几起预热器堵料案例分析及预防措施

2016-08-16焦晓飞王朝霞

四川水泥 2016年2期

关键词：结皮收尘下料

焦晓飞王朝霞

（山西职业技术学院，山西省太原市 030006）

几起预热器堵料案例分析及预防措施

焦晓飞1王朝霞2

（山西职业技术学院，山西省太原市 030006）

预热器；结皮堵料；事故预防

0 引言

某水泥有限公司2500t/d窑在运行期间曾多次出现过预热器“堵料”现象，严重影响窑系统的安全、稳定运行。由于在线处理困难，曾多次被迫止料停窑处理，耗时费力。为此，山西职业技术学院（以下简称：我院）本着校企合作的原则，对此进行了系统的调研和分析。

1 清捅实况描述

从几次现场清捅堵料的过程来看：集料堆积的部位主要集中在预热器五级下料管和分解炉鹅颈管以及二级等部位。组成的物料粘散，不易清捅。

现场岗位利用英国进口设备“Cardox”二氧化碳清堵系统和压缩风管清理集料，避免了人工直接作业的风险，同时也降低了劳动强度。但依然给生产的稳定运行带来了很大的负面影响。

2 堵料原因分析

当然，预热器堵塞的原因及结皮形成的机理十分复杂，原因各不相同。如果操作不当，比如尾煤用量偏大，煤粉燃烧不完全，部分未燃烧的煤粒随物料发生二次燃烧；如果再加上生料中有害成分偏高等多种因素叠加，势必会造成物料更加粘散，更易积聚后形成结皮。分析其主要原因有以下几种：

1）机械堵料：是指异物卡料堵塞。主要是预热器内筒挂片或浇注料脱落后卡在下料管内壁，使其有效空间变小，从而导致集料堵塞；此类堵料一般无法预见，只能从日常检修维护中进行处理，如浇注料挖补、挂片更换等。但一般在正常的运行周期内不会发生此类事故。尤其是近几年来，高强耐火浇注料和陶瓷挂片的使用，更是有效的延长了其使用寿命。

2）工艺堵料：具体又分为有害成分循环富集、系统漏风、用煤不当；操作不合理等诸多原因。

3 案例分析及措施

1）正常工况下二级频繁堵塞。

其实，系统漏风的现象在各大企业都普遍存在，系统漏风不仅使能源消耗浪费增大，尤其是热工设备，一方面漏入的冷风使系统煤耗和电耗增加，而且漏入的冷风遇到热料极易发生物料冷凝，粘结在系统器壁上形成结皮，周而复始，最终形成结皮堵塞。

经过我院技术人员现场查看，发现该公司预热器系统的捅料孔设置较多，而且密封性较差，存在严重的漏风现象。但预热器的捅料孔由于不定期的在线清捅结皮，使用频次高，数量多、分布广，所以在实际使用过程中的密封就显得特别困难。尤其是圆形的捅料孔结构，单层外盖密封不严实，散热也较大。越靠上一级预热器的负压越大，漏风也越严重。这也就是为什么该公司在正常工况下二级预热器系统频繁堵料的重要原因之一。

为此，技术人员对原有的预热器捅料孔的结构进行了技改处理，系统漏风得以有效的治理。

其主要措施是：通过在原有捅料孔的外筒内焊接一个带有螺纹丝扣结构的内筒，内筒的外径与原外筒的内径紧密配合。然后在内筒的外端用一端盖拧紧密封（利用螺纹丝扣进行连接配合），最后在端盖上塞满岩棉，锁上原外部的密封盖即可。

为防止内筒和端盖在高温作用下烧毁或发生变形，影响内壁螺纹和端盖的紧密配合。我们特意选择了耐高温的特殊材质25Cr-20Ni奥氏体耐热钢进行制作。其使用环境温度在1200℃以下不氧化，不变形，有较好的高温强度和组织稳定性，而且焊接性能也良好，便于对接。

2）正常工况下五级结皮堵塞。

堵塞后经检查发现，预热器的五级下料管中结皮平均厚度约为25～30cm，最厚处约为50cm。从结皮外观形貌来看：质地较硬，分层状，中间层发黑，外观土黄。技术人员对结皮进行了采样分析,结果见下表1所示：

表1 ：结皮化学成分

从上表可以看出：结皮中Cl-含量严重超标，碱含量也较高。由此可以判定形成结皮的主要原因是由于配料带入生料中的氯离子在预热器系统循环富集，形成低熔点的氯化碱。因为生料中的氯离子在预热器中与碱形成氯化碱，氯化碱的熔点很低，最低熔点在650～700℃，其以熔融态粘附在物料表面形成液相粘膜，并与生料和飞灰一起构成粘聚性物质，阻碍生料的颗粒流动，从而使物料在预热器中流动不畅并形成粘附性结皮。而且氯化碱沸点低，挥发率极高，从而导致氯化碱的大量循环富集，成为预热器结皮形成的促进剂，逐层粘附，逐渐变厚。

另一方面，从结皮的烧失量可以看出，平均在12～13%，这充分说明结皮中含有未燃尽的碳粒。可能是煤粉细度过粗，窑尾拉风过大导致煤粉在分解炉内燃烧不完全，部分未燃尽的碳粒随气流进入五级筒内发生二次燃烧和包裹结皮现象。

众所周知：原料中氯离子含量超标会严重影响窑系统的稳定运行,其主要表现为：窑尾烟室、预热器下料管等部位频繁结皮,影响系统通风。也极易诱发窑内长厚窑皮、结圈等工艺事故，尤其是大块结皮一但脱落势必会造成预热器堵塞。同时，若熟料中的氯离子含量超标会导致水泥中氯离子含量超标（GB175-2007要求：≤0.06%），在施工后发生混凝土中钢筋锈蚀，出现质量安全事故。因此，一定要从原料的进厂源头控制有害成分，加大进厂的质量检验和控制。经过对原料进行筛选，发现配料中使用的电石渣的氯离子含量严重超标（0.15～0.20%）。

3）正常工况下五级塌料堵塞。

事故经过：2015年7月6日中班中控操作员接班后窑系统运行正常， 16:06岗位工发现标准仓上袋收尘“冒灰”严重，要求中控停收尘风机清灰。16:08窑操作员发现入窑斗提电流瞬间上到193A(正常为130A左右)，并立即通知岗位检查，16:10：46止尾煤（当时分解炉温度860℃、五级下料温度分别为859℃、817℃，北五级下料管压力-1428Pa）。16:12现场通知中控启入窑斗提，此时最高电流达到193A并持续到16:17电流才成空载状态110A，16:13北五级锥体压力瞬间为0，通知岗位检查，反馈北五级已堵料。

事故原因：因现场处理袋收尘时下灰量太大，造成斗提生料喂料量瞬时增大，进入预热器后，在窑系统拉风不变的情况下悬浮较为困难，最后导致大股生料下塌、直接窜入五级筒锥体堵塞，这是造成此次事故的直接原因。由于原袋收尘下为回转下料器卸料，后因回转下料器经常漏灰后改为单翻板阀，当收尘器下灰量突然增大时单翻板阀起不到均匀卸料的作用。同时，窑操作员对岗位处理袋收尘时可能导致实际喂料量瞬时大幅度增大的情况不能掌控，没有预见性的采取减料预防措施。而是主观根据斗提电流突然升高后以为斗提机械故障，采取紧急停车，后经现场岗位检查无故障后重启斗提，斗提内原有大股生料再次冲击预热器系统，导致系统瞬时堵塞加剧。

可见，收尘器下回灰卸料量不稳定导致喂料波动大，加上操作员主观判断失误，操作不当也是造成堵料的重要原因。