北川中联水泥有限公司是由南京凯盛院设计的4 800t/d 水泥熟料生产线, 回转窑规Ф4.8m×74m,燃烧器是南京建安公司生产的 4 风道煤粉燃烧器, 烧成带所用耐火砖采用德国雷法公司生产的直接结合镁铬砖。 公司于2009 年 12 月 28 日点火,2010 年 1 月 4 日投料,在2010 年 1 月 18 日夜班 2:00(刚投料两小时)时,窑胴体8m~10m 处有三点温度超过 350℃,又逐渐升温到 420℃以上。 虽然操作上也及时采取了措施,但是三个高温点还是出现了红斑,于是止料停窑。 进窑观察时,发现三个高温点最薄处砖厚不足 30mm,窑内窑皮脱落严重,所剩无几。 公司立即召开专题会议,对其原因进行分析。
1原因分析
1.1燃烧器调整不到位
投料初期由于生料成分高(KH:1.12~1.25 之间),我们把燃烧器调整为内风 70%,外风 70%,窑内火焰发散,烧成带热力强度较高,烧成带相对较短,形成了短焰急烧,火焰冲刷窑皮和耐火砖,造成烧成带窑皮不均匀胴体局部温度较高。
1.2升温制度不规范
因为刚开始点火升温,有时一次风机、窑头喂煤罗茨风机,喂煤称、油泵等设备会突然跳停,造成给油或给煤终断,使窑内温度急剧下降,当设备恢复正常后,为了省油和减少升温时间,不按从降低温度处重新按升温曲线升温的原则,快速升温,使窑内温度快速升至设备跳停前的温度,造成窑内温度急冷急热,而烧成带镁铬砖的缺点就是耐急冷急热性能差,这种急冷急热的变化使耐火砖产生过大的热应力而导致砖开裂剥落。
1.3窑内还原气氛严重
冬天点火温度较低,纯油燃烧阶段,窑内温度上升非常缓慢,不能按升温曲线进行,为了达到规定的升温时间,在尾温只有 100℃的情况下就开始油煤混烧,使煤粉不能完全燃烧,窑内还原气氛严重,使镁铬砖内的Fe3+还原成 Fe2+发生体积收缩,而且 Fe2+在方镁石结晶体中迁移扩散能力比 Fe3+强,这又加剧了体积收缩效应,从而使镁铬砖内产生孔洞,结构弱化,强度下降。随着窑气体还原与氧化气氛的交替变化,收缩与膨胀的体积效应反复发生,镁铬砖产生化学疲劳而炸裂。
1.4窑皮脱落严重
首先在生产初期,由于页岩(黏土)水分较大下料不畅,来料不均造成生料成分较高,且又不稳定,生料三率值为 KH:1.12~1.25、SM:2.3~2.8、IM:1.0~1.6 之间,产生出来的熟料KH:0.97~1.02、SM:2.3~2.8、IM:1.0~1.5、f-CaO:2.5%~5.5%, 可以看出上述成分挂窑皮非常困难,挂上后的窑皮也很疏松,窑皮经常大量大块脱落,脱落的窑皮粘着耐火砖一层层的剥落。
刚刚投产时,窑停机次数较多,这给生料立磨的运行带来了很大困难,为了提高生料库存在窑停后立磨继续拉风生产,有时生产达 2~3 个小时,这样窑头冷风大量入窑,窑内无法正常保温,烧成带温度下降很快,窑皮遇到急冷迅速脱落,每次开窑时窑皮几乎所剩无几。
2预防措施
(1)重新点火后,调整了燃烧器,把内风从 70%调到40%,外风从 70%调到 100%这样适当的拉长了火焰,不要让烧成带火力强度过于集中,避免了烧成带局部高温。
(2)严格升温制度,在升温过程中坚持“慢升温,不回头”的原则,在升温过程中遇到灭火或温度下降时,要做好窑内保温。待正常后,开始从所降的最低温度开始重新按照升温曲线进行升温,保持升温过程平缓均匀,防止急冷急热。
(3)当窑尾温度达 300℃以上,方可窑头喷煤 ,进行油煤混烧,始终坚持煤粉的完全燃烧,避免窑内还原气氛的产生。
(4)针对页岩下料不畅对生料的影响 ,结合北川空气潮湿的现状,我们用粉煤灰代替了页岩,粉煤灰下料顺畅,生料成分稳定(KH:1.07±0.2、SM:2.6±0.1、IM:1.5±0.1),烧成带窑皮挂的均匀牢固。
(5)要求停窑立磨同时停,停窑后要做好窑内保温,通过对窑内通风的调节使窑内温度降速前 3小时控制120℃/h 以内,以后控制在 50℃~80℃/h。
(6)加强对设备,电气的巡检 ,减少临停次数 ,提高窑的运转率,保护耐火材料。
通过以上措施,北川中联水泥有限公司4 800t/d新型干法熟料生产线得到了平稳安全运行,窑日产达到5 100t,熟料强度 (3d) 达到 32MPa,f-CaO 合格率达到90%以上,2010 年 1 月 28 日实现了达产达标,从而公司取得了良好的经济效益和社会效益。