技术 | 浅谈烧成系统工艺事故的预防

引言

当前，4000t/d及以上熟料生产线占主导地位，随着窑径、炉径、预热器及下料管管径的加大和持续优化，工艺事故不断下降，系统稳定性增强，窑连续运行天数指标不断刷新，但大多数水泥企业仍然达不到年度零工艺事故。每起工艺事故均会造成生产成本急剧升高，同时处理过程中存在的安全风险极大，因此有必要对工艺事故进行预防控制，力争实现全年零工艺事故。笔者结合近年来针对工艺事故产生的原因，及采取的局部技改和运行控制措施，取得了实效，现进行总结，供同行参考。

1.1 预热器结皮、堵塞事故的预防

预热器结皮、堵塞原因较多，常见的有：挂片损坏脱落、结皮脱落、翻板阀卡死或脱落、原料或煤碱、硫、氯等有害成分高等等方面。此类事故涉及到的因素多，预防难度大，必须通过强化监控、局部技改和操作配合到位才能实现。

(1)强化监控方面。下料管堵塞部位基本上都在翻板阀上部，翻板阀到旋风筒锥体距离较长，若等锥体部位负压表开始变小时，堵塞已经比较严重了，空气炮排除堵塞的效率降低，监控比较滞后，起不到提前预警的作用。该公司对C₄、C₅下料管上安装负压表，提前预警，强化监控。若有变化，立即启动下料管处的空气炮，进行物料疏通。

文献指出，影响预热器结皮和堵塞的原因主要是生料和燃料中含碱、硫和氯等有害成分的“内部循环”。内部循环大小用“循环系数”表示，即入窑煅烧物料中的碱含量与喂入预热器前生料中碱含量之比，约为1.5～3.1。生料中氯含量大于0.2g/kg熟料，碱含量大于20g/kg熟料，就必须采取措施，否则有结皮的危险。

文献没有对硫含量进行说明。根据公司检测结果，C₅下料管取样，硫含量必须控制在2.5％以内，否则结皮风险较大，但很多水泥厂没有对此项进行检测。因此，每周内必须进行一次氯、碱、硫成分的检测，增加监控预警。若发现超标，可以对有害成分的原料进行调整。

(2)局部技改方面。因维护和管理工作不到位，堵塞事故也占有一定比例。从频次和性质来看，主要是耐热件损坏脱落较多。其实内筒损坏原因很好分析，目前旋风筒内筒大多是用耐热钢加工成挂件结构，为了便于安装，每块面积较小，精度粗糙。这样组装好的内筒存在孑L隙多而且大的缺陷，在高温高粉尘浓度和高风速的工况下，内筒材质薄弱处极易断开掉落。因此采购内筒时，应选择加强型，每块挂片尺寸要大要厚，挂钩从每块2个点，改为上下整体扣式，提高精度。

1.2 窑结圈、结蛋事故的预防

从本质上看窑结圈、结大块、结蛋现象均属于窑皮演变的范畴，可以归属一种故障类型。窑在正常运行时，当窑温和熟料成分特别是液相含量和成分稳定时，窑皮能不断地自行粘挂和脱落，以保持相应的稳定厚度。但一旦失去平衡，如液相过多、窑温偏高或铁含量显著增大，液相就可能变稀，其包裹的熟料颗粒不再随窑壁运动，而是十分牢固地粘附在窑壁上，逐渐增厚并形成结圈。结圈一旦形成，再进一步恶化发展，结蛋现象就极有可能发生。因此，若解决结圈问题，结蛋现象将不会存在。

目前控制结圈局限于对液相量的控制，处理方法也局限于冷热交替煅烧。从生产实践看，这种控制和处理方法效果差，达不到预防控制和及时处理的目的。

(1)结圈预防控制指标和控制值。水泥熟料在煅烧温度下会出现一定量的以C₃A、C₄AF为主的液相，并且溶有fCaO和C₂S等。熟料液相量是形成窑皮的基本因素，C₂S的溶入促进窑皮强度的增大，Fe₂O₃能显著降低烧结温度和液相粘度，三者都促进窑皮的形成。因此，结皮值是控制结圈的指标，结皮值=熟料液相量+0.2C₂S+2F，结皮值一般控制在33～37之间，当结皮值大于40时，就会形成大块料和结圈。

(2)结圈的处理方法。首先通过调整熟料的三氧化二铁或KH值，将结皮值控制在范围内。其次将出磨生料直接入窑，出磨生料量占入窑投料量的70％以上，通过出磨生料内在成分的波动，加速窑结圈的剥落。一般处理12h即可达到目的。

窑尾形成的硫碱圈处理方法，首先降低生料或煤中的硫含量，其次通过增加系统通风量、延长火焰形状、调整煤粉和生料细度等措施，提高窑尾温度，促进硫碱圈的挥发，自行剥落，处理时间一般在2～3d。

1.3 红窑事故的预防

红窑分为两类，一种是新砖掉落红窑，另一种是砖薄引起的红窑。这两种引发的红窑均需要停机处理，故预防红窑事故十分重要。

(1)新砖掉落红窑。窑径大，砌砖采用砌砖机，若施工质量把控不到位，极易产生抽签掉砖。除了关注正常的砌砖过程质量外，需要对砌砖机所架的两侧位置及上下两点进行标记，砌完后，重点对3点钟、6点钟、9点钟和12点钟位置进行镶入插铁，特别是硅莫砖区域。有条件的厂家可以使用高温胶泥进行湿砌，提高整体牢固度。

(2)砖薄红窑。正常运行期间，重点做好窑皮平整性的维护，严防结圈结蛋对耐火砖的损耗，上面已叙述，不再重复。同时要关注副窑皮与主窑皮的位置和长度，根据主副窑皮长度优化镁铁尖晶石砖配砖长度；副窑皮容易频繁剥落，建议副窑皮区域使用硅莫红砖，增强抗剥落性能。

喷煤管烧砖的现象也占到红窑事故的一定比例。预防方法是：首先每次定位时关注喷煤管整体的安装位置，保证与正常生产位置一致性；其次，若更换内旋风备件时，要确认内旋风的角度和通风面积，防止加工失误引起事故；第三，防止喷煤管内风风道被煤粉磨穿引起火焰形状多变，临时性应急可以降低内风风量，以保证窑的安全运行为重。

1.4 堆雪人事故的预防

堆雪人与窑门罩结构、篦冷机的性能有很大的关联性。该公司使用的冷却机是第三代充气梁式，窑门罩小，三次风从单独的三次风罩抽取，建厂初期到2013年经常性因堆雪人停窑。经总结分析，主要原因是小窑门罩结构决定了二次风的流向单一，不存在流向三次风管方向，风中熟料细粉浓度高，均全部入窑，在窑内加热，再随熟料带回篦冷机，形成内循环，篦冷机高温区有大量的高温熟料细粉存在，是形成堆雪人的基本条件。

近年来，主要采取以下措施进行预防：首先将喷煤管位置放在窑内400mm～600mm，在窑口处形成一定距离的冷却带，防止熟料表面存在熔融物状态下直接进入篦冷机；其次通过操作、配料和工序质量指标控制，减少飞沙料，降低内循环量；第三增加篦冷机前端面的空气炮和增加充气梁风机的风压，当风室风机跳停后，加快篦速降低料层，强化冷却；第四，检修期间，做好篦板篦孔的验收，保证畅通，安装间隙符合规范，充气梁内干净无料，开机前必须将固定篦板上的杂物清理干净，防止将篦孔进入的风堵塞或改变方向，有条件的可以预先辅设熟料或石子等块状物料。

1.5 篦冷机、窑门罩等高温区域新修复浇注料爆裂剥落事故的预防

篦冷机一段和窑门罩立墙和项部，属于高温区域和大面积施工，烘烤难度较大。加之水泥厂检修大多在冬季错峰生产期间，施工和养护条件较差，易出现投料期间新修复浇注料爆裂剥落事故。

预防浇注料爆裂剥落事故，首先要强化施工质量，此区域必须强化膨胀缝预留和排气孔的布置，在浇注料浇筑前，按250mm×250mm间距放置一次性筷子，浇筑初凝后，将筷子拨出，利于水蒸汽的排出。其次操作方面要注意烘烤和温升速率。对窑投料后，优化篦冷机的操作，控制二、三次风温上升速度。加快篦床速度和增大冷却风机频率来控制篦冷机内部风温上升，以小于100℃/h进行控制，温升速率与篦冷机浇注料的烘烤制度相一致，降低浇注料内部水蒸汽产生量，防止剥落和爆裂。

(1)做到事故原因分析全面性，克服“一事一议”和排除法的习惯思维。行业内针对事故产生的原因偏向于排除法，分析问题的原因局限在本次事故上，没有全面排查。这种思维制定的预防措施，起不到根本性防控作用。

(2)事故重在预防控制，建立每类事故预警控制指标和处置应急方案，防止事故扩大化。一些水泥厂没有建立预警指标和处置方案，等事故严重时，才制定处置方案，滞后性引起处置难度大，时间长和成本高。

(3)预防控制措施要坚持要到位。每次事故制定的预防措施是否到位要进行确认，更重要的是要对原来制定的预防措施进行检查跟踪，防止因检修或备件坏，引起部分预防措施失效而引发事故。

作者：杨金波

来源：《安康市尧柏水泥有限公司》

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