淺談套筒窯異常狀況判斷及處理措施

左朝軍，楊源停

（新疆八鋼佳域工貿(mào)總公司）

1 概述

八鋼公司500TPD環(huán)形套筒窯有四座，一期工程1#窯、2#窯于2008年9月點(diǎn)火生產(chǎn)；二期工程3#窯、4#窯于2009年8月點(diǎn)火生產(chǎn)，該活性石灰環(huán)形套筒窯工程是在消化移植德國(guó)貝肯巴赫環(huán)形套筒窯工藝設(shè)備技術(shù)的基礎(chǔ)上施工建造，主要供應(yīng)八鋼煉鋼系統(tǒng)所需的鈍化石灰。一期系統(tǒng)目前已運(yùn)行約6年，二期系統(tǒng)已運(yùn)行5年。按國(guó)內(nèi)同類型窯四年進(jìn)入大修期，為滿足煉鋼廠對(duì)石灰需求量的日益增長(zhǎng)和對(duì)高活性低燒失高鈣石灰的要求，在2012年～2013年對(duì)1#窯、2#窯和3#窯套筒窯拱橋、內(nèi)套筒、噴射器渦流室局部耐材以及附屬設(shè)備進(jìn)行改造，目前除4#窯自2014年7月開(kāi)始為期56天的大修外，其余三座套筒窯運(yùn)行都比較穩(wěn)定，滿足了煉鋼廠對(duì)高品質(zhì)鈍化石灰及活性石灰的穩(wěn)定供應(yīng)。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，要生產(chǎn)出高質(zhì)量的石灰，除了擁有高性能的設(shè)備外，還必須具備科學(xué)合理的操作技術(shù)以及對(duì)異常狀況的判斷及處理。煅燒高質(zhì)量石灰的必備條件是保持窯內(nèi)的熱工穩(wěn)定。套筒窯在操作維護(hù)管理上進(jìn)行了優(yōu)化與提高，形成了一套獨(dú)特的自主管理模式，使之達(dá)到提高500TPD環(huán)行套筒窯設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，穩(wěn)定煅燒工藝的目的。

2 窯體耐材的日常管理

根據(jù)石灰生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，影響套筒窯耐材壽命的因素主要有：機(jī)械破損、化學(xué)侵蝕和高溫?zé)嵴?。機(jī)械破損主要指固體顆粒的磨損和高溫氣體的沖刷?；瘜W(xué)侵蝕主要發(fā)生在石灰窯內(nèi)，表現(xiàn)為石灰石在焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的堿度較高的CaO對(duì)耐材的侵蝕。高溫?zé)嵴鹬饕獊?lái)源于套筒窯內(nèi)劇烈的溫度波動(dòng)，熱震產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象有開(kāi)裂、失性等現(xiàn)象。因此，在操作管理上要有針對(duì)性技術(shù)措施。

2.1 掉磚部位噴涂處理

1#窯2012年大修時(shí)為節(jié)省維修費(fèi)用只更換了12座拱橋耐材，燃燒室及內(nèi)套筒耐材都未更換。運(yùn)行1年后發(fā)現(xiàn)下排1#燃燒室頂部靠近大墻處局部有掉磚現(xiàn)象，面積大概有0.5m2，隨后發(fā)現(xiàn)掉磚部位窯筒體油漆脫色，且影響到大墻部位耐材，溫度范圍在250～390℃。從燒嘴孔觀察，判斷原因是燃燒室頂部工作層鎂鋁尖晶石磚脫落，且影響到大墻接縫處保溫層透火出現(xiàn)高溫，未停窯只能零時(shí)用壓縮空氣管吹掃冷卻高溫筒體，防止繼續(xù)擴(kuò)大。15天后確定利用24h定修時(shí)間，用噴涂料搶修處理：先在燃燒室掉磚部位用裝25mm鉆頭沖擊鉆打孔，插入長(zhǎng)度200mm Y型不銹鋼錨固件固定，用噴涂機(jī)從燒嘴處將鉻剛玉噴涂料噴在掉磚部位，達(dá)到正常厚度后點(diǎn)火烘窯，正常煅燒溫度后，將筒體錨固件的孔用泥漿料封住，經(jīng)連續(xù)測(cè)溫，溫度基本控制在120℃以內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期要求。

2.2 對(duì)燃燒室發(fā)紅部位的壓漿維護(hù)

1#套筒窯在生產(chǎn)過(guò)程中，在燃燒室與窯殼的交接面處的煅燒區(qū)域常有高溫油漆剝落現(xiàn)象，有些燃燒室外表溫度高時(shí)有發(fā)紅癥狀，里面的耐材掉落。分析認(rèn)為，造成發(fā)紅的原因是1#窯燃燒室區(qū)域內(nèi)部的保溫磚因劇烈熱震產(chǎn)生了裂縫，高溫?zé)煔膺M(jìn)入縫隙，造成了鋼殼發(fā)紅現(xiàn)象，影響了燃燒室的正常工作。采取壓漿補(bǔ)縫的維護(hù)手段。用與內(nèi)襯相接近的耐火材料作為壓入填充劑。在施工過(guò)程中，控制好灌漿機(jī)的出口壓力，避免工作層的坍陷，短時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)施工過(guò)程，并且能夠在線不停機(jī)施工，通過(guò)壓漿造襯，能夠把燃燒室發(fā)紅部位的溫度降下來(lái)，監(jiān)測(cè)溫度基本可控制在150℃以下，維持正常的生產(chǎn)。

3 套筒窯本體控制參數(shù)異常時(shí)處理措施

3.1 套筒窯煅燒燃燒溫度升高的處理

套筒窯正常煅燒燃燒室溫度范圍應(yīng)在1100℃～1250℃，若溫度突然升高，多數(shù)因出灰抽屜有瘤塊或燃燒室物料有結(jié)瘤發(fā)生。窯操工應(yīng)立即到上下排燃燒室觀察料子翻滾情況，若觀察到燃燒室料子發(fā)亮，且單側(cè)或兩側(cè)料子不翻滾，并檢查出灰抽屜是否有瘤塊。處理措施：

（1）若燃燒室料子已不翻滾且發(fā)亮（測(cè)溫槍測(cè)溫在1300℃以上），必須立即熄火，自然冷卻5～10分鐘后，通知電工將熱電偶撤出約100mm,將燒嘴拔下觀察。若出灰抽屜有瘤塊先處理出灰抽屜瘤塊，然后處理燃燒室結(jié)瘤，用釬子先處理燃燒室底部瘤塊，后處理側(cè)面瘤塊，處理期間嚴(yán)禁頻繁動(dòng)出灰抽屜。

（2）確認(rèn)燃燒室料子開(kāi)始走料后立即點(diǎn)火（嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間不點(diǎn)火走生料），若走料較慢可將煤氣量控制到計(jì)算量的一半，每2小時(shí)觀察一次，根據(jù)燃燒室走料情況及燃燒室溫度按50～100m3/h加煤氣，直到達(dá)到正常煅燒煤氣量為止。

3.2 循環(huán)氣體溫度異常的處理

循環(huán)氣體是反應(yīng)窯內(nèi)石灰煅燒綜合狀況最準(zhǔn)確的參數(shù)，跟臺(tái)產(chǎn)、熱耗、煤氣流量、助燃風(fēng)、冷卻風(fēng)、負(fù)壓狀況都有關(guān)系。一般循環(huán)氣體溫度控制在700～900℃。

引起循環(huán)氣體溫度上升的原因和異常時(shí)采取的措施：（1）石灰的冷卻空氣量不夠，會(huì)造成循環(huán)氣體的溫度上升。應(yīng)將石灰的冷卻空氣量控制在5000～6000m3/h。

（2）卸料的時(shí)間間隔太長(zhǎng)，也會(huì)引起循環(huán)氣體的溫度上升。應(yīng)調(diào)整卸料的時(shí)間間隔，加快卸料的速度，間隔時(shí)間控制在1h內(nèi)，窯底倉(cāng)小于1m，出灰溫度控制在180℃以內(nèi)。

（3）下部燃燒室溫度偏高，引起循環(huán)氣體的溫度上升。應(yīng)減少下部燃燒室的煤氣量，下上排煤氣比由1.8調(diào)整為1.6，根據(jù)計(jì)算量調(diào)整各燃燒室溫度。

（4）進(jìn)換熱器廢氣溫度700℃以上，出預(yù)熱器驅(qū)動(dòng)風(fēng)溫升高450℃以上，以調(diào)整進(jìn)換熱器的廢氣閥開(kāi)度約30%，進(jìn)換熱器流量控制在8000m3/h。

（5）驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)頻率過(guò)低，帶走的風(fēng)量少，引起局部高溫。增加其驅(qū)動(dòng)頻率讓風(fēng)把熱量帶走,驅(qū)動(dòng)風(fēng)流量控制在5000～9000 m3/h。

3.3 出灰抽屜溫度異常升高的原因及處理措施

（1）出灰抽屜有瘤塊。窯操及時(shí)將瘤塊捅掉打碎，以免長(zhǎng)時(shí)間卡料影響上下燃燒室下料速度，導(dǎo)致結(jié)瘤擴(kuò)大化。

（2）在450t/h產(chǎn)量下，若出灰間隔超過(guò)1.5h，窯底倉(cāng)快滿，盡快出灰。

（3）下燃燒室拱橋處有瘤塊。相應(yīng)部位冷卻空氣量減少，溫度升高，下料速度減慢，必須立即減煤氣、降溫、捅瘤塊，否則長(zhǎng)時(shí)間高溫會(huì)把上下拱橋及上拱橋以上料子燒結(jié)瘤,將各燃燒煤氣減半，溫度控制在950℃以內(nèi)。

（4）冷卻空氣閥開(kāi)度過(guò)小或主排頻率低。適當(dāng)增大冷卻風(fēng)開(kāi)度或增加主排頻率，冷卻風(fēng)量控制在3500～5000 m3/h。

3.4 驅(qū)動(dòng)空氣溫度自升高的原因及處理

驅(qū)動(dòng)空氣的預(yù)熱溫度應(yīng)在350～450℃；上限不能超過(guò)500℃。

引起驅(qū)動(dòng)空氣溫度升高的主要原因及處理方法：（1）進(jìn)入換熱氣廢氣溫度過(guò)高(超過(guò)700℃)，造成驅(qū)動(dòng)空氣預(yù)熱溫度上升（超過(guò)450℃）。具體措施是適當(dāng)關(guān)小廢氣進(jìn)換熱器的進(jìn)口閥，一般控制在30%～50%。（2）檢查驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的壓力情況，如驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)壓力偏小而引起驅(qū)動(dòng)預(yù)熱空氣溫度上升，及時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的壓力，每天450t產(chǎn)量時(shí)驅(qū)動(dòng)壓力控制在32kPa。

3.5 窯頂溫度異常處理

窯頂溫度一般控制在小于250℃，超過(guò)280℃必須采取停窯措施。

引起窯頂溫度升高的主要原因及處理方法：（1）進(jìn)換熱器廢氣量過(guò)少，廢氣溫度偏低，進(jìn)換熱器廢氣溫度應(yīng)在550～750℃，適當(dāng)開(kāi)大進(jìn)換熱器廢氣閥門開(kāi)度(控制到80%)。若開(kāi)大閥門無(wú)效，可能是進(jìn)換熱器廢氣總管處結(jié)瘤堵塞，需停窯清理積料。

（2）若進(jìn)換熱器廢氣總管確認(rèn)暢通，全開(kāi)進(jìn)換熱器廢氣閥，進(jìn)換熱器廢氣溫度變化不大，閥門全開(kāi)和全關(guān)時(shí)，進(jìn)換熱器溫度小于100℃時(shí)，判斷為導(dǎo)流帽堵塞，需要中修停窯處理導(dǎo)流帽結(jié)瘤。

（3）長(zhǎng)時(shí)間未加料或稱重量過(guò)少，窯頂料位下降或者加料過(guò)多料面到達(dá)探尺位置（窯頂料位小于2.5m），自動(dòng)加料停止。處理措施：開(kāi)始加料或加稱重，加高料面，反之及時(shí)減稱重，拉低料面。

（4）上下排煤氣比設(shè)置不合理，上排煤氣量過(guò)多。應(yīng)調(diào)整下上排煤氣比，可將煤氣比由1.6調(diào)整為1.8，適當(dāng)加大下排煤氣量。

3.6 驅(qū)動(dòng)風(fēng)壓力范圍異常及處理

驅(qū)動(dòng)風(fēng)壓力正常范圍在28～32kPa。異常狀況的判斷及處理措施：（1）若驅(qū)動(dòng)風(fēng)在正常生產(chǎn)時(shí)，突然下降，若調(diào)至自動(dòng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)頻率會(huì)達(dá)到最大值，一般大于48Hz，電流直線上升，此時(shí)處理措施是驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)打手動(dòng)，立即檢查驅(qū)動(dòng)風(fēng)管路是否有漏風(fēng)。在套筒窯的驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)消音器處及進(jìn)換熱器法蘭處出現(xiàn)過(guò)此種故障。

（2）若驅(qū)動(dòng)風(fēng)在正常生產(chǎn)時(shí)，壓力逐步下降，每天生產(chǎn)450t產(chǎn)量時(shí)，驅(qū)動(dòng)壓力應(yīng)大于30kPa，且檢查驅(qū)動(dòng)風(fēng)管路處沒(méi)有漏風(fēng)現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)頻率會(huì)增大，正常頻率應(yīng)小于45Hz。若達(dá)到48Hz以上，基本可以判斷為換熱器內(nèi)部漏風(fēng)。處理措施是利用定修時(shí)間打開(kāi)換熱器頂蓋檢查管束及管板封頭處是否有漏風(fēng)，若管束漏風(fēng)，可將相應(yīng)管子上部封堵，若管板封頭處漏風(fēng)，可用石墨盤根封堵加卡環(huán)固定的臨時(shí)處理措施。

（3）若驅(qū)動(dòng)風(fēng)壓力異常升高，燃燒室溫度出現(xiàn)報(bào)警（＞1300℃），且伴隨出灰抽屜料有夾生，此種現(xiàn)象多為噴射器管路積灰堵塞造成，個(gè)別也有噴射器閥門未全部打開(kāi)造成（多發(fā)生在定修完點(diǎn)窯時(shí)），因此必須停窯拆下噴射器清理積灰。

4 公輔設(shè)施的日常管理

4.1 煤氣加壓系統(tǒng)的維護(hù)

影響煅燒最直接的設(shè)備是熱值儀，高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣配比準(zhǔn)確性，直接由熱值儀反饋到各窯，熱值測(cè)量的準(zhǔn)確與否直接影響各窯熱耗調(diào)整及煅燒質(zhì)量，因此規(guī)定一般2周需用標(biāo)氣對(duì)熱值儀校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)熱值儀失準(zhǔn)，必須以循環(huán)氣溫度趨勢(shì)來(lái)控制各窯熱耗，確保煅燒正常。

4.2 壓縮空氣系統(tǒng)的維護(hù)

開(kāi)窯連鎖條件中要求壓縮空氣壓力大于0.3MPa，否則速切閥就會(huì)切斷各窯燃燒室煤氣。在新疆最易出現(xiàn)故障的時(shí)間是冬天和春季。2014年1月就出現(xiàn)多次壓縮空氣總管壓力低停窯事故，經(jīng)分析是冬季空氣濕度大、溫度低造成壓縮空氣總管路內(nèi)結(jié)冰所致。

處理措施：在壓縮空氣管路低點(diǎn)和末端加裝排水閥排水，減少空壓機(jī)干燥機(jī)排水間隔和更換干燥劑防止失效等手段。

5 結(jié)束語(yǔ)

一些操作管理、設(shè)備管理，優(yōu)化操作參數(shù)等工藝技術(shù)措施在套筒窯實(shí)施后，能提前預(yù)判煅燒及設(shè)備故障，極大提高了崗位操作人員及生產(chǎn)管理人員的處理異常狀況的能力，大幅度降低了停窯、生燒、結(jié)瘤等較大生產(chǎn)事故的發(fā)生。通過(guò)實(shí)踐形成了一套獨(dú)特的自主管理模式。2014年1#窯6、7月中修50天，2#、3#窯全年設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到98%以上。套筒窯穩(wěn)定煅燒工藝，滿足了煉鋼廠對(duì)高品質(zhì)鈍化石灰及活性石灰的需求。

[1]茅新東.淺談延長(zhǎng)套筒窯耐材壽命的措施與方法.中國(guó)石灰工業(yè)技術(shù)交流與合作大會(huì)論文資料匯編,2006，11.