篦冷機堆“雪人”的故障分析及處理

趙曉東

1 前言

遼寧渤海水泥有限公司?4.74m×74m回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線，自2014年4月投產(chǎn)以來，生產(chǎn)狀況和指標(biāo)一直比較理想。但2017年6～8月，篦冷機頻繁出現(xiàn)堆“雪人”故障，窯內(nèi)有時還伴有嚴(yán)重的“飛砂”，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)也嚴(yán)重下滑，期間8次被迫停窯累計138h處理堆“雪人”事故，少產(chǎn)熟料26 000t，直接經(jīng)濟損失78萬余元。主要生產(chǎn)指標(biāo)對比見表1。

2 堆“雪人”事故的原因分析

2.1 原燃材料的影響

選取堆“雪人”期間使用的原燃材料、“雪人”飛砂料、“雪人”熟料以及正常熟料試樣進行化學(xué)成分分析，其結(jié)果如表2～6所示。

表1 主要生產(chǎn)指標(biāo)對比

由表2可知，原煤的灰分和全硫含量偏高，揮發(fā)分和低位發(fā)熱量偏低，從而導(dǎo)致煤粉起燃溫度高，燃燒慢，煤粉燃盡率低，易產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象；有相當(dāng)一部分未燃燒的煤粉顆粒沉落在熟料中，在篦冷機內(nèi)產(chǎn)生無焰二次燃燒，導(dǎo)致細(xì)小熟料或未燒透的熟料顆粒表面產(chǎn)生液相，粘度增大，熟料顆粒之間相互粘結(jié)。

由表3可知，石灰石、粉煤灰、鐵礦石等原材料中的MgO、R2O、SO3、Cl-等有害成分含量偏高，煅燒時產(chǎn)生的液相量明顯增多。熟料進入篦冷機后，沒有冷凝的殘余液相與熟料粉粘結(jié)在一起，形成浮動的熟料層，活動篦板不能將其徹底推走，殘存的熟料逐漸成堆。

由表4可知，飛砂料與正常熟料相比，其KH平均值高0.025，SM平均值高0.25，AM平均值低0.13，液相量平均值小2.23%，fCaO平均值大0.41%，形成熟料的最高煅燒溫度高37℃。這些數(shù)據(jù)說明，飛砂料易燒性很差，煅燒溫度控制雖高，但液相量卻明顯偏低，影響熟料的燒成程度，熟料中的fCaO含量也明顯偏高。

由表5可知，“雪人”熟料與正常熟料相比，其KH平均值小0.029，SM平均值小0.51，AM平均值小0.19，液相量平均值大5%，形成熟料的最高煅燒溫度低75℃。這些數(shù)據(jù)說明，“雪人”熟料的易燒性好，煅燒溫度控制雖低，但熟料的液相量卻明顯偏高，fCaO含量合格。

2.2 篦冷機設(shè)計和操作的影響

（1）現(xiàn)代篦冷機入料口處，一般設(shè)置一段固定篦床。液相量多、粘度大的出窯熟料，由于無法及時推走，容易形成堆積、粘結(jié)現(xiàn)象。

（2）篦冷機料層厚度和冷卻風(fēng)量控制得不合理，導(dǎo)致入窯二次風(fēng)溫低，煤粉易發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象，造成出窯熟料的液相量增加、粘度增大。

（3）篦冷機發(fā)生“堆雪人”事故之后，沒有將物料徹底清理干凈，容易導(dǎo)致頻繁“堆雪人”。

表2 煤粉的工業(yè)分析，%

表3 原材料的化學(xué)成分

表4 飛砂料的化學(xué)成分及率值

表5“雪人”熟料的化學(xué)成分及率值

表6 正常熟料的化學(xué)成分及率值

2.3 燃燒器操作的影響

（1）燃燒器的位置

以渤海水泥有限公司為例，堆“雪人”期間，燃燒器伸進窯內(nèi)距離為350mm，燒成帶相對變短，熟料的燒成反應(yīng)不完全，熟料粉化形成“飛砂”，熟料中≤1mm的細(xì)粉顆粒含量增加，在篦冷機與窯頭罩之間循環(huán)富集。

燃燒器端面中心太靠近料層，火焰與物料表面之間的距離變小，氧氣含量相對不足，物料表面會產(chǎn)生還原氣氛，并且未燃或正在燃燒的煤粉顆粒容易掉落在熟料中，產(chǎn)生不完全燃燒現(xiàn)象，增加篦冷機入口處熟料的液相量，容易形成堆“雪人”現(xiàn)象。

（2）內(nèi)、外風(fēng)比例控制方法

使用閥門開度控制煤粉燃燒器的內(nèi)風(fēng)量與外風(fēng)量，很容易造成內(nèi)風(fēng)與外風(fēng)比例失調(diào)，削弱火焰的內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)，影響煤粉的均勻混合與燃燒。部分未燃盡的煤粉顆粒會掉落在熟料中，繼續(xù)發(fā)生不完全燃燒反應(yīng)，致使出窯熟料的液相量劇增，在篦冷機入料口處互相粘結(jié)、聚集，形成堆“雪人”現(xiàn)象。

3 處理堆“雪人”的技術(shù)措施

3.1 控制原燃材料的質(zhì)量（表7、8）

3.2 控制煤粉及生料質(zhì)量（表9）

3.3 控制熟料配料方案（表10）

根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，KH和SM比較高的生料，盡管其液相量不多，但容易形成飛砂料，而KH高和SM相對較低的生料，或SM高和KH相對較低的生料易燒性好，不容易形成飛砂料。因此應(yīng)選用KH較高和SM較低的配料方案。

3.4 正確操作控制篦冷機

表7 石灰石質(zhì)量控制指標(biāo)

表8 原煤質(zhì)量控制指標(biāo)

表9 煤粉、生料質(zhì)量控制指標(biāo)

表10 配料方案

表11 燃燒器控制參數(shù)

表12 實施技改措施前后的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)對比

通過合理調(diào)整篦冷機的料層厚度和冷卻風(fēng)量，提高入窯二次風(fēng)的溫度。

3.5 正確操作控制煤粉燃燒器

（1）正確控制煤粉燃燒器的位置

如圖1所示，O點為窯口截面的中心位置，A點為煤粉燃燒器端部的中心位置。冷態(tài)條件下，控制A點的坐標(biāo)為（30，-50），煤粉燃燒器端部伸進窯口內(nèi)的距離為100～200mm。

（2）優(yōu)化煤粉燃燒器的用風(fēng)參數(shù)（表11）

通過調(diào)節(jié)閥門開度，控制軸流風(fēng)、旋流風(fēng)、煤風(fēng)和中心風(fēng)的壓力，優(yōu)化煤粉燃燒器的用風(fēng)參數(shù)。

3.6 設(shè)置空氣炮

在篦冷機入料端的正面設(shè)置3臺空氣炮，兩個側(cè)面各設(shè)置1臺空氣炮，在“雪人”堆積形成初期，每隔5～10min，所有空氣炮同時啟動，可瞬間釋放10～15kN的膨脹沖擊力，能有效清除積料，將隱患消除在萌芽階段。

4 生產(chǎn)實踐效果

實施技術(shù)改進措施后，不但消除了篦冷機堆“雪人”現(xiàn)象，而且窯的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)也大為改善。實施技改措施前后的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計對比如表12所示。

由表12可知，實施技術(shù)改進措施后，窯產(chǎn)量平均提高428t/d，全年多產(chǎn)熟料14.34萬噸，創(chuàng)直接經(jīng)濟效益430.20萬元；窯的運轉(zhuǎn)率提高2.65%，全年多產(chǎn)熟料4.39萬噸，創(chuàng)直接經(jīng)濟效益131.70萬元；熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降8.86kg/t熟料，全年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤13 400t，創(chuàng)直接經(jīng)濟效益804.00萬元。三項累計創(chuàng)直接經(jīng)濟效益達(dá)1 365.90萬元。■