烟室缩口扩径投料后预热器堵塞的原因及处理

刘威 陈猛 吴大伟 宋金伟

（1.淮北矿业相山水泥公司，淮北市 235000 ； 2.淮北矿业众城水泥公司，235000）

我公司2500t/d新型干法水泥生产线由天津水泥工业设计院设计，采用单系列高效低阻五级旋风预热器、DD型分解炉，窑的规格为Φ4×60m，采用皮拉德四通道煤粉燃烧器，使用燃料为烟煤。对于新型干法水泥系统而言，生产过程中的预热器系统发生堵塞是预热器系统较为常见的现象，造成预热器系统堵塞的原因很多，也很复杂。它有工艺问题，原燃料质量和性能问题，设备设施问题，也与系统热工不稳定，系统参数选择不当，操作人员的操作方法和责任心等有关。由于经验不足，在系统投产之初也曾发生多起预热器堵塞事故，在吸取经验教训后，采取了多项预防措施，已多年未发生堵塞现象。然而在2014年1月13日却连续发生了两起预热器堵塞事故，给窑系统安全运转带来了极大的影响，现对堵塞发生的经过及原因分析进行介绍，供同行参考。

1 堵塞经过

根据检修计划于2014年1月10日停窑进行了系统大修，其中对预热器系统进行了5级内筒挂片更换，3、4、5级局部浇注料进行了修补，对窑尾烟室缩口进行了扩径改造。原直径为1.6m现扩大为1.7m。同时，利用检修机会对篦冷机破碎机进行了改造，将原锤破更换为辊破。于1月11日检修完毕，1月12日23∶42系统按原定烘窑计划升温后开始投料，23∶45现场反映C3翻板阀无动作（无料下），中控C3锥体压力参数随即出现正压，判断C3下料管堵料，立即止料，经过现场开操作孔处理清通后，又对各级锥体清扫检查，然后于13日4∶25继续烘窑，至7∶00再次投料，C4又出现堵塞，7∶02止料处理，10∶58继续烘窑，至14∶10投料，运转至今，基本正常。

2 原因分析

在系统烘窑升温前我们对系统进行了检查，对系统各个部位清扫，并投球进行了通道确认，预热器系统管路畅通，因而初步分析认为不是异物留存造成的堵塞，对此我们结合系统检修及操作状况进行了进一步的分析，认为主要有以下原因造成了系统堵塞。

（1）在点火烘窑前于1月11日上午对预热器各级旋风筒及下料管进人检查，未发现异物，所以在当天夜里点火烘窑之前就未对系统再次进行检查确认，但检查后从当天19∶00～23∶30，生料磨循环风机做多次动平衡校验，高温风机做一次，期间尾排风机一直在拉风，且窑内此次清理积灰较多。在此期间，积灰在预热器内循环，点火前有部分积灰沉降在锥体部位，由于烘窑期间浇注料蒸发水分和煤灰沉降，加上窑灰遇热也发粘，物料粘性凝聚性加强，形成疏松结皮，导致投料前清扫，集中落在下料管，因为料量较少，遇翻板阀局部阻力易结拱形成料柱，造成堵塞；

（2）由于此次堵塞部位均在翻板阀上部膨胀节部位，受清扫装置及压力测量位置的限制，从投料前清扫检查和系统压力状况无法判断出该位置。在C3堵塞处理后，初步分析时认为，仅会在C3沉降，再加上环保要求高，当地居民对窑烟筒冒灰意见大，想抢在天亮之前投料，为了尽快点火投料，所以在C3清通后只是对各级锥体用风枪进行清扫和阀板检查，未发现异常后就进行点火，没有对C4及以下下料管该位置进行全面确认，导致C4的二次堵塞。

（3）我厂煤粉制备系统采用合肥院的HRM1700立磨，此次检修在更换磨辊后，由于新更换的磨辊耐磨层堆焊的面积不够，造成施压面较原磨辊要小，在粉磨时磨机产量上不去，实测煤粉细度比原来要粗，其次是煤磨开磨时因窑还未运转，窑头没有热风，虽然使用了热风炉，但实际热风不足，出磨风温要低于窑正常运转时，也使得煤粉细度和水份受到影响。再次是在点火红窑时，基于节约烘窑用柴油的考虑，单位时间耗油量从0.5L/min调整到了0.25L/min,虽然保证了煤粉燃烧的初始条件，但在系统温度低的情况下却不能保证煤粉的充分燃烧，上述原因导致煤粉燃烧效果不好，实际黑火头长，受窑尾拉风的影响，火焰易发飘，因而会有煤粉沉降到窑尾甚至预热器系统，在条件具备时该部分煤粉产生二次燃烧，造成预热器局部温度过高，同时煤灰的富集参入又会降低粘附温度，从而形成结皮性堵塞，我们厂烘窑时C3、C4、C5阀板是吊起的，下游预旋风筒出口热风会直接从下料管部位窜入上游旋风筒，当分解炉给煤后，不仅分解炉温度会上升，同时因窜风影响也会使C3、C4级旋风筒锥体部位温度大幅度上升，这样会使烘窑时沉降在该部位的煤粉达到燃点出现二次燃烧，不可避免的会使该部位出现粘结性结皮。

（4）窑系统在投料时，根据经验，开始投料量定在120t/h，高温风机进口风阀开度100%，风机采用变频调速操作，电机转速控制在870r/min，预热器C1出口负压在2500MPa左右，这次投料操作基本上也是按照上述经验进行操作，只是在初始投料时高温风机转速控制860 r/min，比原操作略低了10 r/min，然而这次我们大修是对窑尾烟室缩口进行了扩口改造，原直径由1600mm改为现在的1700mm。由于系统阻力降低，在同样的拉风情况下会使旋风筒、分解炉的风速降低，风的实际料荷能力低，物料悬浮分离效果变差，特别是这次固体流量计检查后，一直未校准，固体流量计第一次下料，流量波动大，给定100吨/小时，瞬间出现最高近200吨/小时，且时长达十几秒，造成入预热器系统料流不稳定，也是造成系统堵塞原因之一。

（5）回顾本次检修后系统操作来看，在系统投料正常后，分解炉温度按照原先经验控制在870℃左右，但在实际操作过程中发现控制在该温度操作比较困难，为保证分解炉出口温度稳定，系统用煤波动很大。同时也造成分解炉系统温度波动较大，从操作经验来看说明温度控制值超过物料平衡分解的温度较多，多用的煤没有生料分解来平衡才导致分解炉系统温度急剧波动。对此有操作员对分解炉控制点进行了尝试降低调整，通过调整发现分解炉温度控制830℃左右，分解炉出口温度比较稳定，控制操作比较容易实现，对照五级旋风筒锥体温度来看，此时锥体温度仍然有850℃，然而以前正常操作的系统温度分布来看，当分解炉出口温度在860℃左右，五级旋风筒锥体温度只有810℃左右，但实际入窑生料成分并没有多大变动，上述的分解炉出口温度应该是比较接近才对。上述情况表征分解炉出口热电偶存在测量误差，在对分解炉出口热电偶进行检校更换后分解炉温度控制860℃比较稳定，五级旋风筒锥体温度只有820℃左右，温差接近历史温度分布经验值。对比以上各数据表明分解炉热电偶未检校前的温度测量应该比实际温度低30～40℃。这也说明系统投料时温度控制要比以前正常的温度控制值要高30～40℃。也就是说系统投料时，预热器系统温度场温度分布要高，预热器系统存在过热现象，也是造成预热器系统局部提前出现液相，形成粘结堵塞。

3 采取的措施

针对上述预热器堵塞情况，我们严格按照预热器堵塞处理的操作预案进行处置，保证过程安全，使生产尽快恢复正常，同时采取了一些预防措施

（1）提高技管人员现场管理及处置能力，加强学习，处理问题严谨慎重，严抓细节，查瓶颈，找重点，以后烘窑时，在确保系统绝对畅通，方可点火。

（2）在系统拉风后，投料之前必须对各级下料管再次进行投球试验，确保下料管畅通后再进行投料，避免类似问题的再次发生。

（3）加强中控操作员的责任心培养，工作要细致，对系统不正常的参数分布提高敏感性，以便及时发现系统隐藏的问题，保证系统处于良好状态。实现均衡稳定生产。减少工艺操作原因对生产过程带来的不良影响。

（4）检修后应严格遵守仪器仪表管理规定，特别要对影响系统安全运转关键点的测量仪表重新检测校正，保证仪器仪表测量显示的数据准确无误，确实起到对系统操作调整的应有作用。

（5）根据系统实际改造情况，调整初始投料操作参数，将初始投料量固定在120t/h不变，高温电机转速控制在880r/nim，比原经验操作提高10r/nim，以保证系统有足够的风速，保证物料的悬浮分散和分离效果，实现系统两相流的流场稳定，避免塌料和堵料。

通过采取上述措施，未再发生预热器堵塞事故。