曹輝輝

1 前言

我公司有兩條3 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，為上游PVC產(chǎn)業(yè)的電石渣廢渣配套處置項(xiàng)目。由于采用電石渣配料，燒成系統(tǒng)預(yù)熱器、分解爐、煙室縮口易產(chǎn)生結(jié)皮，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行，預(yù)熱器每年約堵塞5～7次；煙室縮口每班需清理結(jié)皮2～3次，每次＞30min；末級(jí)下料管翻板閥周?chē)?，每班清理結(jié)皮1次，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在很大的安全隱患。公司針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)并取得了較好效果。目前，預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮情況得到了很大改善，基本能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

2 結(jié)皮原因及改進(jìn)措施

2.1 原燃材料中有害成分的影響及改進(jìn)

眾所周知，原燃材料中的有害成分是造成燒成系統(tǒng)結(jié)皮的重要影響因素，我公司生產(chǎn)水泥熟料的原材料主要由鈣質(zhì)原料、硅鋁質(zhì)原料、鐵質(zhì)原料等組成。鈣質(zhì)原料全部為電石渣，電石渣中的主要有害成分為氯離子，還含有硫化氫等副產(chǎn)品；硅、鋁質(zhì)原料主要為黃矸石，來(lái)源于毛烏素沙漠的鹽堿地帶，堿含量較高，一般約3.5%；鐵質(zhì)原料為鋼渣、當(dāng)?shù)仉姀S的高鐵粉煤灰和高鐵爐渣。燃煤為當(dāng)?shù)孛?，質(zhì)量整體較好，含硫量在0.5%左右，成分比較穩(wěn)定。當(dāng)電石渣中氯離子＞0.03%或黃矸石中堿含量連續(xù)超過(guò)3.3%時(shí)，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)結(jié)皮現(xiàn)象明顯加重。原材料的化學(xué)成分分析見(jiàn)表1，燃煤的工業(yè)分析見(jiàn)表2。

表1 原材料的化學(xué)成分分析，%

表2 燃煤的工業(yè)分析

改進(jìn)措施：嚴(yán)格控制電石渣中氯離子含量≯0.03%，每班分析一次，將其作為集團(tuán)級(jí)工藝指標(biāo)進(jìn)行控制；優(yōu)化上游工藝，用硫酸清凈工藝代替原來(lái)的鹽酸清凈工藝；針對(duì)黃矸石堿含量高的問(wèn)題，采用部分高鐵粉煤灰替代黃矸石，保證熟料堿含量＜0.7%，熟料硫堿比0.8～1.0[1]。

2.2 窯尾系統(tǒng)漏風(fēng)的影響及改進(jìn)措施

窯尾系統(tǒng)漏風(fēng)處往往易形成冷熱交替的厚重結(jié)皮。

改進(jìn)措施：針對(duì)窯尾系統(tǒng)內(nèi)漏風(fēng)，將C1旋風(fēng)筒翻板閥改為雙翻板閥，并對(duì)其他翻板閥進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)窯尾系統(tǒng)外漏風(fēng)，一是將窯尾原石墨塊密封改為新型的魚(yú)鱗片摩擦套密封；二是采用機(jī)械加工制成的成品檢修門(mén)代替人工制作的檢查門(mén)；三是全員重視系統(tǒng)各檢查門(mén)、熱電偶等部位的漏風(fēng)治理，并將窯尾氧含量和堵塞“跑、冒、滴、漏”工作納入日?？己斯芾?。

2.3 窯尾系統(tǒng)通風(fēng)的影響及改進(jìn)措施

煙室縮口為燒成系統(tǒng)通風(fēng)的“咽喉”部位，易產(chǎn)生結(jié)皮，一旦出現(xiàn)厚重結(jié)皮，將嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)通風(fēng)，造成窯頭火焰不暢，煤粉燃燒不完全，致使窯尾形成還原氣氛，進(jìn)而導(dǎo)致煙室縮口、末級(jí)下料管等部位結(jié)皮加劇，需及時(shí)進(jìn)行清理。

改進(jìn)措施：一是對(duì)煙室進(jìn)行擴(kuò)容改造，二是在煙室、分解爐縮口和末級(jí)下料管處使用微晶高溫耐磨防結(jié)皮板等新材料。改造前，我公司在煙室和分解爐縮口使用的耐火材料是抗結(jié)皮澆注料，抗結(jié)皮效果甚微。2021年3月，在1號(hào)熟料生產(chǎn)線的預(yù)熱器末級(jí)筒使用了晶核微晶高溫耐磨管道（見(jiàn)圖1）及在煙室、分解爐縮口處引進(jìn)了微晶高溫耐磨防結(jié)皮板（見(jiàn)圖2）。微晶材料耐磨損、耐急冷急熱，能有效減少結(jié)皮，使用效果較好。另外，在末級(jí)下料管處安裝了“空氣炮群”防堵塞裝置（見(jiàn)圖3），增加了一組負(fù)壓監(jiān)測(cè)裝置，若監(jiān)測(cè)到下料管中負(fù)壓異常，可及時(shí)在線清堵，有效避免了下料管清理不及時(shí)造成的堵塞。

圖1 末級(jí)下料管使用微晶板材料

圖2 分解爐縮口使用微晶板材料

圖3 末級(jí)下料管使用“空氣炮群”防堵塞裝置

2.4 煤粉燃燒的影響及改進(jìn)措施

窯頭煤和分解爐煤燃燒狀況對(duì)窯系統(tǒng)運(yùn)行有直接影響。若窯頭煤煤粉過(guò)粗或水分偏大，會(huì)造成窯頭煤嚴(yán)重后燃，使煙室溫度高于正常值，在過(guò)渡帶形成副窯皮和結(jié)圈，加重?zé)熓医Y(jié)皮。若分解爐煤分布不均或與生料混合不佳，一是會(huì)造成分解爐煤粉后燃，導(dǎo)致末級(jí)筒溫度高于分解爐，產(chǎn)生高溫結(jié)皮；二是會(huì)造成分解爐局部高溫，在高溫區(qū)燃燒器附近出現(xiàn)結(jié)皮。

改進(jìn)措施：針對(duì)煤粉細(xì)度問(wèn)題，對(duì)煤磨選粉機(jī)進(jìn)行了升級(jí)改造，兼顧煤粉制備系統(tǒng)的安全性，采用了四通道低氮燃燒器，可根據(jù)工藝需求及時(shí)調(diào)整火焰形狀。在窯尾增加了煤粉分配器，每班用手持式測(cè)溫槍測(cè)量分解爐燃燒器周?chē)鷾囟?，根?jù)溫度分布調(diào)節(jié)分解爐兩臺(tái)燃燒器的喂煤比例。目前，煤粉80μm篩篩余平均＜6%，煤粉水分＜4.5%，煤磨入口溫度≤260℃，煤磨出口溫度≤60℃，袋收塵器灰斗溫度≤50℃，煤粉倉(cāng)溫度≤55℃。

2.5 熱工制度的影響及改進(jìn)措施

風(fēng)、煤、料的合理匹配是良好熱工制度的基礎(chǔ)，生料不穩(wěn)、給煤不暢、用風(fēng)調(diào)節(jié)不及時(shí)等均會(huì)造成熱工制度紊亂、工藝參數(shù)或高或低，熟料質(zhì)量難以保證。電石渣水泥熟料生產(chǎn)線在生料粉磨和熟料煅燒方面的穩(wěn)定性較差，應(yīng)加強(qiáng)熱工制度的精細(xì)化管理，避免加劇系統(tǒng)的結(jié)皮、結(jié)圈。

改進(jìn)措施：首先，加強(qiáng)生料計(jì)量管理。由于電石渣、粉煤灰等均為粉體物料，受溫度、庫(kù)壓、流動(dòng)性的影響比較大，計(jì)量控制較難。為此，將原科氏力秤更換為粉體計(jì)量秤，并在庫(kù)內(nèi)增加助流設(shè)施，優(yōu)化干粉秤、粉煤灰秤負(fù)壓管；將均化庫(kù)庫(kù)底生料沖板流量計(jì)更換為圓盤(pán)計(jì)量秤，并引入六西格瑪?shù)木婀芾砜刂品椒ā８脑旌?，入窯生料飽和比合格率由＜70%升至＞85%，為回轉(zhuǎn)窯煅燒穩(wěn)定打下了良好基礎(chǔ)。其次，優(yōu)化各工藝控制指標(biāo)，分級(jí)管控，每月考核。加強(qiáng)管理后，回轉(zhuǎn)窯工藝指標(biāo)合格率由94%提高至97.5%。再次，每次開(kāi)、停窯均編制專項(xiàng)方案，由工藝管理人員跟班指導(dǎo)，每季度組織一次培訓(xùn)，將工藝指標(biāo)超標(biāo)按照事故進(jìn)行分析。最后，實(shí)行每天三班統(tǒng)一操作制，為減少人為操作的波動(dòng)性，我公司引進(jìn)了先進(jìn)控制系統(tǒng)，使人工干預(yù)系統(tǒng)的次數(shù)減少了80%以上，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的三班操作統(tǒng)一。

2.6 電石渣自身特性的影響及改進(jìn)措施

電石渣作為鈣質(zhì)原料，與石灰石有很大區(qū)別。首先，電石渣的主要成分為Ca（OH）2，其分解溫度為580℃左右，而石灰石的主要成分為CaCO3，其分解溫度為800℃左右；其次，Ca（OH）2分解吸熱與CaCO3不同，前者分解吸熱為1 160kJ/kg，后者分解吸熱為1 660kJ/kg[2]；再者，電石渣顆粒較細(xì)，脫水較早，在預(yù)熱器內(nèi)還進(jìn)行可逆反應(yīng)，以上特性造成含電石渣的生料粘性較大，在高溫的預(yù)熱器和分解爐錐部易產(chǎn)生結(jié)皮。

改進(jìn)措施：首先，制定合理的生料指標(biāo)，將煅燒過(guò)程中的液相量控制在26.5%～27.5%；其次，根據(jù)入窯生料的化學(xué)成分及時(shí)調(diào)整分解爐溫度，尤其在生料易燒時(shí)，分解爐溫度應(yīng)≯850℃，并及時(shí)關(guān)注C5錐體溫度與負(fù)壓，安排崗位人員1h活動(dòng)一次翻板閥；再次，及時(shí)關(guān)注窯尾煙室溫度和負(fù)壓，熟料fCaO含量不可連續(xù)＜0.5%，崗位巡檢時(shí)，用測(cè)溫槍監(jiān)測(cè)分解爐錐部殼體溫度，判斷分解爐內(nèi)是否存在結(jié)皮，并根據(jù)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整窯尾煤分配比例，防止局部高溫，加重結(jié)皮的產(chǎn)生。

2.7 工藝操作紀(jì)律的影響及改進(jìn)措施

良好的工藝操作紀(jì)律是保障窯系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。在實(shí)際生產(chǎn)中存在以下問(wèn)題：一是各操作員操作習(xí)慣不同，操作方式不統(tǒng)一；二是操作員對(duì)工藝指標(biāo)超標(biāo)不夠重視，對(duì)煙室負(fù)壓、分解爐負(fù)壓、煙室溫度、分解爐溫度、C5錐體溫度等頻繁超標(biāo)情況調(diào)節(jié)不及時(shí)；三是窯尾廢氣經(jīng)干燥管，用于烘干電石渣，電石渣的上料穩(wěn)定性直接影響預(yù)熱器至窯系統(tǒng)的負(fù)壓。而有的班組不重視電石渣上料穩(wěn)定性的管理，導(dǎo)致電石渣上料皮帶電流波動(dòng)量達(dá)到10A左右，預(yù)熱器C1出口負(fù)壓波動(dòng)達(dá)500Pa；四是為控制窯尾電袋復(fù)合收塵器入口溫度≯220℃，操作員需頻繁開(kāi)啟管道噴淋和冷風(fēng)閥，在此過(guò)程中，易忽視壓縮空氣與噴槍霧化效果，造成管道水汽掛壁，最終導(dǎo)致整體負(fù)壓逐步升高；五是操作員對(duì)生料的預(yù)判不足，不能根據(jù)入窯生料及窯況變化及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)用風(fēng)和用煤，操作控制滯后。

改進(jìn)措施：一是規(guī)范各班操作，對(duì)主要參數(shù)的控制范圍進(jìn)行優(yōu)化，縮小波動(dòng)范圍，明確操作上下限；二是建立指標(biāo)超標(biāo)報(bào)警機(jī)制，實(shí)施分級(jí)管控，一旦超出指標(biāo)范圍，系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)報(bào)警提醒，并向管理人員推送關(guān)鍵指標(biāo)；三是對(duì)電石渣庫(kù)上料系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，一方面實(shí)現(xiàn)了電石渣干渣庫(kù)出料回轉(zhuǎn)下料器的變頻控制，另一方面通過(guò)增加膠帶輸送機(jī)，將1號(hào)生產(chǎn)線的濕電石渣通過(guò)輸送機(jī)輸送到2號(hào)生產(chǎn)線的上料系統(tǒng)，降低了廢氣溫度，解決了噴淋與冷風(fēng)閥頻繁開(kāi)啟的問(wèn)題；四是每三天對(duì)噴淋系統(tǒng)噴槍的霧化效果進(jìn)行一次檢查，并將噴淋水壓與壓縮空氣壓力接入DCS操作畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)控；五是對(duì)操作員進(jìn)行強(qiáng)化培訓(xùn)，每季度召開(kāi)一次座談會(huì)，編制《異常工況處置手冊(cè)》，提高操作員操作水平。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施上述改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的長(zhǎng)期滿負(fù)荷生產(chǎn)。改進(jìn)后，系統(tǒng)結(jié)皮減少了60%左右，因結(jié)皮造成的預(yù)熱器堵塞、回轉(zhuǎn)窯大幅減產(chǎn)次數(shù)減少了80%，熟料3d抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定在30MPa以上，游離氧化鈣合格率達(dá)93%以上，有效推動(dòng)了系統(tǒng)的高產(chǎn)、高效、高質(zhì)量運(yùn)行。