幾起預熱器堵料案例分析及預防措施

焦曉飛王朝霞

（山西職業(yè)技術學院，山西省 太原市 030006）

幾起預熱器堵料案例分析及預防措施

焦曉飛1王朝霞2

（山西職業(yè)技術學院，山西省 太原市 030006）

預熱器；結皮堵料；事故預防

0 引言

某水泥有限公司2500t/d窯在運行期間曾多次出現過預熱器“堵料”現象，嚴重影響窯系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。由于在線處理困難，曾多次被迫止料停窯處理，耗時費力。為此，山西職業(yè)技術學院（以下簡稱：我院）本著校企合作的原則，對此進行了系統(tǒng)的調研和分析。

1 清捅實況描述

從幾次現場清捅堵料的過程來看：集料堆積的部位主要集中在預熱器五級下料管和分解爐鵝頸管以及二級等部位。組成的物料粘散，不易清捅。

現場崗位利用英國進口設備“Cardox”二氧化碳清堵系統(tǒng)和壓縮風管清理集料，避免了人工直接作業(yè)的風險，同時也降低了勞動強度。但依然給生產的穩(wěn)定運行帶來了很大的負面影響。

2 堵料原因分析

當然，預熱器堵塞的原因及結皮形成的機理十分復雜，原因各不相同。如果操作不當，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，勢必會造成物料更加粘散，更易積聚后形成結皮。分析其主要原因有以下幾種：

1）機械堵料：是指異物卡料堵塞。主要是預熱器內筒掛片或澆注料脫落后卡在下料管內壁，使其有效空間變小，從而導致集料堵塞；此類堵料一般無法預見，只能從日常檢修維護中進行處理，如澆注料挖補、掛片更換等。但一般在正常的運行周期內不會發(fā)生此類事故。尤其是近幾年來，高強耐火澆注料和陶瓷掛片的使用，更是有效的延長了其使用壽命。

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

3 案例分析及措施

1）正常工況下二級頻繁堵塞。

其實，系統(tǒng)漏風的現象在各大企業(yè)都普遍存在，系統(tǒng)漏風不僅使能源消耗浪費增大，尤其是熱工設備，一方面漏入的冷風使系統(tǒng)煤耗和電耗增加，而且漏入的冷風遇到熱料極易發(fā)生物料冷凝，粘結在系統(tǒng)器壁上形成結皮，周而復始，最終形成結皮堵塞。

經過我院技術人員現場查看，發(fā)現該公司預熱器系統(tǒng)的捅料孔設置較多，而且密封性較差，存在嚴重的漏風現象。但預熱器的捅料孔由于不定期的在線清捅結皮，使用頻次高，數量多、分布廣，所以在實際使用過程中的密封就顯得特別困難。尤其是圓形的捅料孔結構，單層外蓋密封不嚴實，散熱也較大。越靠上一級預熱器的負壓越大，漏風也越嚴重。這也就是為什么該公司在正常工況下二級預熱器系統(tǒng)頻繁堵料的重要原因之一。

為此，技術人員對原有的預熱器捅料孔的結構進行了技改處理，系統(tǒng)漏風得以有效的治理。

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

為防止內筒和端蓋在高溫作用下燒毀或發(fā)生變形，影響內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25Cr-20Ni奧氏體耐熱鋼進行制作。其使用環(huán)境溫度在1200℃以下不氧化，不變形，有較好的高溫強度和組織穩(wěn)定性，而且焊接性能也良好，便于對接。

2）正常工況下五級結皮堵塞。

堵塞后經檢查發(fā)現，預熱器的五級下料管中結皮平均厚度約為25～30cm，最厚處約為50cm。從結皮外觀形貌來看：質地較硬，分層狀，中間層發(fā)黑，外觀土黃。技術人員對結皮進行了采樣分析,結果見下表1所示：

表1 ：結皮化學成分

從上表可以看出：結皮中Cl-含量嚴重超標，堿含量也較高。由此可以判定形成結皮的主要原因是由于配料帶入生料中的氯離子在預熱器系統(tǒng)循環(huán)富集，形成低熔點的氯化堿。因為生料中的氯離子在預熱器中與堿形成氯化堿，氯化堿的熔點很低，最低熔點在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成粘聚性物質，阻礙生料的顆粒流動，從而使物料在預熱器中流動不暢并形成粘附性結皮。而且氯化堿沸點低，揮發(fā)率極高，從而導致氯化堿的大量循環(huán)富集，成為預熱器結皮形成的促進劑，逐層粘附，逐漸變厚。

另一方面，從結皮的燒失量可以看出，平均在12～13%，這充分說明結皮中含有未燃盡的碳粒。可能是煤粉細度過粗，窯尾拉風過大導致煤粉在分解爐內燃燒不完全，部分未燃盡的碳粒隨氣流進入五級筒內發(fā)生二次燃燒和包裹結皮現象。

眾所周知：原料中氯離子含量超標會嚴重影響窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,其主要表現為：窯尾煙室、預熱器下料管等部位頻繁結皮,影響系統(tǒng)通風。也極易誘發(fā)窯內長厚窯皮、結圈等工藝事故，尤其是大塊結皮一但脫落勢必會造成預熱器堵塞。同時，若熟料中的氯離子含量超標會導致水泥中氯離子含量超標（GB175-2007要求：≤0.06%），在施工后發(fā)生混凝土中鋼筋銹蝕，出現質量安全事故。因此，一定要從原料的進廠源頭控制有害成分，加大進廠的質量檢驗和控制。經過對原料進行篩選，發(fā)現配料中使用的電石渣的氯離子含量嚴重超標（0.15～0.20%）。

3）正常工況下五級塌料堵塞。

事故經過：2015年7月6日中班中控操作員接班后窯系統(tǒng)運行正常， 16:06崗位工發(fā)現標準倉上袋收塵“冒灰”嚴重，要求中控停收塵風機清灰。16:08窯操作員發(fā)現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（當時分解爐溫度860℃、五級下料溫度分別為859℃、817℃，北五級下料管壓力-1428Pa）。16:12現場通知中控啟入窯斗提，此時最高電流達到193A并持續(xù)到16:17電流才成空載狀態(tài)110A，16:13北五級錐體壓力瞬間為0，通知崗位檢查，反饋北五級已堵料。

事故原因：因現場處理袋收塵時下灰量太大，造成斗提生料喂料量瞬時增大，進入預熱器后，在窯系統(tǒng)拉風不變的情況下懸浮較為困難，最后導致大股生料下塌、直接竄入五級筒錐體堵塞，這是造成此次事故的直接原因。由于原袋收塵下為回轉下料器卸料，后因回轉下料器經常漏灰后改為單翻板閥，當收塵器下灰量突然增大時單翻板閥起不到均勻卸料的作用。同時，窯操作員對崗位處理袋收塵時可能導致實際喂料量瞬時大幅度增大的情況不能掌控，沒有預見性的采取減料預防措施。而是主觀根據斗提電流突然升高后以為斗提機械故障，采取緊急停車，后經現場崗位檢查無故障后重啟斗提，斗提內原有大股生料再次沖擊預熱器系統(tǒng)，導致系統(tǒng)瞬時堵塞加劇。

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

4 結束語

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

TQ172

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1007-6344（2016）02-0003-01