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技术丨预热器堵塞的原因分析及预防处理措施

来源:百度文库 发布日期:2018/5/10 编辑:王嘉璐
关键词: 预热器   堵塞  
核心提示:在生产正常的时候,有人认为可以松一口气,其实这是才是培训干部、员工,准备备件,整理工器具的大好时机,一旦出现故障,就可立即准确判断,及时处理,从而使窑长期处于稳定状态,运转率自然而然地就上来了。

一、结皮堵塞

预分解窑生产工艺线普遍存在着一个常见问题,就是窑尾系统——预热系统与分解炉结皮、积料、堵塞。预热系统一旦发生结皮堵塞,热工制度打乱,严重影响水泥的生产质量,且处理结皮堵塞,恢复生产比较困难,更有甚者,因堵塞塌料而造成人身伤亡。如何正确理解、严肃对待这一客观存在的现象,认识其将给生产带来的种种危害,切实通过一些必要的控制手段和一定的工艺处理措施,科学地进行预测与防范,是保障生产顺利进行,确保工艺设施安全,发挥系统优势的关键所在。针对这些问题,我搜集了水泥生产线的预防解决措施,以期望能够在以后的工作中有所帮助。

结皮的形成

预分解窑最易发生结皮的部位是窑尾烟室、下料斜坡、窑尾缩口、最低两级筒的下料管、分解炉内等处。结皮使通风通道的有效截面积减小,阻力相应增大,影响系统通风,使主排风机拉风加大。结皮塌落时,还容易发生堵塞。

二、堵塞的症状、多发部位

2.1 窑尾系统堵塞症状

预热器发生堵料时在中控室和现场都能判断。正常生产时,双系列预分解窑从中控操作画面上看预热器系统各控制参数是很有规律的:从上至下负压逐级降低,温度逐级升高,且同级两列相差很小。但当某列发生堵料时:

(1)以堵塞部位为界,堵塞部位以上多处负压值急剧上升;堵塞部位以下出现正压; 捅料孔、排风阀等处有冒灰现象发生。

(2)窑头负压不足,严重时会有正压产生,且从观测孔等处往外冒火。

(3)窑尾排风机、一级筒出口、分解炉出口及窑尾等多处温度异常。

(4)被堵预热器的锥体负压急剧下降,甚至达到或接近零压。

(5)下料温度异常下降。

(6)进入窑内的物料减少。

通常,上述这些症状中有3种或3种以上同时出现时,就说明窑尾系统已经产生堵塞,应及时采取措施。

预分解系统内很多部位都可能发生堵塞,但主要发生在五级和四级旋风筒内;各级下料管及翻板阀内,若不及时处理,有时能从下料管堵到预热器锥体,甚至整个旋风筒;再是分解炉及其斜坡,连结管、变型或变径管等处。

2.2 堵塞时间

从时间上看,堵塞大部分发生在点火后不久,窑操作不正常,系统热工制度不稳定等情况下。另外,系统事故多,频繁开停窑时,由于风料搭配不当,煤粉不完全燃烧及其它外因,也很容易造成堵塞。

2.3 堵塞原因

造成堵塞的因素很多且复杂,因此必须从工艺、原燃材料、设备、热工制度、操作与管理上去认真细致的分析研究。根据一些厂的生产经验,造成结皮堵塞的主要原因大致有以下几方面。

2.3.1 结皮造成的堵塞

结皮是高温物料在烟室、上升管道、各级(主要为五、四级)旋风筒锥体内壁上粘结的一层层硬皮,严重的地方呈圈状缩口。阻碍了物料的正常运行,粘结和烧熔交替,使皮层数量和厚度渐渐增加,影响窑内通风、改变了预热器内物料与气流的运行速度和方向,最后导致堵塞。造成这种现象的主要原因有三:

(1)回灰的影响

窑尾袋收尘(含增湿塔)收下来的物料,已经经过高温物理化学反应,这种物料重新进入预热器时,很容易造成物料及早分解,提前出现液相,来不及到达窑内,在预热器内形成熔融状态,粘附在旋风筒内壁上,形成结皮,严重时导致堵塞。这种情况主要在窑尾系统温度偏高,回灰掺入不均匀或掺入量过大时发生。因此,那些旋风收尘器收尘效率不高,袋收尘收下回灰又未进生料储存均化系统,而直接从提升机等入窑的,更应加强操作。

(2)有害元素的影响

原燃料中有害元素K、Na、Cl、S等含量高时,大量出现的碱便会从烧成带高温区挥发出来,进入气相与其它组分发生反应,首先与氯和二氧化硫反应,随气流带至窑尾系统,温度降低后,以硫酸盐和氯化物的形态冷凝在原料上。这种沉淀物在较低温度下出现熔融相,形成微细熔体,然后发生固体颗粒的固结。它们通过多次高温挥发,低温凝聚循环和附着作用,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,最终导致堵塞。

(3)局部高温造成结皮堵塞

窑尾局部高温, 这是形成结皮的关键因素。窑尾系统中如果产生局部高温, 一方面促进生料和燃料中有害组分的挥发及冷凝循环, 并使内循环发生的区域进一步扩大; 另可能使液相提前出现, 把生料粘附在衬料的内壁而形成结皮。产生局部高温的原因, 主要有如下两方面。

a.煤粉的不完全燃烧。窑头或分解炉中的煤粉由于多种原因( 如燃煤的灰分大、设备超负荷运转、分解炉结构不合理) 燃烧不完全时, 就可能到窑尾或低级旋风筒中去燃烧,从而产生局部高温。导致煤粉进入预热器内的渠道有三:一是由分解炉至末级旋风筒, 再由上升管道上移;二是由分解炉经次末级旋风筒下料管失灵的翻板阀上窜;三是因窑内煤粉燃烧不完全,被带至窑尾和窑尾废气一起进入预热器内,局部高温, 再加有害成分作用, 就很容易形成高温结皮堵塞。

b.喂料量波动。喂料量忽大忽小时, 很容易打乱预热器、分解炉和窑的正常工作;而且操作具有滞后性, 往往不能随喂料量的变化及时加减燃量。因此很容易出现料小不减煤甚至短期断料不减煤状况, 由此造成窑尾系统温度偏高而形成结皮。

2.3.2 漏风造成的堵塞

漏风是窑外分解窑的一大克星,预分解系统的漏风不仅降低旋风筒分离效率,增加热耗, 而且还是造成预热器系统堵塞的一个重要原因。因当预热器漏进冷风时, 物料温度和分解率会降低, 为维持生产系统排风必须加大, 因而废气量增大, 循环负荷加大, 导致入窑生料温度下降, 能耗上升;而且冷风与热物料接触, 很容易使热物料冷凝而粘附在系统的内壁而产生结皮;此外被带到窑尾或预热器中的煤粉遇到新鲜冷风, 燃烧速度加快, 会产生局部高温而形成结皮。同时,因窑、炉用风比例失调,窑内通风差,导致窑内结圈、结球频繁。

(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, 这种漏风称为内漏风。

各级预热器下料管的排灰阀关闭不严、烧坏或失灵,不能很好地起到锁风作用,不仅旋风筒收尘效率降低,而且会引起短路、塌料和堵塞。因为下料管排灰阀锁风不严,下一级气体就会从下料管内经过,使预热器内收集下来的物料又重新上升,不能顺利排出,造成内循环。由于下料口处风速高,不达到一定的数量,物料不会沉降,但一旦物料过多具备了沉降的条件,便是一大股落下,造成下料不均,分散状况不好,导致堵塞。

四月下旬五级A系列翻板阀烧坏,造成内漏风,因此五级下料管经常堵塞,四月三十日更换翻板阀后,虽有所好转,但由于密封不严、不灵活 ,五月三日该处严重堵塞。

(2)外漏风造成的堵塞

外漏风是指从系统外漏入系统内的冷空气。它主要是从各级旋风筒的检查门、下料管排灰阀轴、各联接管道的法兰、预热器顶盖、各测量点等处漏入。旋风预热器内气流运动复杂,加上粉粒粒度分布较宽,使其内部的物料运动更加复杂,随机性较大。若系统密封不好,漏入冷风,改变了物料在预热器内的运动轨迹,降低了其旋转运动速度,离心甩向壁面的离心力降低,部分物料随气流回到上一级,造成物料循环,最终堆积堵塞。另一方面,冷风漏入与热物料接触,极易造成物料冷热凝聚,粘附在预热器筒体壁上,导致结皮或产生大块,卡死下料管或排灰阀造成堵塞。

2.3.3 操作不当造成的堵塞

(1)投料不及时

当分解炉点火,达到投料温度(900℃)时,一定要及时投料,否则会造成系统温度偏高,且因此时料量较小,更易造成结皮。

(2)开停窑时排风量不当。

因故需停料停窑时,排风量不能大辐度减少,否则很容易使物料因风速过小沉积在管内(主要在水平管),造成堆积。重新开窑投料时,开始排风量过小,堆积的物料不能被顺利带走,随着下料量的不断增加,管内物料堆积增多,严重时也会导致堆积堵塞。

(3)下料量与窑速不同步。

窑运转不正常,热工制度不稳定,需预打小慢车或慢转窑时,减料不及时很容易因喂料量与窑速不同步,造成物料在窑尾烟室堆积。这时即使窑仍在运转,但堆积在窑尾的物料不能够很快输送出去,堆积的物料受高温熔融粘附在窑尾烟室内壁,在烟室与窑连接处形成棚料现象,造成烟室及上一级预热器堵塞。

(4)排风量控制不当。

排风量过大时,预分解系统气流速度较高,物料在预热器内被甩向壁面的离心力较大,物料沿壁面旋转下落速度降低,物料与高温气流接触时间相对较长,易粘糊在预热器内壁上,形成从松到实的层状覆盖物,造成堵塞;

当排风量过小时,气流速度降低,难以使料团冲散,形成塌料堵塞,且物料很易滞留在水平连接管内,导致水平管道堵塞。

(5)窑、炉风量分配不均,操作不协调。

操作调节不合理,窑尾缩口闸板开度和入分解炉三次风闸板开度不当时,易导致窑炉风量分布不均匀。如果窑尾缩口风速过低,或分解炉进口风速过低或过

高,都会引起物料在预分解系统内结皮、棚料、塌料、堆积直至堵塞。窑、炉操作不能前后兼顾;协调不好;片面强调窑内通风、系统负压;不适当的追求入窑分解率,两把火配合不好,也易造成高温结皮、积料、塌料、堵塞。

( 6) 窑炉操作不协调

回转窑和分解炉的操作不能前后兼顾, 片面强调窑内通风或系统负压, 两者很容易造成高温结皮、积料、棚料、塌料堵塞预热器。

( 7) 岗位工责任心不强。

有时由于预热器的自动吹风及温度、压力仪表失灵, 岗位工未能手动喷吹并定时巡回检查、活动各级排灰阀。当预热器出现异常时, 未能及时发现和处理, 导致系统堵塞。

2.3.4 外来物造成的堵塞

系统的检查门砖镶砌不劳垮落;旋风筒、分解炉顶盖及内衬材料剥落;旋风筒内筒或撒料板烧坏掉下;排灰阀烧坏或转动不灵;检修时耐火砖或铁器等物件

留在预热器内未清出时及易造成预热器的机械堵塞。

( 1) 内衬剥落或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) 旋风筒内筒烧损掉下残片造成的堵塞, 主要发生在最末两级旋风筒, 以末级最为严重。另当该级旋风筒有并列两个时, 若其中一个内筒烧扁, 则并列的另一个旋风筒通过的风和料就相应增大, 平衡被打乱也易导致堵塞。

( 3) 翻板阀本身结构不好, 因高温烤烧而变形,配重不当, 或者因结皮严重, 闪动不灵活甚至卡死而堵塞下料管。

三、预防与处理

3.1搞好开窑和开窑前的检查

系统检修后,一定要对系统进行详细检查,清理系统内部所有杂物,确认耐火砖等内衬材料是否牢固。开机前应对所有排灰阀进行检查,确认是否灵活或损坏;检查各级排灰阀配重是否合理,防止过轻或过重,造成机械转动不灵或密封不好,形成漏风,引起堵塞。正常生产时排灰阀微微颤动,即为配重合理。开窑时应及时检查所有检查门、法兰、测孔、排灰阀轴等处是否密封,防止因外漏风造成的堵塞。发现问题及时处理,不可等到“下一次”。温度升高,可投料时,应及时投料。投料前应活动各排灰阀,开通吹风装置,以防锥体积料。

3.2加强操作

正常生产时,应严格操作,保持温度、压力合理分布,前后兼顾,密切协调;操作人员要有良好的责任心和预见性。加减料及时,风煤料配合合理,喂料窑速同步;勤检查、勤联系、勤观察、勤活动。

在中控操作中,当发现锥体压力波动较大(300Pa~500Pa)时,或压力逐渐减小时, 应及时通知巡检工或岗位工快速到达该部位,活动翻板阀,反吹风,用锤敲震,高压水枪清理,使积料及时下走;当负压低于某个数值(如- 300 Pa)时, 应马上减料或止料, 待现场检查证明没有堵塞或仅仅是压力表显示有问题,负压管堵塞等,才准许继续投料生产;当压力显示不正常,特别是突然间变小时(不一定为0),应认为是现场出了问题,不能心存侥幸, 要及时进行减料或止料或止煤等一系列操作。

因为5000t/d熟料生产线,巡检工也常只有一名,巡检路线长,发现压力不正常到巡检工到达该部位检查堵塞时,有时长达20min, 对于投料量300~350t/h的双系列悬浮预热器, 堵的部位就可能已经很高了。

3.3把好原、燃材料关,合理配料,提高煤粉质量

对原、燃材料有害成分严加控制,一般要求生料(Na2O+K2O)<1.5%,氯含量Cl<0.02%,硫碱比控制在0.85左右。调整熟料率值,优化配料,液相量控制在24~27%较适宜;采用两高一中配料方案,使得烧成物软而不结,硬而不散。控制好煤粉细度和水分,要求降低煤粉细度到10%以下,降低煤粉水分到1.0%左右,避免高硫煤和劣质煤。

3.4完善工艺设施,综合治理,消除隐患

经常出现堵塞的生产线,应对整个工艺过程进行诊断,找出各种可能导致结皮的因素,有效治理。

(1) 采用新型耐火材料,即在容易结皮的部位使用抗结皮的耐火材料。

(2) 控制窑尾烟室和分解炉各级预热器出口温度等,防止局部过热。防止炉内不完全燃烧和还原气氛形成, 当料子难烧, 不可硬烧和控制过高的分解炉及五级下料物料温度。

(3) 在频繁结皮容易堵塞或者曾发生过堵塞的部位,合理增设捅料孔、空气炮,安装监测预警装置,巡检或岗位工定期清理结皮等。在各级预热器及分解炉工作面,配备清堵的气管,钢钎,铁锤。停窑时,对预热器系统检查,修补浇注料脱落处,检查处理内筒挂片,清理平行管道积灰, 做好各级预热器及翻板阀漏风点的密封,确保系统工艺稳定。

生产中,一旦发现堵塞,应尽快查出原因及时处理,以防结硬块,增大处理难度。

3.5操作处理

中控窑操作员, 在确认堵塞后, 立即停止分解炉喂煤并减窑头喂煤, 慢窑, 视堵塞情况, 决定是否止窑头喂煤, 并及时报告相关领导和现场负责人。迅速组织清堵人员、工器具到达现场, 制定清堵方案, 处理越快, 越容易清堵, 如物料温度下降结块, 则更难处理。

(1)捅堵可用高压空气吹或高压水枪喷射。另外, 可采用高温控制爆破技术, 捅出一个小孔后, 装入加工处理后的药卷、雷管, 实施高温环境下爆破,效果也很好, 但需要专业爆破技术人员实施。

(2)清堵时, 注意先下后上的原则, 使捅下的物料及时排走, 注意安全, 从下到上依次开孔, 依次作业, 只准单孔作业, 并保证捅堵人员的安全通道, 任何人不准正对捅料孔, 现场负责人要安排好作业人员, 有序进行, 现场要忙而不乱, 防止塌料喷出伤人。窑尾排风机、高温风机、窑头引风机要连续拉风, 保持较高负压。

(3)清堵完毕后, 要对系统进行检查, 确保各级旋风筒锥体部位、翻板阀等处干净完好, 确保所有人孔门、捅料孔密封严密, 各处压力温度恢复正常。

3.6 高压水枪清堵

高压水枪清堵是简便合理有效的方法。但是,这种方法也有一定的技术含量,许多岗位工并不注重操作,频繁清堵,造成系统气氛紊乱,损伤衬料等。

高压水枪是使40MPa高压水柱射入850~1050℃左右的结皮物料内部,在高

温物料内水骤然汽化而产生强烈爆炸,被击中的部分物料全被震动而垮落。爆炸水柱的射入深度与结皮厚度匹配,其结果是结皮物料因此而垮落,而上升烟道衬料则得到保护。爆炸的喷射角又使物料由于松软而不会被大面积冲击垮落而引起设备、人员伤害事故。

使用高压水枪清理结皮要掌握好时机。过早清理会导致衬料损伤或压力失衡引起分解炉垮料等;过晚会给产量造成严重损失。另外,水枪压力也是一个重要因素。压力过低,清堵效果有限,就得频繁操作;压力过高则会击跨衬料,造成局部“红斑”; 随着剩余结皮的减少,压力也应降低。再者,水枪扳机每次抠住1~2秒即可,清堵前必须找准部位。

引起窑外分解窑窑尾系统结皮、积料、堵塞的因素很多且十分复杂,有单项独处,有多项多处,要操作好这种窑必须加强管理、加强操作。因引起预分解系统堵塞的许多原因也会导致窑问题,所以要时刻与窑系统结合起来,合理调控窑头窑尾两把火,避免造成系统通风不畅,给生产带来严重影响。

综上所述,回转窑及预热器讲究一个“稳”字,稳风、稳料、稳转、稳定的生产秩序,而且前述四项越稳,生产就越稳很;很多问题如不及时解决就会导致停窑或损坏设备等严重后果。但是由于中控主要追求产量,而化验室的责任在于控制质量,中控人员遇到问题也经常以拖到交班为目的,很多问题不能及时有效的解决。

从各方面考虑,我还是认为为避免或减少预热器结皮,化验室应该合理调整熟料率值,严格控制入窑生料的有害成分和煤粉质量,提高入窑生料的均匀性;现场人员积极检查检修,密切配合;窑操作员应该提高操作水平,积累操作经验,精心操作,把握好风、煤、料和窑速的合理匹配,稳定烧成系统的热工制度,针对系统出现的问题分析原因,车间要迅速采取针对性的解决措施,这样预分解窑内的诸多问题是可以避免或迅速解决的。

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