投料初期预分解系统堵塞的原因和预防措施

水泥 2009-06-22

　　0 引言
　　河南省第一条5000 t/d水泥熟料生产线于2005年4月在我公司建成并投产，至今生产状况较好。在试生产阶段，因为系统和设备的不正常，多次开、停回转窑，曾经发生过多次投料初期预热器系统堵塞现象，处理起来既费时又不安全。对于预防和处理堵塞这一问题，业界有过很多论述，但对于具体的操作很少有详细的指导。结合实际生产中的操作，本人作以下浅析。

　　1 堵塞的部位
　　预分解系统内很多部位都可能发生堵塞，但主要发生在旋风筒锥体、各级下料管及翻板阀处。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，而分解炉、烟室斜坡、连接管道、变径管等处有时也容易因料流不畅造成堵塞。

　　2 堵塞的原因及预防措施
　　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、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仔细分析，并找出原因，为以后生产中防止堵塞和出现堵塞时应采取的措施提供依据。

　　2.1 投料温度控制不当引起的堵塞
　　在投料初期系统温度相对较低，操作员往往担心会跑生料，从而把分解炉温度控制得稍高于正常生产中的温度(910℃左右)，理论上分解炉出口温度控制在870～890℃，这已为堵塞埋下了隐患。分析成因有以下几方面：

　　(1)温度分布的影响。在投料时，当高温风机拉风后，给料和给煤的时间如果把握得不好，在第一股料入分解炉之前，尾煤先到达，则高温预先出现，加上刚投料三次风温偏低，煤粉燃烧不完全，在炉内燃烧时间滞后，而此时单位体积内物料浓度较低，风速快，煤粉和物料在分解炉内停留时间较短，真正的燃烧已经延入C₅筒内进行。如果分解炉出口温度在890℃以上，则C₅筒出口温度则会高于900℃。高温在C₅筒内出现，再加上物料少，局部高温、液相的出现，就有产生堵塞的可能。

　　(2)硫、碱循环的影响。在投料之前的停窑中，如果正常停窑，在止料后，一般头煤都要烧15～20 min，以便烧住最后一股料，避免再次开窑时对升温的影响。如果非正常停窑，以后的烘窑时间会更长。众所周知，正常生产中硫、碱都会在窑和预热器系统内达到一定的平衡后被废气带走。当停窑时，系统温度发生变化，这一平衡将会破坏。通过多次挥发，循环富集，它们在高温时挥发、在低温时凝聚更为剧烈。硫碱在700℃左右凝结，而停窑后各级温度都会下降，凝点已移入C₅筒，止料后，不会有物料将其带入窑内。加上停窑时的头煤燃烧，而后的烘窑升温阶段长达几个小时，随着温度的升高，原存于窑内物料，窑衬中的硫、碱随着转窑所扬起的粉尘进入预热器，集中在C₅筒内，慢慢凝结在下料管道或边壁。在随后的投料中，前几分钟的物料在高浓度的硫、碱环境中，一旦高温出现，很容易出现液相，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。这就为投料初期堵塞提供了条件。

　　(3)烘窑升温阶段的影响。在升温阶段，由于窑前温度较低，火焰不稳定，拉得较长，特别是后半阶段烟室温度已很高，但窑内整体温度还是很低，没达到投料的条件。在此阶段，操作员往往担心火灭，影响稳定性，因此翻窑的次数少，间隔时间较长，以此来稳住火焰，但这样反而得不偿失。由于煤粉往后燃烧，烟室及预热器下级温度偏高，并有部分不完全燃烧的煤粉沉积在下料管中，当拉风投料后煤粉重新燃烧，再加上系统的高温，容易形成堵料。所以在烘窑阶段，当烟室温度达到800℃左右时，完全可以辅传连续转窑，不必担心火焰熄灭，煤粉必须要经过爆燃这一阶段之后火焰才能慢慢稳定下来。随着物料的翻滚并吸取热量往窑前运动，可以起到提升窑前温度的作用，有利于煤粉的燃烧，从而形成良性循环，抑制住尾温的过快增长，整体上提升全窑的温度，再者也可以起到保护窑衬的作用。

　　(4)在烘窑的后一阶段，应多次启动预热器系统空气炮，最好投料前重新吹扫一下各级锥体及下料管。另外，在后阶段应注意观察分解炉出口温度、C₅筒出口温度和C₅筒锥体温度，原则上C₅筒出口温度偏低于分解炉出口温度，C5筒温度不能出现倒挂现象，特别是在窑头火焰基本稳定的情况下。如出现上述现象，应该判断是氧含量不足，出现滞后燃烧现象，因为随着头煤的不断增加，一次风所提供的氧气已不能满足燃烧所需，此时应适当把篦冷机一室风机开启，调整适当的阀门开度，上述现象基本可以消除。

　　2.2 内漏风引起的堵塞
　　由于翻板阀锁风不好形成内漏风，投料时第一股料下来之后，由于物料浓度相对较低，需在筒内循环到一定浓度后才能冲开翻板阀，而内漏风无形中又增加了一定的阻力，这样容易形成塌料，物料间歇性的一股一股下来，如果排料不畅，很容易形成堵塞。针对以上情况，操作上应采取相应的措施。

　　(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。由于下料口处风速高达40 m/s，气流浮力较大，没有相当数量的物料就不会向下沉落。一旦物料收集得过多具备了沉落的条件，便有一大股物料经过排灰阀落下，造成下料不均，分散状态不好，加上料管内径较小，更容易使下料管堵塞，若处理不及时，将堵至预热器锥体，且清堵相当困难。

　　(2)投料时不要过多加入尾煤。由于投料前几分钟分解炉内物料浓度较低，一旦发现温度过高时再减尾煤，时间滞后，已来不及，危险性很大。因此分解炉出口温度控制在870～880℃已差不多，当料流稳定后再慢慢往890℃上靠近，不必担心尾煤着不了火而马上大幅度升温，实践证明只要温度在700～750℃左右尾煤都能保证着火。再者刚开始也没多少料下来，窑内储存的热量完全可以满足，塌生料的可能性很小。前面分析过，如果温度按正常生产中的参数来控制，由于硫、碱浓度及烘窑时部分煤粉的二次燃烧，液相出现，容易堵塞。

　　(3)由于客观原因，在内漏风不可避免的情况下，投料时拉风一定要稍大。虽然拉风大时，刚开始会引起C₅筒温度稍高，但只要兼顾到位，就不会出现问题，当物料下来后温度亦随之下降。拉大风可避免塌料的产生，同时篦冷机的风量要根据窑头负压及时调整，以免第一股料在预热器内因风量不足而引起塌料。刚开始投料量设定在正常产量的90%左右，以便第一股料有一定的冲力能冲开各级翻板阀及克服内漏风形成的阻力，当料进入窑内，就可以把投料量减到正常产量的45%左右，然后根据窑况逐步增加到正常投料量，这样，也可以防止投料初期预热器堵塞。其次高温风机拉风后，在开始前几分钟不能减风。有的操作员在拉风投料后，感觉拉风好象过大，心里不踏实，马上减风，这样容易引起系统风量的改变，发生塌料现象。

　　2.3 外漏风引起的堵塞
　　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。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，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。

　　2.4 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等。这些异物容易堵塞下料管或锥体，造成预热器的机械堵塞。

　　(1)有两种性质的掉砖。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，致使砖掉入预热器内，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；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。

　　(2)旋风筒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，若其中一个内筒烧损，堵塞锥体、物料蓬架，通过该筒的风量减少，造成系统风量分布不均，并因此导致堵塞。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。

　　(3)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，而堵死下料管。我们每次投料前都安排每一级预热器有一个人监管，一旦发现某处异常，及时安排人工开动吹风装置吹堵或晃动翻版阀，也是最行之有效的方法。

　　2.5 其它情况
　　开、停窑时排风量过小需止料停窑时，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，严重时也可以导致堵塞。

　　3 结束语
　　导致预分解窑预分解系统堵塞的因素很多，所以要想避免，必须严格管理，强化操作，加强岗位工的责任心，搞好系统密封，稳定系统的热工制度。掌握规律，预防和处理好堵塞，保证预热器和分解炉的正常工作，这对保证生产、设备和人身安全都有很重要的作用。

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