幾起預(yù)熱器堵料案例分析及預(yù)防措施

焦曉飛王朝霞

（山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西省 太原市 030006）

幾起預(yù)熱器堵料案例分析及預(yù)防措施

焦曉飛1王朝霞2

（山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西省 太原市 030006）

預(yù)熱器；結(jié)皮堵料；事故預(yù)防

0 引言

某水泥有限公司2500t/d窯在運(yùn)行期間曾多次出現(xiàn)過(guò)預(yù)熱器“堵料”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響窯系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。由于在線處理困難，曾多次被迫止料停窯處理，耗時(shí)費(fèi)力。為此，山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱：我院）本著校企合作的原則，對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)研和分析。

1 清捅實(shí)況描述

從幾次現(xiàn)場(chǎng)清捅堵料的過(guò)程來(lái)看：集料堆積的部位主要集中在預(yù)熱器五級(jí)下料管和分解爐鵝頸管以及二級(jí)等部位。組成的物料粘散，不易清捅。

現(xiàn)場(chǎng)崗位利用英國(guó)進(jìn)口設(shè)備“Cardox”二氧化碳清堵系統(tǒng)和壓縮風(fēng)管清理集料，避免了人工直接作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。但依然給生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了很大的負(fù)面影響。

2 堵料原因分析

當(dāng)然，預(yù)熱器堵塞的原因及結(jié)皮形成的機(jī)理十分復(fù)雜，原因各不相同。如果操作不當(dāng)，比如尾煤用量偏大，煤粉燃燒不完全，部分未燃燒的煤粒隨物料發(fā)生二次燃燒；如果再加上生料中有害成分偏高等多種因素疊加，勢(shì)必會(huì)造成物料更加粘散，更易積聚后形成結(jié)皮。分析其主要原因有以下幾種：

1）機(jī)械堵料：是指異物卡料堵塞。主要是預(yù)熱器內(nèi)筒掛片或澆注料脫落后卡在下料管內(nèi)壁，使其有效空間變小，從而導(dǎo)致集料堵塞；此類堵料一般無(wú)法預(yù)見(jiàn)，只能從日常檢修維護(hù)中進(jìn)行處理，如澆注料挖補(bǔ)、掛片更換等。但一般在正常的運(yùn)行周期內(nèi)不會(huì)發(fā)生此類事故。尤其是近幾年來(lái)，高強(qiáng)耐火澆注料和陶瓷掛片的使用，更是有效的延長(zhǎng)了其使用壽命。

2）工藝堵料：具體又分為有害成分循環(huán)富集、系統(tǒng)漏風(fēng)、用煤不當(dāng)；操作不合理等諸多原因。

3 案例分析及措施

1）正常工況下二級(jí)頻繁堵塞。

其實(shí)，系統(tǒng)漏風(fēng)的現(xiàn)象在各大企業(yè)都普遍存在，系統(tǒng)漏風(fēng)不僅使能源消耗浪費(fèi)增大，尤其是熱工設(shè)備，一方面漏入的冷風(fēng)使系統(tǒng)煤耗和電耗增加，而且漏入的冷風(fēng)遇到熱料極易發(fā)生物料冷凝，粘結(jié)在系統(tǒng)器壁上形成結(jié)皮，周而復(fù)始，最終形成結(jié)皮堵塞。

經(jīng)過(guò)我院技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)查看，發(fā)現(xiàn)該公司預(yù)熱器系統(tǒng)的捅料孔設(shè)置較多，而且密封性較差，存在嚴(yán)重的漏風(fēng)現(xiàn)象。但預(yù)熱器的捅料孔由于不定期的在線清捅結(jié)皮，使用頻次高，數(shù)量多、分布廣，所以在實(shí)際使用過(guò)程中的密封就顯得特別困難。尤其是圓形的捅料孔結(jié)構(gòu)，單層外蓋密封不嚴(yán)實(shí)，散熱也較大。越靠上一級(jí)預(yù)熱器的負(fù)壓越大，漏風(fēng)也越嚴(yán)重。這也就是為什么該公司在正常工況下二級(jí)預(yù)熱器系統(tǒng)頻繁堵料的重要原因之一。

為此，技術(shù)人員對(duì)原有的預(yù)熱器捅料孔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了技改處理，系統(tǒng)漏風(fēng)得以有效的治理。

其主要措施是：通過(guò)在原有捅料孔的外筒內(nèi)焊接一個(gè)帶有螺紋絲扣結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒，內(nèi)筒的外徑與原外筒的內(nèi)徑緊密配合。然后在內(nèi)筒的外端用一端蓋擰緊密封（利用螺紋絲扣進(jìn)行連接配合），最后在端蓋上塞滿巖棉，鎖上原外部的密封蓋即可。

為防止內(nèi)筒和端蓋在高溫作用下燒毀或發(fā)生變形，影響內(nèi)壁螺紋和端蓋的緊密配合。我們特意選擇了耐高溫的特殊材質(zhì)25Cr-20Ni奧氏體耐熱鋼進(jìn)行制作。其使用環(huán)境溫度在1200℃以下不氧化，不變形，有較好的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性，而且焊接性能也良好，便于對(duì)接。

2）正常工況下五級(jí)結(jié)皮堵塞。

堵塞后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，預(yù)熱器的五級(jí)下料管中結(jié)皮平均厚度約為25～30cm，最厚處約為50cm。從結(jié)皮外觀形貌來(lái)看：質(zhì)地較硬，分層狀，中間層發(fā)黑，外觀土黃。技術(shù)人員對(duì)結(jié)皮進(jìn)行了采樣分析,結(jié)果見(jiàn)下表1所示：

表1 ：結(jié)皮化學(xué)成分

從上表可以看出：結(jié)皮中Cl-含量嚴(yán)重超標(biāo)，堿含量也較高。由此可以判定形成結(jié)皮的主要原因是由于配料帶入生料中的氯離子在預(yù)熱器系統(tǒng)循環(huán)富集，形成低熔點(diǎn)的氯化堿。因?yàn)樯现械穆入x子在預(yù)熱器中與堿形成氯化堿，氯化堿的熔點(diǎn)很低，最低熔點(diǎn)在650～700℃，其以熔融態(tài)粘附在物料表面形成液相粘膜，并與生料和飛灰一起構(gòu)成粘聚性物質(zhì)，阻礙生料的顆粒流動(dòng)，從而使物料在預(yù)熱器中流動(dòng)不暢并形成粘附性結(jié)皮。而且氯化堿沸點(diǎn)低，揮發(fā)率極高，從而導(dǎo)致氯化堿的大量循環(huán)富集，成為預(yù)熱器結(jié)皮形成的促進(jìn)劑，逐層粘附，逐漸變厚。

另一方面，從結(jié)皮的燒失量可以看出，平均在12～13%，這充分說(shuō)明結(jié)皮中含有未燃盡的碳粒。可能是煤粉細(xì)度過(guò)粗，窯尾拉風(fēng)過(guò)大導(dǎo)致煤粉在分解爐內(nèi)燃燒不完全，部分未燃盡的碳粒隨氣流進(jìn)入五級(jí)筒內(nèi)發(fā)生二次燃燒和包裹結(jié)皮現(xiàn)象。

眾所周知：原料中氯離子含量超標(biāo)會(huì)嚴(yán)重影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,其主要表現(xiàn)為：窯尾煙室、預(yù)熱器下料管等部位頻繁結(jié)皮,影響系統(tǒng)通風(fēng)。也極易誘發(fā)窯內(nèi)長(zhǎng)厚窯皮、結(jié)圈等工藝事故，尤其是大塊結(jié)皮一但脫落勢(shì)必會(huì)造成預(yù)熱器堵塞。同時(shí)，若熟料中的氯離子含量超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致水泥中氯離子含量超標(biāo)（GB175-2007要求：≤0.06%），在施工后發(fā)生混凝土中鋼筋銹蝕，出現(xiàn)質(zhì)量安全事故。因此，一定要從原料的進(jìn)廠源頭控制有害成分，加大進(jìn)廠的質(zhì)量檢驗(yàn)和控制。經(jīng)過(guò)對(duì)原料進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)配料中使用的電石渣的氯離子含量嚴(yán)重超標(biāo)（0.15～0.20%）。

3）正常工況下五級(jí)塌料堵塞。

事故經(jīng)過(guò)：2015年7月6日中班中控操作員接班后窯系統(tǒng)運(yùn)行正常， 16:06崗位工發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)上袋收塵“冒灰”嚴(yán)重，要求中控停收塵風(fēng)機(jī)清灰。16:08窯操作員發(fā)現(xiàn)入窯斗提電流瞬間上到193A(正常為130A左右)，并立即通知崗位檢查，16:10：46止尾煤（當(dāng)時(shí)分解爐溫度860℃、五級(jí)下料溫度分別為859℃、817℃，北五級(jí)下料管壓力-1428Pa）。16:12現(xiàn)場(chǎng)通知中控啟入窯斗提，此時(shí)最高電流達(dá)到193A并持續(xù)到16:17電流才成空載狀態(tài)110A，16:13北五級(jí)錐體壓力瞬間為0，通知崗位檢查，反饋北五級(jí)已堵料。

事故原因：因現(xiàn)場(chǎng)處理袋收塵時(shí)下灰量太大，造成斗提生料喂料量瞬時(shí)增大，進(jìn)入預(yù)熱器后，在窯系統(tǒng)拉風(fēng)不變的情況下懸浮較為困難，最后導(dǎo)致大股生料下塌、直接竄入五級(jí)筒錐體堵塞，這是造成此次事故的直接原因。由于原袋收塵下為回轉(zhuǎn)下料器卸料，后因回轉(zhuǎn)下料器經(jīng)常漏灰后改為單翻板閥，當(dāng)收塵器下灰量突然增大時(shí)單翻板閥起不到均勻卸料的作用。同時(shí)，窯操作員對(duì)崗位處理袋收塵時(shí)可能導(dǎo)致實(shí)際喂料量瞬時(shí)大幅度增大的情況不能掌控，沒(méi)有預(yù)見(jiàn)性的采取減料預(yù)防措施。而是主觀根據(jù)斗提電流突然升高后以為斗提機(jī)械故障，采取緊急停車，后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)崗位檢查無(wú)故障后重啟斗提，斗提內(nèi)原有大股生料再次沖擊預(yù)熱器系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)瞬時(shí)堵塞加劇。

可見(jiàn)，收塵器下回灰卸料量不穩(wěn)定導(dǎo)致喂料波動(dòng)大，加上操作員主觀判斷失誤，操作不當(dāng)也是造成堵料的重要原因。

4 結(jié)束語(yǔ)

可見(jiàn)，預(yù)熱器堵料事故的管理重在預(yù)防為主，通過(guò)對(duì)事故例案的分析，采取必要的預(yù)防措施，技防和人防相結(jié)合，加大隱患排查，可有效的預(yù)防事故，尤其是可避免同類事故再發(fā)生。

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