煙室縮口擴徑投料后預熱器堵塞的原因及處理

劉威 陳猛 吳大偉 宋金偉

（1.淮北礦業相山水泥公司，淮北市 235000 ； 2.淮北礦業眾城水泥公司，235000）

我公司2500t/d新型干法水泥生產線由天津水泥工業設計院設計，采用單系列高效低阻五級旋風預熱器、DD型分解爐，窯的規格為Φ4×60m，采用皮拉德四通道煤粉燃燒器，使用燃料為煙煤。對于新型干法水泥系統而言，生產過程中的預熱器系統發生堵塞是預熱器系統較為常見的現象，造成預熱器系統堵塞的原因很多，也很復雜。它有工藝問題，原燃料質量和性能問題，設備設施問題，也與系統熱工不穩定，系統參數選擇不當，操作人員的操作方法和責任心等有關。由于經驗不足，在系統投產之初也曾發生多起預熱器堵塞事故，在吸取經驗教訓后，采取了多項預防措施，已多年未發生堵塞現象。然而在2014年1月13日卻連續發生了兩起預熱器堵塞事故，給窯系統安全運轉帶來了極大的影響，現對堵塞發生的經過及原因分析進行介紹，供同行參考。

1 堵塞經過

根據檢修計劃于2014年1月10日停窯進行了系統大修，其中對預熱器系統進行了5級內筒掛片更換，3、4、5級局部澆注料進行了修補，對窯尾煙室縮口進行了擴徑改造。原直徑為1.6m現擴大為1.7m。同時，利用檢修機會對篦冷機破碎機進行了改造，將原錘破更換為輥破。于1月11日檢修完畢，1月12日23∶42系統按原定烘窯計劃升溫后開始投料，23∶45現場反映C3翻板閥無動作（無料下），中控C3錐體壓力參數隨即出現正壓，判斷C3下料管堵料，立即止料，經過現場開操作孔處理清通后，又對各級錐體清掃檢查，然后于13日4∶25繼續烘窯，至7∶00再次投料，C4又出現堵塞，7∶02止料處理，10∶58繼續烘窯，至14∶10投料，運轉至今，基本正常。

2 原因分析

在系統烘窯升溫前我們對系統進行了檢查，對系統各個部位清掃，并投球進行了通道確認，預熱器系統管路暢通，因而初步分析認為不是異物留存造成的堵塞，對此我們結合系統檢修及操作狀況進行了進一步的分析，認為主要有以下原因造成了系統堵塞。

（1）在點火烘窯前于1月11日上午對預熱器各級旋風筒及下料管進人檢查，未發現異物，所以在當天夜里點火烘窯之前就未對系統再次進行檢查確認，但檢查后從當天19∶00～23∶30，生料磨循環風機做多次動平衡校驗，高溫風機做一次，期間尾排風機一直在拉風，且窯內此次清理積灰較多。在此期間，積灰在預熱器內循環，點火前有部分積灰沉降在錐體部位，由于烘窯期間澆注料蒸發水分和煤灰沉降，加上窯灰遇熱也發粘，物料粘性凝聚性加強，形成疏松結皮，導致投料前清掃，集中落在下料管，因為料量較少，遇翻板閥局部阻力易結拱形成料柱，造成堵塞；

（2）由于此次堵塞部位均在翻板閥上部膨脹節部位，受清掃裝置及壓力測量位置的限制，從投料前清掃檢查和系統壓力狀況無法判斷出該位置。在C3堵塞處理后，初步分析時認為，僅會在C3沉降，再加上環保要求高，當地居民對窯煙筒冒灰意見大，想搶在天亮之前投料，為了盡快點火投料，所以在C3清通后只是對各級錐體用風槍進行清掃和閥板檢查，未發現異常后就進行點火，沒有對C4及以下下料管該位置進行全面確認，導致C4的二次堵塞。

（3）我廠煤粉制備系統采用合肥院的HRM1700立磨，此次檢修在更換磨輥后，由于新更換的磨輥耐磨層堆焊的面積不夠，造成施壓面較原磨輥要小，在粉磨時磨機產量上不去，實測煤粉細度比原來要粗，其次是煤磨開磨時因窯還未運轉，窯頭沒有熱風，雖然使用了熱風爐，但實際熱風不足，出磨風溫要低于窯正常運轉時，也使得煤粉細度和水份受到影響。再次是在點火紅窯時，基于節約烘窯用柴油的考慮，單位時間耗油量從0.5L/min調整到了0.25L/min,雖然保證了煤粉燃燒的初始條件，但在系統溫度低的情況下卻不能保證煤粉的充分燃燒，上述原因導致煤粉燃燒效果不好，實際黑火頭長，受窯尾拉風的影響，火焰易發飄，因而會有煤粉沉降到窯尾甚至預熱器系統，在條件具備時該部分煤粉產生二次燃燒，造成預熱器局部溫度過高，同時煤灰的富集參入又會降低粘附溫度，從而形成結皮性堵塞，我們廠烘窯時C3、C4、C5閥板是吊起的，下游預旋風筒出口熱風會直接從下料管部位竄入上游旋風筒，當分解爐給煤后，不僅分解爐溫度會上升，同時因竄風影響也會使C3、C4級旋風筒錐體部位溫度大幅度上升，這樣會使烘窯時沉降在該部位的煤粉達到燃點出現二次燃燒，不可避免的會使該部位出現粘結性結皮。

（4）窯系統在投料時，根據經驗，開始投料量定在120t/h，高溫風機進口風閥開度100%，風機采用變頻調速操作，電機轉速控制在870r/min，預熱器C1出口負壓在2500MPa左右，這次投料操作基本上也是按照上述經驗進行操作，只是在初始投料時高溫風機轉速控制860 r/min，比原操作略低了10 r/min，然而這次我們大修是對窯尾煙室縮口進行了擴口改造，原直徑由1600mm改為現在的1700mm。由于系統阻力降低，在同樣的拉風情況下會使旋風筒、分解爐的風速降低，風的實際料荷能力低，物料懸浮分離效果變差，特別是這次固體流量計檢查后，一直未校準，固體流量計第一次下料，流量波動大，給定100噸/小時，瞬間出現最高近200噸/小時，且時長達十幾秒，造成入預熱器系統料流不穩定，也是造成系統堵塞原因之一。

（5）回顧本次檢修后系統操作來看，在系統投料正常后，分解爐溫度按照原先經驗控制在870℃左右，但在實際操作過程中發現控制在該溫度操作比較困難，為保證分解爐出口溫度穩定，系統用煤波動很大。同時也造成分解爐系統溫度波動較大，從操作經驗來看說明溫度控制值超過物料平衡分解的溫度較多，多用的煤沒有生料分解來平衡才導致分解爐系統溫度急劇波動。對此有操作員對分解爐控制點進行了嘗試降低調整，通過調整發現分解爐溫度控制830℃左右，分解爐出口溫度比較穩定，控制操作比較容易實現，對照五級旋風筒錐體溫度來看，此時錐體溫度仍然有850℃，然而以前正常操作的系統溫度分布來看，當分解爐出口溫度在860℃左右，五級旋風筒錐體溫度只有810℃左右，但實際入窯生料成分并沒有多大變動，上述的分解爐出口溫度應該是比較接近才對。上述情況表征分解爐出口熱電偶存在測量誤差，在對分解爐出口熱電偶進行檢校更換后分解爐溫度控制860℃比較穩定，五級旋風筒錐體溫度只有820℃左右，溫差接近歷史溫度分布經驗值。對比以上各數據表明分解爐熱電偶未檢校前的溫度測量應該比實際溫度低30～40℃。這也說明系統投料時溫度控制要比以前正常的溫度控制值要高30～40℃。也就是說系統投料時，預熱器系統溫度場溫度分布要高，預熱器系統存在過熱現象，也是造成預熱器系統局部提前出現液相，形成粘結堵塞。

3 采取的措施

針對上述預熱器堵塞情況，我們嚴格按照預熱器堵塞處理的操作預案進行處置，保證過程安全，使生產盡快恢復正常，同時采取了一些預防措施

（1）提高技管人員現場管理及處置能力，加強學習，處理問題嚴謹慎重，嚴抓細節，查瓶頸，找重點，以后烘窯時，在確保系統絕對暢通，方可點火。

（2）在系統拉風后，投料之前必須對各級下料管再次進行投球試驗，確保下料管暢通后再進行投料，避免類似問題的再次發生。

（3）加強中控操作員的責任心培養，工作要細致，對系統不正常的參數分布提高敏感性，以便及時發現系統隱藏的問題，保證系統處于良好狀態。實現均衡穩定生產。減少工藝操作原因對生產過程帶來的不良影響。

（4）檢修后應嚴格遵守儀器儀表管理規定，特別要對影響系統安全運轉關鍵點的測量儀表重新檢測校正，保證儀器儀表測量顯示的數據準確無誤，確實起到對系統操作調整的應有作用。

（5）根據系統實際改造情況，調整初始投料操作參數，將初始投料量固定在120t/h不變，高溫電機轉速控制在880r/nim，比原經驗操作提高10r/nim，以保證系統有足夠的風速，保證物料的懸浮分散和分離效果，實現系統兩相流的流場穩定，避免塌料和堵料。

通過采取上述措施，未再發生預熱器堵塞事故。