预分解窑系统常见故障分析与处理

1预分解窑系统常见故障分析与处理曲阜中联水泥有限公司张传行0.引言随着中国水泥工业产品结构调整，增长方式的转变，新型干法水泥生产技术已得到长足的发展。但是，进入“十二五”以来，水泥工业产能过剩的现实并没有改变，更加残酷的竞争还会出现。加强企业内部管理，提高设备完好运转率，充分发挥新型干法水泥的设备产能，降低生产成本，是永恒的主题；树立以“预知性维修和自主性维修”为手段，以“设备零故障运行”为目标的管理理念，实现“低成本、低消耗、高运转、高效益”的目标是摆在我们面前的新课题。新型干法窑是集“预热、分解、烧成”于一体的先进生产工艺，复杂的物理、化学反应过程集中在预分解窑系统，是水泥企业的“心脏”，因此分析预热器、分解炉、回转窑常见故障原因，找出解决措施，形成处理模式，是确保新型干法水泥生产“心脏”跳动得更轻松、更健康的有效方法。1预热器系统结皮堵塞1.1预热器系统结皮堵塞原因预热器结皮堵塞是新型干法水泥生产线常发生的一种工艺故障，表现出预热器通风不畅，上级预热器负压增大，而下一级预热器负压减小，形成明显的压力损失，导致下料不畅，严重时会堵塞预热器锥体，造成停料，被迫停窑处理，主要是发生在四级、五级预热器锥体，其主要形成过程是，被预热的生料温度过高，提前形成液相，粘附在预热器锥体部位，使下料不畅，其主要原因有几种：1.1.1预热器温度高窑尾控制的温度过高，窑分解炉喂煤量过大，会使预热器系统温度高于正常操作温度，如一般控制一级出口温度在320-340℃，若各级预热器温度升高，这是一种预热器结皮堵塞的潜在原因。1.1.2煤粉过粗煤粉细度应根据系统工艺参数进行制定细度指标，如果煤粉太粗，煤粉在窑及分解炉内燃烧不充分，产生还原气氛，煤粉随废气上移，在预热器内继续燃烧，使预热器的温度升高，要根据煤的工业分析和窑操作特点来确定。煤粉细度一般控制在0.08mm方孔2筛筛余小于8%，如某公司1000t/d的新型干法生产线，雨季煤湿，煤磨产量低，供不上窑用煤，为不停窑，将煤粉细度由10%放宽到15%，高时达到18-20%，煤粉燃烧不充分，造成窑尾温度高，预热器温度升高，常在4级、5级预热器出现结皮堵塞现象。1.1.3窑尾烟室温度过高窑尾烟室温度的高低是控制预热器系统很关键的参数，一般控制在1050℃左右，当煤粉湿或煤粉粗时，窑头喷入的煤粉在窑内烧成带燃烧不完全，会在窑尾继续燃烧，使火焰拉长，造成窑尾烟室温度升高，同时窑尾拉风过大，使窑内高温带火力分散，会使窑尾温度高。因此，应控制窑尾负压，一般在-250Pa左右。1.1.4生料下料量不稳定生料下料量的大小直接影响窑尾预热器系统温度的高低，当生料下料量偏小时，窑尾温度会直线上升；生料下料量小，废气中热量被生料吸收的少，废气温度会升高，特别是在刚开窑时，整个系统如果控制温度过高，入窑生料量相对又较少，生料温度很快升高，达到液相产生的温度，生料中的液相会粘附在五级下料管及预热器锥体部位。正常投入运行后要保持生料下料量的均匀稳定，对生料计量系统及生料仓下方的气动阀要经常进行检查，防止有杂物进入，造成调节不灵。1.1.5分解炉喂煤量不稳定窑尾喂煤量是影响分解炉及预热器温度的关键，窑头煤、尾煤的比例一般为40%比60%，但这不是绝对的，不同的情况，有不同的变化，如用钢渣、粉煤灰配料，生料中的部分成分已经高温煅烧，在入分解炉后，需分解的量相对变少，吸热相应的少，因此窑尾喂煤量相应减少，尾煤在58%左右，若用煤矸石代粘土配料，因含有部分热量，会在预热器系统中散发出来，分解炉喂煤量会更少。但是，工艺状况确定后，要根据生料下料量及生料的率值情况，稳定用煤量，计量要准确，每二月对煤计量进行校正，特别是在雨季，煤湿、煤粉下料不畅的情况下，会使煤粉下料量忽大忽小，窑尾预热器温度忽高忽低，容易产生结皮堵塞。1.1.6生料成分的波动生料成分的波动会引起熟料成分及液相含量的变化。因此，生料成分的均匀稳定，是生产运行安全稳定的前提，控制生料中各种成分的均匀稳定，特别是生料中各种微量元素如K2O、Na2O、Cl-、SO3等，生料中R2O＜1.0%，Cl-＜0.015%，其它成分氧化铝，氧化铁的含量要在正常范围，如果超标会产生过多的液相含量，在五级锥体及下料管过3早形成液相，造成结皮堵塞。1.1.7配料率值配料率值的高低直接决定了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的多少，若硅率过低，液相含量高，易造成窑尾预热器结皮堵塞，同时还会使窑内出现结大料球，结厚窑皮等工艺故障，一般新型干法窑的硅率在2.7左右，但也不是一层不变的，不同的窑型，不的原材料，不同的操作水平，配比也不一样，要根据实际情况而定。同时，还与原材料的种类有关，如硅质原料用粘土与用粉煤灰不一样，铁质原料用铁矿石与用钢渣也不同。生产的水泥品种不同率值亦不同，用的煤不同，其煤灰成分不同，率值也有差别。如表1为某新型干法窑控制率值及熟料成分表。表1熟料成分、矿物组成及强度LossSiO2AI2O3Fe2O3CaOMgOF-CaOSO3KHKH’NP0.8721.74.993.2164.552.291.820.540.910.872.641.56C3S（%）C2S（%）C3A（%）C4AF（%）升重（g/l）3d（Mpa）28d（MPa）57.1419.417.589.861268.3331.8359.931.1.8操作稳定性稳定操作，稳定风、煤、料的比例，保持热工制度的稳定，是生产运行的关键。通过总结各种操作参数，稳定操作参数调整范围，如某2500t/d的新型干法生产线，通过实践，三次风温度控制在950℃以上，三次风阀开度控制在40%左右，分解炉内温度控制在880-900℃，生料分解率在93%-95%，窑头喂煤比例在42%-40%，窑胴体温度控制在250℃左右，生料下料量与窑转速相匹配，对各操作参数进行摸索总结，形成稳定的调整范围，在实践的基础上进行固化，如某2500t/d生产线操作参数表2。表2操作参数生料量窑速喂煤量高温风机烟室分解炉头煤尾煤转速阀门温度压力温度压力分解率t/hr/mint±0.2t±0.5r/min℅℃±50-Pa±50℃±10-Pa±200≤℅1953.86.110.18101001050300880130094五级出口二次风一级出口一次风机料层厚度温度压力温度压力温度压力转速风压℃±10-Pa±200℃±30-Pa±20℃±10-Pa±200r/minPamm8801700114050330580011402100060041.2如何发现与检测发现结皮是通过预热器系统压降来判断的，结皮的部位通风不畅，负压下降。如果是没有外保温的管道，可从管道表面温度可以检测到，有结皮的地方温度低，低温热风管道用手靠近可感觉到。如果发生堵塞，底部预热器没有料进入，温度突然升高。在中控室可以看到温度及压力的变化。1.3预热器结皮堵塞的处理1.4防护用品预热器捅堵所用的防护服、防护镜、防护手套、高温鞋、高温防护帽等防护用品全部定点放置窑尾预热器框架小房内，平时有序摆放，用时伸手即取。1.5工具准备工具主要有高压风管、移动胶管、高压风阀、高架梯、木板、铁丝、钢钎、大锤、有时用到导火索、炸药、雷官、风镐、气割、电焊、安全照明灯、线等。1.6实施方案将安全、防护、监护措施等方面进行规范，形成安全操作预案，如下表3。项目名称预热器捅堵预案备注1、防护用品防护服、防护镜、防护手套、高温鞋、高温防护帽定点放置在窑尾框架二层小屋内2、工具压风管，移动胶管，高压风阀，高加梯，木板，铁丝，钢钎，大锤，有时用到导火索，炸药，雷官风镐等，气割，电焊，安全照明灯、线，警戒绳等平时放于窑尾框架专门不屋内。3、安全措施隔离现场，防止外人进入预热器系统，有专人监护4、实施方案（1）穿戴好劳动保护用品。（2）对讲机联络系统要完好。（3）有车间主任在场组织，安全员在现场监护。（4）所需爆破器材的保管、使用必须由爆破专业人员实施，他人不得操作与保管器材。（5）先开高温风机，在负压下操作。（关空气炮）（6）各操作平台要焊接牢固，有栏杆。（7）操作时一人操作，一人监护。（8）面部背风而站，不能迎风操作。1.7预热器结皮堵塞的影响预热器由旋风筒、进风管、出风管、撒料装置、锁风阀等组成，其功能主要是气固混合、换热、分离三大功能。气固混合及换热是在预热器的进风管道内完成，80%的热5交换是在管道内进行，只有20%的热量是在旋风筒内进行，气固分离主要是旋风筒内完成。预热器中气固系统的浓度一般在0.2-1.0kg/m3气体，平均粒径为30um的生料，在气流中若能充分分散，其换热速度很快，大约只需0.01-0.02s。最大限度地换热、最小的流动阻力和安全稳定地运转是对预热器的基本要求。因此，要提高最上一级预热器和最低一级预热器的分离效果，如表4史密斯公司预热器分离效果。表4史密斯公司预热器分离效果旋风筒C1C2C3C4C5分离效率（%）≥95≈85≈8585-9090-95圆筒断面风速（m/s）3～44.8～5.54.8～5.55.0～6.05.0～6.0Ⅰ级旋风筒分离效率要求最高（≥95%），是为了降低出预热器废气中含尘量，最上一级热器分离效果差，会导致出预热器废气中含尘浓度增大，窑尾收尘器的负荷增加，收尘效果差，环保不达标，废气管路易积料，风路不畅，压力损失大，同时对高温风机叶片磨损加大，风机失衡，产生振动，引发设备故障，同时热利用效果差。Ⅴ级旋风筒分离效率也要求高些（≥90%），主要目的是将预热器中预热好的生料，尽可能收集进入回转窑内，防止在系统内循环。由于Ⅴ级旋风筒内部温度较高（达880-950℃），内筒很容易烧坏，寿命一年左右，内筒磨损或掉落，会造成预热分解的生料不能进入窑内，生料随风进入上一级预热器内循环，使预热器系统内物料气相浓度加大，影响换热效果，系统阻力增大，电耗、热耗增加，更有甚者会造成系统塌料，影响系统操作。1.8维修费用清理预热器结皮堵塞的直接材料费用并不高，但关键是需止料保温慢窑，影响生产，且具有安全隐患，一般锥体堵塞需清理4-12小时，根据程度不同，时间不同。处理期间煤、电按12小时计约10万元。2预热器系统内漏风各企业不同程度地存在窑尾预热器从Ⅰ级到Ⅴ级下料管各道翻板阀出现闪动不灵，或不动，或动作不到位，使阀板始终处于常开状态，下一级的热风随料路直接进入上一级预热器内，出现风短路，使生料的换热效果变差。2．1漏风的原因2．1.1阀板处于常开状态重锤轻，始终处于常开状态，有的是重锤位置不合适，力矩太小，造成阀板压力小。62.1.2翻板阀压力杆被吊起岗位操作人员人为地用铁丝将压杆吊起，使翻板处于常开状态。为什么为出现这种状况呢？窑况常出现锥体堵料现象，预热器每次出现结皮堵塞，处理起来耗时较多，严重时会停窑处理，窑况液相过早出现，生料粘附在下料管壁，造成下料不畅，在翻板阀处易出现堵料，若将其吊起，虽然出现漏风，但此处堵塞的机率大大减小，习惯了，大家对此现象默认了，管理者对此形成了一种意识，只要不发生大的工艺故障，即便是存在一点内漏风，热耗高一点，对系统没有大妨碍，总比出事好，久而久之形成习惯。另一种原因是预热器系统常出下掉落浇注料块、耐火砖、内筒挂片、脱落的大块结皮等被卡在翻板阀处，出现块状物料的卡堵，为防止大块物料堵塞下料管，采取用铁丝吊起翻板阀杆，使翻板阀处于常开状态。这种将翻板阀杆吊起使阀板处于常开状态的做法是不符合新型干法水泥熟料煅烧工艺要求的。必须树立正确的理念，杜绝内漏风的出现，其它方面有问题，要想办法去解决。比如是配料方面的原因，要从配料上找原因进行分析解决，若是耐火材料砌筑方面的问题，如材料质量，浇注施工工艺、养护、耐火砖质量、砌筑问题等，从各个方面去找原因，但不能采用吊起翻板阀来回避甚至掩盖问题，其后果使系统恶性循环。2.1.3轴承坏或轴套缺油翻板阀的轴承磨损，被卡死，转动不灵活，或轴承缺油，由于长期不对转轴进行检查，加油不及时，轴承磨损加快。2.1.4轴承进灰轴承密封性不好，在窑尾预热器上，环境较差，有飘浮的粉尘进入，进入的粉尘与油结合成为油泥，干燥后固定，轴不转动，使转轴卡死。