成結(jié)皮,若處理不及時(shí),繼續(xù)循環(huán)粘附,將導(dǎo)致預(yù)分解系統(tǒng)結(jié)皮堵塞。這就為投料初期堵塞提供了條件。
(3)烘窯升溫階段的影響。在升溫階段,由于窯前溫度較低,火焰不穩(wěn)定,拉得較長(zhǎng),特別是后半階段煙室溫度已很高,但窯內(nèi)整體溫度還是很低,沒達(dá)到投料的條件。在此階段,操作員往往擔(dān)心火滅,影響穩(wěn)定性,因此翻窯的次數(shù)少,間隔時(shí)間較長(zhǎng),以此來(lái)穩(wěn)住火焰,但這樣反而得不償失。由于煤粉往后燃燒,煙室及預(yù)熱器下級(jí)溫度偏高,并有部分不完全燃燒的煤粉沉積在下料管中,當(dāng)拉風(fēng)投料后煤粉重新燃燒,再加上系統(tǒng)的高溫,容易形成堵料。所以在烘窯階段,當(dāng)煙室溫度達(dá)到800℃左右時(shí),完全可以輔傳連續(xù)轉(zhuǎn)窯,不必?fù)?dān)心火焰熄滅,煤粉必須要經(jīng)過(guò)爆燃這一階段之后火焰才能慢慢穩(wěn)定下來(lái)。隨著物料的翻滾并吸取熱量往窯前運(yùn)動(dòng),可以起到提升窯前溫度的作用,有利于煤粉的燃燒,從而形成良性循環(huán),抑制住尾溫的過(guò)快增長(zhǎng),整體上提升全窯的溫度,再者也可以起到保護(hù)窯襯的作用。
(4)在烘窯的后一階段,應(yīng)多次啟動(dòng)預(yù)熱器系統(tǒng)空氣炮,最好投料前重新吹掃一下各級(jí)錐體及下料管。另外,在后階段應(yīng)注意觀察分解爐出口溫度、C5筒出口溫度和C5筒錐體溫度,原則上C5筒出口溫度偏低于分解爐出口溫度,C5筒溫度不能出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象,特別是在窯頭火焰基本穩(wěn)定的情況下。如出現(xiàn)上述現(xiàn)象,應(yīng)該判斷是氧含量不足,出現(xiàn)滯后燃燒現(xiàn)象,因?yàn)殡S著頭煤的不斷增加,一次風(fēng)所提供的氧氣已不能滿足燃燒所需,此時(shí)應(yīng)適當(dāng)把篦冷機(jī)一室風(fēng)機(jī)開啟,調(diào)整適當(dāng)?shù)拈y門開度,上述現(xiàn)象基本可以消除。
2.2 內(nèi)漏風(fēng)引起的堵塞
由于翻板閥鎖風(fēng)不好形成內(nèi)漏風(fēng),投料時(shí)第一股料下來(lái)之后,由于物料濃度相對(duì)較低,需在筒內(nèi)循環(huán)到一定濃度后才能沖開翻板閥,而內(nèi)漏風(fēng)無(wú)形中又增加了一定的阻力,這樣容易形成塌料,物料間歇性的一股一股下來(lái),如果排料不暢,很容易形成堵塞。針對(duì)以上情況,操作上應(yīng)采取相應(yīng)的措施。
(1)內(nèi)漏風(fēng)造成的堵塞。當(dāng)旋風(fēng)筒的排灰閥(也稱鎖風(fēng)閥)因燒壞或失靈時(shí),下一級(jí)旋風(fēng)筒的熱氣流會(huì)經(jīng)過(guò)下料管通過(guò)排灰閥漏入上一級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)。這種通過(guò)下料管排灰閥由下一級(jí)旋風(fēng)筒漏入上一級(jí)旋風(fēng)筒的漏風(fēng)稱為內(nèi)漏風(fēng)。它不但能降低旋風(fēng)筒分離效率,增加循環(huán)負(fù)荷,也是短路、塌料、堵塞的原因之一。這是因?yàn)椋合乱患?jí)氣體從下料管內(nèi)經(jīng)過(guò)時(shí),會(huì)使預(yù)熱器收集下來(lái)的物料重新上升,在預(yù)熱器內(nèi)造成循環(huán)。由于下料口處風(fēng)速高達(dá)40 m/s,氣流浮力較大,沒有相當(dāng)數(shù)量的物料就不會(huì)向下沉落。一旦物料收集得過(guò)多具備了沉落的條件,便有一大股物料經(jīng)過(guò)排灰閥落下,造成下料不均,分散狀態(tài)不好,加上料管內(nèi)徑較小,更容易使下料管堵塞,若處理不及時(shí),將堵至預(yù)熱器錐體,且清堵相當(dāng)困難。
(2)投料時(shí)不要過(guò)多加入尾煤。由于投料前幾分鐘分解爐內(nèi)物料濃度較低,一旦發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)高時(shí)再減尾煤,時(shí)間滯后,已來(lái)不及,危險(xiǎn)性很大。因此分解爐出口溫度控制在870~880℃已差不多,當(dāng)料流穩(wěn)定后再慢慢往890℃上靠近,不必?fù)?dān)心尾煤著不了火而馬上大幅度升溫,實(shí)踐證明只要溫度在700~750℃左右尾煤都能保證著火。再者剛開始也沒多少料下來(lái),窯內(nèi)儲(chǔ)存的熱量完全可以滿足,塌生料的可能性很小。前面分析過(guò),如果溫度按正常生產(chǎn)中的參數(shù)來(lái)控制,由于硫、堿濃度及烘窯時(shí)部分煤粉的二次燃燒,液相出現(xiàn),容易堵塞。
(3)由于客觀原因,在內(nèi)漏風(fēng)不可避免的情況下,投料時(shí)拉風(fēng)一定要稍大。雖然拉風(fēng)大時(shí),剛開始會(huì)引起C5筒溫度稍高,但只要兼顧到位,就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,當(dāng)物料下來(lái)后溫度亦隨之下降。拉大風(fēng)可避免塌料的產(chǎn)生,同時(shí)篦冷機(jī)的風(fēng)量要根據(jù)窯頭負(fù)壓及時(shí)調(diào)整,以免第一股料在預(yù)熱器內(nèi)因風(fēng)量不足而引起塌料。剛開始投料量設(shè)定在正常產(chǎn)量的90%左右,以便第一股料有一定的沖力能沖開各級(jí)翻板閥及克服內(nèi)漏風(fēng)形成的阻力,當(dāng)料進(jìn)入窯內(nèi),就可以把投料量減到正常產(chǎn)量的45%左右,然后根據(jù)窯況逐步增加到正常投料量,這樣,也可以防止投料初期預(yù)熱器堵塞。其次高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)后,在開始前幾分鐘不能減風(fēng)。有的操作員在拉風(fēng)投料后,感覺拉風(fēng)好象過(guò)大,心里不踏實(shí),馬上減風(fēng),這樣容易引起系統(tǒng)風(fēng)量的改變,發(fā)生塌料現(xiàn)象。
2.3 外漏風(fēng)引起的堵塞
所謂外漏風(fēng)是指從預(yù)分解系統(tǒng)外漏入預(yù)熱器內(nèi)的冷空氣。它主要是從各級(jí)旋風(fēng)筒的檢查門、下料管排灰閥軸、各連接管道的法蘭、預(yù)熱器頂蓋和各測(cè)量點(diǎn)等處漏入。從預(yù)熱器檢查門、錐體底部法蘭及下料口處的法蘭漏風(fēng)影響最大。旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)復(fù)雜,若預(yù)分解系統(tǒng)密封不好,漏入冷風(fēng),將影響物料在預(yù)熱器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡,可能造成物料在下料口處堆積,導(dǎo)致堵塞。
2.4 機(jī)械故障造成的堵塞
堵塞的另一類原因是外來(lái)異物機(jī)械性堵塞。如:預(yù)分解系統(tǒng)的檢查門磚鑲砌不牢垮落;旋風(fēng)筒頂蓋、分解爐頂蓋及內(nèi)筒襯料剝落;旋風(fēng)筒內(nèi)筒或撒料板燒壞掉下;排灰閥板燒壞或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈;檢修時(shí)有耐火磚或鋼鐵件等落入預(yù)熱器內(nèi)未清理等。這些異物容易堵塞下料管或錐體,造成預(yù)熱器的機(jī)械堵塞。
(1)有兩種性質(zhì)的掉磚。一是在開窯前關(guān)閉檢查門用磚封閉時(shí)不小心,或是在打開檢查門處理堵塞時(shí)不慎,致使磚掉入預(yù)熱器內(nèi),或因檢查門封閉不嚴(yán),砌磚不牢,有時(shí)負(fù)壓較大將磚吸入預(yù)熱器內(nèi);二是在正常生產(chǎn)中發(fā)生的襯料剝落或掉磚。剝落掉磚的部位通常是預(yù)熱器平行管道的分料墻、進(jìn)出口管道和站墻,預(yù)熱器頂蓋及內(nèi)筒襯料等處。其主要原因有系統(tǒng)熱工制度不穩(wěn)、冷熱交替較頻繁;未留好膨脹縫;頂蓋漏風(fēng);內(nèi)筒受高溫變形導(dǎo)致內(nèi)襯開裂或在處理結(jié)皮時(shí)導(dǎo)致內(nèi)襯同物料結(jié)皮一起落入預(yù)熱器內(nèi)。
(2)旋風(fēng)筒內(nèi)筒被燒損后剩下的殘片也能造成預(yù)熱器機(jī)械堵塞。當(dāng)該級(jí)旋風(fēng)筒是并列兩個(gè)時(shí),若其中一個(gè)內(nèi)筒燒損,堵塞錐體、物料蓬架,通過(guò)該筒的風(fēng)量減少,造成系統(tǒng)風(fēng)量分布不均,并因此導(dǎo)致堵塞。掉內(nèi)筒造成堵塞主要發(fā)生在最末兩級(jí)旋風(fēng)筒,以末級(jí)最為嚴(yán)重。
(3)排灰閥本身結(jié)構(gòu)不好,高溫變形,配重不當(dāng),轉(zhuǎn)動(dòng)不靈有時(shí)也會(huì)發(fā)生機(jī)械性卡死,而堵死下料管。我們每次投料前都安排每一級(jí)預(yù)熱器有一個(gè)人監(jiān)管,一旦發(fā)現(xiàn)某處異常,及時(shí)安排人工開動(dòng)吹風(fēng)裝置吹堵或晃動(dòng)翻版閥,也是最行之有效的方法。
2.5 其它情況
開、停窯時(shí)排風(fēng)量過(guò)小需止料停窯時(shí),排風(fēng)量不能大幅度減小,若大幅度減小,易造成物料因風(fēng)速過(guò)低沉積在水平管道內(nèi)。重新開窯投料時(shí),開始排風(fēng)量也小,堆積在水平管道內(nèi)的物料不能被順利地帶走,隨著下料量的不斷增加,堆積的物料越來(lái)越多,嚴(yán)重時(shí)也可以導(dǎo)致堵塞。
3 結(jié)束語(yǔ)
導(dǎo)致預(yù)分解窯預(yù)分解系統(tǒng)堵塞的因素很多,所以要想避免,必須嚴(yán)格管理,強(qiáng)化操作,加強(qiáng)崗位工的責(zé)任心,搞好系統(tǒng)密封,穩(wěn)定系統(tǒng)的熱工制度。掌握規(guī)律,預(yù)防和處理好堵塞,保證預(yù)熱器和分解爐的正常工作,這對(duì)保證生產(chǎn)、設(shè)備和人身安全都有很重要的作用。
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