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回转窑外分解窑窑尾系统的结皮、积料、堵塞与防治

回转窑外分解窑窑尾系统的结皮、积料、堵塞与防治

  回转窑外分解窑窑尾系统的结皮、积料、堵塞与防治

  窑外分解窑的推广应用,促进了我国水泥工业的高速发展,大幅度地提高了水泥生产规模与生产能力,对降低消耗,提高产品品质起到极为重要的作用,是当前我国水泥工业的发展方向。但目前国内已投产的预分解窑生产工艺线普遍存在着一个共同问题,就是窑尾系统——预热系统与分解炉结皮、积料、堵塞。系统结皮、积料,影响通风和物料流畅,造成堵塞;系统一旦发生堵塞,热工制度打乱,严重影响窑的产质量,且处理堵塞,恢复生产比较困难,更有甚者,因堵塞塌料而造成人身伤亡。如何正确理解、严肃对待这一客观存在的现象,认识其将给生产带来的种种危害;切实通过一些必要的控制手段和一定的工艺处理措施,科学地进行预测与防范,是保障生产顺利进行,确保工艺设施安全,发挥系统优势的关键所在。

  一、堵塞的多发部位与高频时间

  预分解系统内很多部位都可能发生堵塞,但主要发生在三级和四级旋风筒内;各级下料管及翻板阀内,若不及时处理,有时能从下料管堵到预热器锥体,甚至整个旋风筒;再是分解炉及其斜坡,连结管、变型或变径管等处。

  从时间上看,堵塞大部分发生在点火后不久,窑操作不正常,系统热工制度不稳定等情况下。另外,系统事故多,频繁开停窑时,由于风料搭配不当,煤粉不完全燃烧及其它外因,也很容易造成堵塞。

  二、堵塞原因

  造成堵塞的因素很多且复杂,因此必须从工艺、原燃材料、设备、热工制度、操作与管理上去认真细致的分析研究。根据一些厂的生产经验,造成结皮堵塞的主要原因大致有以下几方面。

  1.结皮造成的堵塞

  结皮是高温物料在烟室、上升管道、各级(主要为三、四级)旋风筒锥体内壁上粘结的一层层硬皮,严重的地方呈圈状缩口。阻碍了物料的正常运行,粘结和烧熔交替,使皮层数量和厚度渐渐增加,影响窑内通风、改变了预热器内物料与气流的运行速度和方向,最后导致堵塞。造成这种现象的主要原因有三:

  (1)回灰的影响

  电收尘(含增湿塔)收下来的物料,已经经过高温物理化学反应,这种物料重新进入预热器时,很容易造成物料及早分解,提前出现液相,来不及到达窑内,在预热器内形成熔融状态,粘附在旋风筒内壁上,形成结皮,严重时导致堵塞。这种情况主要在窑尾系统温度偏高,回灰掺入不均匀或掺入量过大时发生。因此,那些旋风收尘器收尘效率不高,电收尘收下回灰又未进生料储存均化系统,而直接从提升泵等入窑的,或回灰掺入时没有稳料计量设施或此类设施失灵的生产线,更应加强操作,防止高温。同时也很有必要对回灰掺入系统进行调整和改造。提高系统旋风筒特别是顶级旋风收尘器收尘效率,降低进电收尘的粉尘含量,以减少回灰。

  (2)有害元素的影响

  原燃料中有害元素K、Na、Cl、S等含量高时,大量出现的碱便会从烧成带高温区挥发出来,进入气相与其它组分发生反应,首先与氯和二氧化硫反应,随气流带至窑尾系统,温度降低后,以硫酸盐和氯化物的形态冷凝在原料上。这种沉淀物在较低温度下出现熔融相,形成微细熔体,然后发生固体颗粒的固结。它们通过多次高温挥发,低温凝聚循环和附着作用,粘附在预热器、分解炉及联接管道内形成结皮,若处理不及时,继续循环粘附,最终导致堵塞。

  (3)局部高温造成结皮堵塞

  预分解系统温度偏高,而导致结皮的因素较多。如料流波动;煤粉因不完全燃烧进入预热器产生二次燃烧;系统操作不稳定等都会导致局部温度偏高,使液相提前出现,形成粘聚性物质结皮。料流忽大忽小,很容易打乱预热器、分解炉及窑的正常工作。而操作上往往滞后,跟不上料流的变化,加减煤不及时,甚至出现短时间断料,不能及时减煤,导致因料少系统温度偏高,造成结皮,堵塞。点火时由于煤粉在窑内或分解炉内燃烧不完全,一部分跑到预热器内附着在锥体和下料管上,温度升高时着火,形成局部高温。操作上,片面强调入窑分解率,分解炉用煤量过大,两把火比例失调,造成炉内温度偏高,过早出现液相,加之炉内物料切线速度高,离心力较大,很容易造成熔融物附着在炉壁上,形成炉内结皮;由于物料在分解炉内的停留时间极短,过量的煤粉在炉内来不及燃烧,被带至四级旋风筒形成二次燃烧,导致旋风筒内温度过高结皮。

  2.漏风造成的堵塞

  漏风是窑外分解窑的一大克星,它不仅降低旋风筒分离效率,增加热耗,更是造成系统堵塞的一个主要因素。

  (1)内漏风造成的堵塞

  各级预热器下料管的排灰阀关闭不严、烧坏或失灵,不能很好地起到锁风作用,不仅旋风筒收尘效率降低,而且会引起短路、塌料和堵塞。因为下料管排灰阀锁风不严,下一级气体就会从下料管内经过,使预热器内收集下来的物料又重新上升,不能顺利排出,造成内循环。由于下料口处风速高,不达到一定的数量,物料不会沉降,但一旦物料过多具备了沉降的条件,便是一大股落下,造成下料不均,分散状况不好,导致堵塞。

  (2)外漏风造成的堵塞

  外漏风是指从系统外漏入系统内的冷空气。它主要是从各级旋风筒的检查门、下料管排灰阀轴、各联接管道的法兰、预热器顶盖、各测量点等处漏入。旋风预热器内气流运动复杂,加上粉粒粒度分布较宽,使其内部的物料运动更加复杂,随机性较大。若系统密封不好,漏入冷风,改变了物料在预热器内的运动轨迹,降低了其旋转运动速度,离心甩向壁面的离心力降低,部分物料随气流回到上一级,造成物料循环,最终堆积堵塞。另一方面,冷风漏入与热物料接触,极易造成物料冷热凝聚,粘附在预热器筒体壁上,导致结皮或产生大块,卡死下料管或排灰阀造成堵塞。此外,当燃料不完全燃烧时,可燃物与漏入的O2重新燃烧,产生局部高温,过热使物料在内壁上熔融粘附,结皮堵塞。

  3.操作不当造成的堵塞

  (1)投料不及时。当分解炉点火,达到投料温度时,一定要及时投料,否则会造成系统温度偏高,且因此时料量较小,更易造成结皮。

  (2)开停窑时排风量不当。因故需停料停窑时,排风量不能大辐度减少,否则很容易使物料因风速过小沉积在管内(主要在水平管),造成堆积。重新开窑投料时,开始排风量过小,堆积的物料不能被顺利带走,随着下料量的不断增加,管内物料堆积增多,严重时也会导致堆积堵塞。

  (3)下料量与窑速不同步。窑运转不正常,热工制度不稳定,需预打小慢车或慢转窑时,减料不及时很容易因喂料量与窑速不同步,造成物料在窑尾烟室堆积。这时即使窑仍在运转,但堆积在窑尾的物料不能够很快输送出去,堆积的物料受高温熔融粘附在窑尾烟室内壁,在烟室与窑连接处形成棚料现象,造成烟室及上一级预热器堵塞。

  (4)排风量控制不当。排风量过大时,预分解系统气流速度较高,物料在预热器内被甩向壁面的离心力较大,物料沿壁面旋转下落速度降低,物料与高温气流接触时间相对较长,易粘糊在预热器内壁上,形成从松到实的层状覆盖物,造成堵塞;当排风量过小时,气流速度降低,难以使料团冲散,形成塌料堵塞,且物料很易滞留在水平连接管内,导致水平管道堵塞。

  (5)窑、炉风量分配不均,操作不协调。操作调节不合理,窑尾缩口闸板开度和入分解炉三次风闸板开度不当时,易导致窑炉风量分布不均匀。如果窑尾缩口风速过低,或分解炉进口风速过低或过高,都会引起物料在预分解系统内结皮、棚料、塌料、堆积直至堵塞。窑、炉操作不能前后兼顾;协调不好;片面强调窑内通风、系统负压;不适当的追求入窑分解率,两把火配合不好,也易造成高温结皮、积料、塌料、堵塞。

  4.外来物造成的堵塞

  系统的检查门砖镶砌不劳垮落;旋风筒、分解炉顶盖及内衬材料剥落;旋风筒内筒或撒料板烧坏掉下;排灰阀烧坏或转动不灵;检修时耐火砖或铁器等物件留在预热器内未清出时及易造成预热器的机械堵塞。

  5.设计不当,先天不足造成的堵塞

  系统设计要为生产创造良好的条件,不能因某些部位设计不合理,造成先天不足,影响生产。先天不足造成的系统堵塞,在生产中是很难处理的,必须避免。如:水平连接管道过长,连接管道角度过小;各级预热器进风口高宽比偏小;锥体角度小;内筒过长;回灰不能均匀掺入等都将影响生产。

  三、预防与处理

  1.搞好开窑和开窑前的检查

  系统检修后,一定要对系统进行祥细检查,清理系统内部所有杂物,确认耐火砖等内衬材料是否牢固。开机前应对所有排灰阀进行检查,确认是否灵活或损坏;检查各级排灰阀配重是否合理,防止过轻或过重,造成机械转动不灵或密封不好,形成漏风,引起堵塞。正常生产时排灰阀微微颤动,即为配重合理。开窑时应及时检查所有检查门、法兰、测孔、排灰阀轴等处是否密封,防止因外漏风造成的堵塞。发现问题及时处理,不可等到“下一次”。温度升高,可投料时,应及时投料。投料前应活动各排灰阀,开通吹风装置,以防锥体积料。

  2.加强操作

  正常生产时,应严格操作,保持温度、压力合理分布,前后兼顾,密切协调;操作人员要有良好的责任心和预见性。加减料及时,风煤料配合合理,喂料窑速同步;勤检查、勤联系、勤观察、勤活动。

  3.把好原、燃材料关,合理配料,提高煤粉质量

  对原、燃材料有害成分严加控制,一般要求生料中碱含量(Na2O+K2O)<1.5%,氯含量Cl<0.02%,硫碱比控制在0.85左右。调整熟料率值,优化配料,液相量控制在24~27%较适宜;采用两高一中配料方案,使得烧成物软而不结,硬而不散。控制好煤粉细度和水分,避免高硫煤和劣质煤。

  4.完善工艺设施,综合治理,消除隐患

  经常出现堵塞的生产线,应对整个工艺过程进行诊断,找出各种可能导致结皮的因素,有效治理。生产中,一旦发现堵塞,应尽快查出原因及时处理,以防结硬块,增大处理难度。

  四、结束语

  引起窑外分解窑窑尾系统结皮、积料、堵塞的因素很多且十分复杂,有单项独处,有多项多处,要操作好这种窑必须加强管理、加强操作,稳定系统热工制度;搞好系统密封;提高原燃料质量、严格控制原燃料有害成分;合理配料。掌握规律,预防和处理好结皮堵塞,是窑、炉、器正常运转,提高窑的运转率,确保产质量,确保设备及人身安全的重要保证;是充分发挥预分解窑优势的关键。

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