石云生 姚亞琴

（1.冀東發(fā)展集團(tuán)海外事業(yè)部，北京 101111；2.陽泉冀東水泥公司，山西陽泉 045000）

ZS公司3200t/d新型干法水泥生產(chǎn)線于2009年5月一次投料成功，目前達(dá)到3900t/d。生產(chǎn)一直比較正常。但就在2010年3月卻出現(xiàn)了一次較大的工藝事故，中途由于燒成溫度過低，窯頭無法形成火焰止料三次，直接停窯時間長達(dá)20小時，減產(chǎn)投料時間長達(dá)15天之久。本次事故給公司造成了較大的損失。在經(jīng)過認(rèn)真研究分析，通過一系列的參數(shù)調(diào)整之后，終于投料成功，產(chǎn)質(zhì)量恢復(fù)正?！，F(xiàn)根據(jù)本次事故得到的教訓(xùn)加以總結(jié)，希望同行能在此問題上少走彎路，少受損失。

表1 3200t/d生產(chǎn)線主機(jī)設(shè)備表

1 事故現(xiàn)象

2010年3月18日中班，窯況突然發(fā)生惡化，主要操作參數(shù)如表2所示，五級旋風(fēng)筒出口溫度不易提高，窯尾溫度不斷降低至880℃，NOx（分析儀安裝位置在C1出口管道）亦不斷減少。當(dāng)投料量降至180t/h(正常時投料量為240 t/h)，排風(fēng)量隨之降低，提高分解爐出口溫度至1050℃，五級旋風(fēng)筒出口溫度才能到820℃。窯尾溫度提高至1050℃，分解率勉強(qiáng)維持在90%的水平，窯電流趨于穩(wěn)定，游離鈣在2%以內(nèi)。當(dāng)窯系統(tǒng)整體情況好轉(zhuǎn)時，操作員將投料量提高到190 t/h，窯況在10分鐘后惡化，窯電流迅速下降，窯前渾濁，游離鈣竄至6%左右，不得不繼續(xù)減產(chǎn)至150 t/h方才穩(wěn)定窯況。這種現(xiàn)象維持了近15天時間，期間針對性地采取了一些措施，包括停窯檢查，但投料多次依然達(dá)不到設(shè)計產(chǎn)量。

2 原因分析

（1）由于分解爐出口溫度陡然升高，分解爐中部溫度亦升高至1000℃，首先考慮煤粉不完全燃燒問題，但從煤粉工業(yè)分析中未發(fā)現(xiàn)異常，由于煤粉倉為頭尾煤共用，如果灰分或揮發(fā)分有較大幅度的變化時，煤灰摻入量會大幅度改變熟料的三率值，但從熟料全分析中未發(fā)現(xiàn)異常，（KH值略有下降，分析是由大幅度減產(chǎn)，煤耗增加引起的）。

（2）當(dāng)投料量降至180 t/h時，燒成帶溫度可以提高到正常煅燒溫度，分解爐出口及中部溫度可以降低50℃，大約控制在980～1000℃，NOx可以提高至600ppm，窯況正常。但是再提高投料量，希望通過緩慢加產(chǎn)，提高二三次風(fēng)溫度來加速煤粉的燃燒速度，使五級旋風(fēng)筒出口溫度與分解爐出口溫度溫差減小，但收效甚微，適得其反，燒成溫度很快降低，窯前飛砂增大，游離鈣激增，被迫減產(chǎn)，此時所取的生料分解率為88%。由此可見，降產(chǎn)能將燒成溫度提高的主要原因是過多依靠窯頭這把火的熱焓，即通過窯頭加煤，在窯尾階段將分解率較低的生料加溫分解，減輕分解爐的負(fù)擔(dān)。這是一個本末倒置的方法，會加大燒成帶的熱力強(qiáng)度，對窯皮不利。

（3）從現(xiàn)場觀察，在煙室縮口下部捅料孔插入鋼管，能夠感覺到有生料垮落，分析認(rèn)為，物料短路現(xiàn)象是窯前燒不住的主要原因。由于生料有很大一部分直接入窯，沒有經(jīng)過C4旋風(fēng)筒，但分解率取樣點在C4下料管。這部分低分解率的物料取不到，樣品分解率不能反映真實情況。正是由于短路生料的存在，使分解爐內(nèi)煤粉放熱得不到生料的及時吸熱分解，導(dǎo)致分解爐整體溫度提高，但五級筒出口溫度卻不能提高。為防止短路現(xiàn)象的發(fā)生，操作上提高高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，加大排風(fēng)量、關(guān)小三次風(fēng)閘板，由于投料量較低，此種操作適得其反，將窯內(nèi)火焰拉長，更加降低了窯頭溫度，窯況惡化。

（4）生料短路現(xiàn)象的發(fā)生，分解爐內(nèi)流場的破壞，分析原因有以下三點：一為分解爐縮口澆注料磨損，面積擴(kuò)大或形狀不規(guī)則，導(dǎo)致風(fēng)速降低，達(dá)不到噴騰效應(yīng)的要求；二是C4旋風(fēng)筒或C2旋風(fēng)筒出口的撒料箱問題，它的作用是讓物料經(jīng)它阻擊反彈后立即分散成細(xì)粉，均布在熱氣流中，提高有限時間內(nèi)的傳熱效率。如果料子撒不開，成團(tuán)落下，分解爐單位空間內(nèi)物料過多，過重，導(dǎo)致生料短路。三是C4下料管上的兩個翻板閥（TTF爐C4下料管分上下兩根，分布于兩個縮口之上0.5米處）內(nèi)漏風(fēng)問題，重點是下部翻板閥。如果翻板損壞嚴(yán)重，會導(dǎo)致生料克服氣流阻力成團(tuán)垮落至分解爐內(nèi)的，導(dǎo)致短路入窯。

3 采取措施

（1）對C2、C4旋風(fēng)筒出口撒料板進(jìn)行了熱態(tài)檢查，在捅料孔處探視，沒有發(fā)現(xiàn)損壞現(xiàn)象，結(jié)合操作中各級壓力沒有劇烈變化，因此可以排除該項問題。

（2）對C4下部下料管增加耐熱鋼板作為撒料板，后部用倒鏈調(diào)節(jié)長度，用于提高生料的分散度。當(dāng)插入深度提高到1.2米時，窯尾溫度明顯上升，分解爐出口溫度下降至1000℃，窯況好轉(zhuǎn)。提高投料量至200t/h時，分解爐溫度又提高到了1050℃以上，但窯尾溫度沒有降低的情況下，窯前溫度降低，游離鈣顯著提高，被迫降低投料量至180t/h。分析認(rèn)為，此項有一定影響，但不是主要原因。

（3）在長時間調(diào)整無果的情況下，調(diào)試組分析認(rèn)為主要問題出在縮口不規(guī)則或尺寸變大，分解爐內(nèi)結(jié)皮較多導(dǎo)致噴騰效應(yīng)的效果差，由此導(dǎo)致分解爐流場發(fā)生較大變化，風(fēng)煤料不匹配。限于現(xiàn)有條件不能馬上冷窯檢修，只能在操作上調(diào)整。筆者在操作上進(jìn)行了超常規(guī)的調(diào)整手段，主要操作如下：投料量由180 t/h在5分鐘之內(nèi)加之250 t/h，高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)量相應(yīng)提高，高溫風(fēng)機(jī)電流值由105A提高到123A，一級出口負(fù)壓值由5500Pa提高到7800Pa（由于生產(chǎn)線屬于高阻力型預(yù)熱器，因此壓力值很高）窯頭煤適當(dāng)增加，保證分解爐內(nèi)風(fēng)煤料三者的合理配比，控制五級筒出口溫度在830℃，分解爐出口溫度不做參考。在調(diào)整的過程中發(fā)現(xiàn)，分解爐溫度從1130℃慢慢回落至920℃，五級筒出口溫度始終在830℃附近，沒有降低，30分鐘后窯前溫度回升，窯電流穩(wěn)定，2小時后取樣游離鈣在1.8%，基本恢復(fù)正常。調(diào)整前后的系統(tǒng)參數(shù)對比見表2。

表2 調(diào)整前后的系統(tǒng)參數(shù)對比

4 結(jié) 論

分解爐是預(yù)分解窯技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，具有燃料燃燒、氣固換熱、碳酸鹽分解等功能。對于正常的分解爐，要求其在滿足生料的分解率、煤粉的燃燼率及后續(xù)的燃燒功能外，同時要有良好的抗波動能力。在實際生產(chǎn)過程中，由于耐火材料的磨損會發(fā)生工況的改變，操作上應(yīng)該及時調(diào)整，使?fàn)t內(nèi)流場保持平衡狀態(tài)，使生料的吸熱和燃料的發(fā)熱過程保持平衡狀態(tài)。爐內(nèi)氣體的流動特性對爐內(nèi)的煤粉燃燒和生料分解的影響深遠(yuǎn)。一方面爐內(nèi)物料的分布是否均勻、物料在爐內(nèi)的停留時間和氣體流動有很大的關(guān)系，另一方面氣體湍流運(yùn)動是換熱與分解的決定因素。對于噴騰型分解爐，由于下部縮口區(qū)域的存在，氣流經(jīng)過此區(qū)域時流動面積突增發(fā)生噴射效應(yīng)，并在壁面附件區(qū)域形成局部回流區(qū)，TTF爐增設(shè)中部縮口形成二次噴騰效應(yīng)，從而使分解爐柱體上部空間的氣流變化更加紊亂，延長物料停留時間。本次事故中由于某種原因?qū)е路纸鉅t流場被破壞，操作上被迫減產(chǎn)運(yùn)行，由于窯況不穩(wěn)定，二三次風(fēng)溫度風(fēng)量經(jīng)常發(fā)生大幅度變化，在低產(chǎn)量對應(yīng)的排風(fēng)量、喂煤量沒有找到最佳值時，分解爐內(nèi)的流場不能穩(wěn)定，此時的小幅度調(diào)整只能導(dǎo)致窯況的進(jìn)一步波動，不能解決問題。采用“大風(fēng)大料”的操作方法理論依據(jù)是使分解爐內(nèi)的風(fēng)煤料三要素盡快匹配，恢復(fù)分解爐流場的穩(wěn)定性。

5 停窯檢修

在2010年8月份的中修時，對分解爐內(nèi)部進(jìn)行了詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)如下問題：

（1）分解爐內(nèi)柱體部位有接近15道環(huán)形結(jié)皮圈，結(jié)皮厚度500mm，長度1～2m。我們進(jìn)行了徹底的清理。

（2）分解爐與煙室的連接縮口處由于清理結(jié)皮的原因?qū)е驴s口直徑整體擴(kuò)大70mm，且斷面不規(guī)則。分解爐中部縮口無磨損。我們對底部縮口重新補(bǔ)打澆注料，縮口有效直徑在原來的基礎(chǔ)上減小150mm（1950mm → 1800mm）。

（3） C4翻板閥閥板正常，磨損不大。

從上述可以判定分解爐內(nèi)結(jié)皮嚴(yán)重是這次事故的主要原因，結(jié)皮導(dǎo)致分解爐阻力增大，風(fēng)量不足，風(fēng)速過低，從而造成分解爐與煙室的連接縮口處塌料。高溫風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量與投料量需要同時提高，才能達(dá)到風(fēng)煤料匹配的要求，僅提高高溫風(fēng)機(jī)排風(fēng)量只會使窯頭溫度降低，最后的操作思路是正確的，利用操作參數(shù)的變化彌補(bǔ)了工藝條件的不足，沒有因為此工藝問題長時間停窯，避免了公司更大的損失。