窯尾密封摩擦環損壞故障的分析

傅學軒

窯尾密封摩擦環損壞故障的分析

Failure Analysis of Friction Ring for Rotary Kiln Inlet Sealing

傅學軒

我集團公司下屬金塔公司有一條2500t/d的新型干法水泥生產線，分解爐為在線型管道式，回轉窯規格?4m×60m，窯尾密封采用氣缸壓緊端面的密封方式。2005年5月投料生產，一直運行比較正常，但在2008年4月30日和2008年5月17日分別在窯尾過渡帶40m前后位置因結后圈被迫止料停窯處理，在這么短的時間內因同樣原因造成連續2次工藝故障，時間共計7d。

1 事故經過

第1次：4月30號窯系統阻力大，窯尾煙室負壓在-300～-600Pa，煙室溫度在980℃左右，窯頭呈正壓，頭、尾煤燃燒效果差，還原氣氛濃，煙室氣體分析儀顯示NOx和O2含量明顯走低,CO含量高。將入窯生料產量從185t/h降至160t/h，三次風門開度由50%關小至30%，頭煤由5.5t/h逐步降至3.5t/h，窯速提至最快4.0r/min，煙室氣體分析儀顯示NOx和O2含量上升，CO含量走低，窯爐系統工況有所好轉。但從9:00時起窯尾煙室負壓上升至-800～-1000Pa，窯尾密封處開始漏料，且越來越嚴重，將產量降到100t/h也未改善，12:55時止料停窯。停機后入窯檢查，在44～46m結后圈達1m左右，有效內徑只有約1.5m。

第2次：從5月15號中班開始，窯尾煙室負壓增大，爐煤用量持續增大至11t/h，窯喂料產量由185t/h降至170t/h；16號夜班煙室負壓繼續增大，再減產至150t/h，至4:56時，窯尾密封圈處漏料，減產至65t/h燒SP窯后才沒有漏料現象；16號日、中班隨著窯狀況好轉，將入窯生料產量逐步加到160t/h；5月17號夜班接班后窯尾密封圈處再次出現漏料，被迫燒SP窯40t/h，5月17號日班接上班窯尾密封處繼續漏料，且越來越嚴重，被迫于11:00時止料停窯。停機后入窯檢查：分別在32.8～36m、39～41m、43～45m結有三道后圈，有效內徑只有約1.0m，被迫冷窯入內處理。

2 事故原因分析

金塔公司窯尾密封采用氣缸壓緊端面的密封方式，運行近3年時間，因日常維護不到位，密封摩擦環固定端變形嚴重且有部分襯板脫落，密封摩擦環轉動端耐磨襯板脫落部分，轉動端與固定端最大間隙有300mm，最小間隙也有100mm，漏風比較大，從而使窯內通風大幅度減少。窯尾高溫風機拉風越大，此處漏風也越大，也就是說窯尾嚴重漏風，高溫風機則將漏風抽走，以致于窯頭缺氧煅燒，對燃燒十分不利，很易在窯尾形成結圈、結皮等不良狀況，主要原因有：

（1）在氧化氣氛下，原燃料中的硫形成二氧化硫，與氧化鈣作用生成硫酸鈣（CaSO4），而在高溫還原氣氛下，硫酸鈣分解形成二氧化硫，與鉀、鈉氧化物作用，生成低熔點的硫酸鹽（K2SO4）或溫度更低的復式硫酸鹽（K2SO4·C2S），易在窯尾結皮、結圈、結蛋。

（2）未完全燃燒的燃料中的碳隨窯氣后逸的過程中下落至窯內料面，隨窯內物料的翻轉而埋在窯料內，碳在缺氧條件下燃燒，造成周邊窯料溫度提高，若沉降量大，則窯料溫度較高，也易使窯料結皮、結圈，但此部位比窯尾后結圈靠窯頭些。

表1 正常生產時窯爐系統主要參數

表2 異常生產時窯爐系統主要參數

窯爐系統在上述原因下呈惡性循環，使窯內40m前后出現低溶液相，副窯皮越長越厚直至無法再正常連續生產而不得不停窯處理。4月30號第1次停窯處理結圈后急于恢復生產，且對事故主因分析不到位，沒有深刻認識到問題的嚴重性，直至5月17日再次因結圈而停窯處理。

事故其他原因：

（1）窯頭燃燒器一次風用量大，以前正常用量在1200～1300r/min時，一次風壓能達到30kPa，但這根窯頭燃燒器要達到30kPa的風壓，一次風用量要1400r/min以上；一次風動量降低，在二次風溫低時，煤粉容易沉降在物料表面使窯內形成還原氣氛，造成長后圈。

（2）窯尾煙室氣體檢測異常，O2含量近半個月來顯示一直比較高，比C1出口O2含量還高出2.0%左右，實際上后期窯內已經嚴重缺氧煅燒。

（3）出磨煤粉方面：水分和細度均控制在＜1.0%以下，煤粉的發熱量也能穩定在26000kJ/kg左右，所以煤粉質量對結圈沒有直接影響。

（4）生料配料方面：由于粉煤灰供應不足，粉煤灰配比時有時無，入窯生料的預燒性也時好時壞，實際上已經造成入窯生料成分的波動。

（5）操作方面：對異常參數敏感性和綜合判斷、分析能力不足。幾次厚圈長得比較快時，都是在同一臺時產量爐煤越燒越多才能穩定爐溫，而此時煙室氣體分析儀顯示O2含量一直都富氧，C1出口O2含量卻越來越低，至2.0%以下。雖然采取減產、關小三次風門、加快窯速等措施，但減產的幅度和關小三次風門的幅度還不夠大，分解爐出口溫度控制不穩，窯內和分解爐內均產生還原氣氛。窯筒體掃描儀也顯示窯整體溫度都不高，缺氧還原造成液相提早出現，副窯皮越長越厚，最終形成長厚圈。

3 解決措施

停機后機械部門對窯尾密封摩擦環變形固定端部分進行整形處理，更換固定端和轉動端脫落的摩擦環，使固定端和轉動端摩擦環緊貼；調整縮短密封干油泵工作間隔時間，間隔時間從4h縮短至1h；將密封干油泵的工作時間延長，從工作2min延長至5min。

針對回轉窯過渡帶連續長厚圈造成停窯工藝事故，對工藝管理方面作出如下規定：

（1）生料配料方面：由于粉煤灰供應時有時無而造成的入窯生料成分波動，采取暫時停用粉煤灰配料的措施，待粉煤灰供應充足時再作配料考慮；

（2）嚴格控制分解爐出口溫度在900～920℃；

（3）控制窯尾煙室O2含量：1.5%～3.5%、NOX含量：1000～2000ppm、C1出口O2含量：3%～3.5%（煙室氣體分儀數據顯示異常時，以C1出口氣體檢測為準）；

（4）窯尾煙室負壓＜-200Pa；

（5）保證一次風出口壓力＞30kPa；

（6）C4上部分料開度：50%～70%、C4下部分料開度：30%～50%；保證爐內煤粉良好的燃燒和料粉均勻分散，每班接班后預熱器巡檢工必須清理分解爐底部熱電偶處的結皮，保證測溫的準確性和對應性；

（7）篦冷機一室篦下壓力控制在6000±200Pa、F1風機電流100±5A，二次風溫控制在1100～1200℃；

（8）每班窯巡檢工每小時校對窯筒體溫度（0～60m相應位置高值、低值），上報中控室，并做好詳細記錄；

（9）各班不得擅自加產，加產必須征得部門主管領導允許。

TQ172.622.29

B

1001-6171（2011）02-0044-02

2010-10-18； 編輯：沈 穎