燒無煙煤窯窯尾系統(tǒng)堵料事故的分析與處理

蔣明周 顧振冬

瀘州賽德水泥有限公司，四川 瀘州 646400

燒無煙煤窯窯尾系統(tǒng)堵料事故的分析與處理

蔣明周 顧振冬

瀘州賽德水泥有限公司，四川 瀘州 646400

我公司5 000 t/d 熟料燒成系統(tǒng)投產(chǎn)以來，一直采用無煙煤煅燒。2014年5月5日，預(yù)熱器C5A、C5B兩列下料溜管同時堵料，造成窯系統(tǒng)停機。通過采取加強控制原燃材料中煤的硫含量、嚴(yán)格控制礦山石灰石搭配、及時清理結(jié)皮、優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)料匹配等措施，系統(tǒng)恢復(fù)正常，但系統(tǒng)還存在調(diào)整操作控制優(yōu)化技改空間。

無煙煤 下料溜管 堵料 SO2

0 引言

我公司5 000 t/d 熟料燒成系統(tǒng)投產(chǎn)以來，一直采用無煙煤煅燒。2014年5月5日，預(yù)熱器C5A 、C5B兩列下料溜管同時堵料，造成窯系統(tǒng)停機。本文就本次事故原因進行分析，并總結(jié)事故處理經(jīng)驗。

1

事件過程

2014年5月5日夜班，4：20中控操作員通過攝像頭發(fā)現(xiàn)五級翻板閥處冒灰，立即通知當(dāng)班班長進行檢查，4：25現(xiàn)場反饋翻板閥動作不靈活，估計卡死并組織處理，此時預(yù)熱器系統(tǒng)負壓正常。4：41 C5A錐體負壓由2 300 Pa降至880 Pa，很快降至0 Pa，4：42操作員立即止料處理，并通知相關(guān)人員對現(xiàn)場進行檢查。發(fā)現(xiàn)五級筒A/B兩列下料溜管從煙室入口處開始一直堵至旋風(fēng)筒錐部氣體環(huán)吹處，且溜管內(nèi)結(jié)皮嚴(yán)重，物料發(fā)粘。于是連夜組織人員對預(yù)熱器進行清堵，5月6日晚23：30清通，5月7日凌晨1∶58窯點火升溫，11∶18投料，期間共計停窯54.6 h。

2 原因分析

圖1 窯電流圖

（1）5月5日2∶54，由于系統(tǒng)塌料，窯況開始大幅度下滑，窯喂料量由360 t/h開始減產(chǎn)操作，窯況一直未有好轉(zhuǎn)，窯電流持續(xù)下滑，見圖1。3∶01～3∶03，3∶04～3∶06熟料破碎機連續(xù)兩次跳停，為保證系統(tǒng)工況，操作員對冷卻機速度進行了調(diào)整，為了保持冷卻機驅(qū)動壓力平衡，窯連續(xù)減產(chǎn)至200 t/h，高溫風(fēng)機轉(zhuǎn)速由之前的39 Hz降至30 Hz，尾煤用量由之前的17 t/h降至10 t/h，此時窯系統(tǒng)工況不穩(wěn)定，五級筒A/B兩列下料溜管溫度波動大，熱工制度不穩(wěn)定。窯在加產(chǎn)恢復(fù)過程中，由于分解爐溫度波動大，3∶11～3∶16，4∶36～4∶41五級A列下料溜管溫度持續(xù)5 min超過1 000 ℃，高溫時間較長，見圖2。從煅燒角度來分析，物料溫度超過950 ℃，持續(xù)3 min就會出現(xiàn)液相甚至開始燒結(jié)。而此次窯系統(tǒng)工況波動大的情況下，下料溜管溫度連續(xù)兩次超過1 000 ℃且持續(xù)5 min，下料溜管物料必然出現(xiàn)液相和燒結(jié)，這應(yīng)該是此次預(yù)熱器堵料的直接原因。

（2）從5月1日起，窯系統(tǒng)產(chǎn)量較前期有所提高，日產(chǎn)量在5 100～5 200 t/d。 為了追求產(chǎn)量上更高的提升，窯操作上五級下料溜管溫度偏高控制，從前期平均溫度930 ℃慢慢提高到了950 ℃，下料溜管溫度的提升，為溜管內(nèi)結(jié)皮的產(chǎn)生創(chuàng)造了溫度條件，導(dǎo)致了溜管內(nèi)結(jié)皮越來越厚，溜管有效內(nèi)徑變小，通風(fēng)變差。在遇到超高溫煅燒時，物料流動性更差，導(dǎo)致物料粘結(jié)在一起，引起堵料。

圖2 C5A筒下料管溫度

（3）公司從窯點火投料以來，一直采用無煙煤煅燒。無煙煤揮發(fā)分低，發(fā)熱量高，燃點基本在600 ℃，難燃。預(yù)分解工藝本來要求煤粉在爐內(nèi)停留時間就短，大約4～5 s，物料停留時間大約14 s，要求煤粉快速燃燒以便熱量交換，但無煙煤的難燃導(dǎo)致了煤粉在爐內(nèi)還沒有燃盡就被帶出了分解爐進入了C5A旋風(fēng)筒及下料溜管內(nèi)，導(dǎo)致分解爐及五級下料溜管溫度倒掛，正常溫度控制爐中溫度870～880 ℃，爐出口溫度930～980 ℃，溜管溫度920～950 ℃，部分沒有燃盡的煤粉夾在生料中間，后燃現(xiàn)象嚴(yán)重。為了控制煤粉能完全燃燒，一直以來，入窯煤粉細度均控制在1.5%以內(nèi)（無煙煤），但從實際煅燒情況來看，沒有根本解決煤粉后燃現(xiàn)象，導(dǎo)致兩列溜管溫度控制都超出工藝管理中規(guī)定的900 ℃，這也是系統(tǒng)溜管結(jié)皮產(chǎn)生的原因。

（4）公司使用的原燃材料中，硫含量一直以來偏高，特別是原煤中硫含量，從之前的平均1.7%漲到了5月的1.8%，見表1。從堵料溜管內(nèi)取出的結(jié)皮分析，硫含量高達49.89%，見表2。硫本身作為一種有害元素，容易在窯尾煙室及高溫區(qū)域循環(huán)富集形成結(jié)皮，加上使用無煙煤煅燒，溜管溫度倒掛且偏高控制，導(dǎo)致溜管內(nèi)容易結(jié)皮。窯系統(tǒng)自3月運行以來連續(xù)運轉(zhuǎn)近兩個半月，溜管內(nèi)的結(jié)皮未能及時清理，加上原煤中硫含量越來越高，最終導(dǎo)致溜管內(nèi)結(jié)皮嚴(yán)重，此次打開溜管檢查發(fā)現(xiàn)有效內(nèi)徑從原Ф800 mm減少到Ф400 mm，嚴(yán)重影響通風(fēng)及下料。

表1 原燃材料硫含量變化 %

表2 溜管內(nèi)結(jié)皮成分檢測結(jié)果 %

（5） 由于使用無煙煤煅燒，灰分大，容易導(dǎo)致熟料熔劑礦物增多，且礦山石灰石氧化鎂前期含量偏高在4.0%左右，導(dǎo)致窯內(nèi)結(jié)圈及長厚窯皮嚴(yán)重，在系統(tǒng)總風(fēng)量不變的情況下，從窯尾負壓上明顯反映出窯內(nèi)阻力變大，造成窯內(nèi)通風(fēng)差，燒成溫度不夠，更加劇了對下料溜管溫度的依賴性，從而導(dǎo)致溜管溫度越控越高，偏離了正常的溜管參數(shù)溫度控制。另外，預(yù)熱器系統(tǒng)經(jīng)常性的塌料，窯況波動大，加減產(chǎn)頻繁，加劇了溜管溫度更加難以控制。

（6）從5月3日白班開始，窯尾煤秤波動較大（5～8 t/h），操作員操作過程中，溫度很難控制，導(dǎo)致五級下料管溫度超過950 ℃長時間調(diào)整不下來。

3 預(yù)防措施及建議

（1）嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，規(guī)范操作行為，嚴(yán)格按照工藝操作規(guī)程參數(shù)進行操作。五級溜管溫度要按照分解率（95%）對應(yīng)的溫度值控制，根據(jù)不同的系統(tǒng)工況，及時對操作規(guī)程的相關(guān)參數(shù)進行修改，保證溜管溫度在正常可控范圍值內(nèi)。同時可在下料管溫度與尾煤控制上增加連鎖，按照目前無煙煤煅燒，溜管溫度超過930 ℃ 3 min尾煤自動減2 t/h，超過950 ℃ 1 min，尾煤自動減半處理。

（2）加強控制原燃材料中煤的硫含量。結(jié)皮中硫含量高達48.89%，原燃材料中硫含量必須加以嚴(yán)格控制。系統(tǒng)結(jié)皮產(chǎn)生影響較大，而從原材料分析情況來看，硫主要來自原煤。后期加強控制原燃材料中煤的硫含量，要求進廠無煙煤硫含量控制＜1.5%，硫含量＞2.0%不允許進廠或者已經(jīng)進廠的作退廠處理。防止硫含量超高，導(dǎo)致溜管內(nèi)結(jié)皮，造成堵塞。

（3）嚴(yán)格控制礦山石灰石搭配，控制下山石灰石氧化鎂的含量，保證熟料中氧化鎂含量≤4%，減少窯內(nèi)結(jié)圈現(xiàn)象的發(fā)生及溜管溫度超高時液相的出現(xiàn)。

（4）及時清理結(jié)皮。運行過程中一是要加強窯尾煙室結(jié)皮的清理，二是利用檢修時機，對下料溜管內(nèi)部結(jié)皮要徹底清理，保證下料溜管的有效內(nèi)徑。同時對預(yù)熱器系統(tǒng)空氣炮進行檢查，對工作效果不好的空氣炮進行更換。

（5）優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)料匹配，減少或杜絕預(yù)熱器系統(tǒng)和高溫風(fēng)機的經(jīng)常性塌料。高溫風(fēng)機在發(fā)電未投之前，由于未設(shè)計增濕塔，是風(fēng)管噴水，經(jīng)常出現(xiàn)物料沉積在管道閥門上塌料，發(fā)電并網(wǎng)之后，管道噴水停止不用，高溫風(fēng)機塌料已經(jīng)減少。預(yù)熱器系統(tǒng)塌料，從工藝角度講，是系統(tǒng)風(fēng)料匹配存在問題。后期一是在檢修期間認真檢查各級翻板閥工況，對燒損的及時更換，防止翻板閥內(nèi)漏風(fēng)造成旋風(fēng)筒錐部的塌料，加強外漏風(fēng)的檢查處理；二是對各級下料管的撒料箱定期進行清吹，保證物料的分散效果；三是檢修期間對分解爐至五級筒分叉管道內(nèi)積料及分解爐鵝頸管道內(nèi)積料及時清理，并對叉管處原增加的威力不行的空氣炮進行更換，減少積料，四是根據(jù)窯喂料量的多少，確定高溫風(fēng)機的拉風(fēng)量，同時參照設(shè)計圖紙對預(yù)熱器系統(tǒng)進行查找有無設(shè)計安裝不妥之處。

（6）針對窯內(nèi)始終有圈及長厚窯皮，燒成溫度不高，燒無煙煤產(chǎn)量難以提升，熟料強度較低的情況，一是嚴(yán)格控制煤粉細度＜1.0%，合理控制冷卻機一段料層厚度，穩(wěn)定二次風(fēng)溫在1 050 ℃以上，三次風(fēng)溫在950 ℃以上，盡量保證煤粉的燃燒，提高燒成溫度；二是根據(jù)系統(tǒng)總用風(fēng)量及窯尾負壓，調(diào)整三次風(fēng)擋板開度， 加強窯內(nèi)通風(fēng)，提高煤粉燃盡率，提高燒成溫度；三是窯以燒圈和厚窯皮為主，經(jīng)常調(diào)整噴煤管旋流面積，調(diào)整火焰形狀，改變窯內(nèi)熱力分布，減少窯圈對窯通風(fēng)的影響。

（7）使用無煙煤煅燒，分解爐中溫度控制在875 ℃，出口溫度基本在980 ℃，溫度倒掛非常嚴(yán)重。產(chǎn)量5 000 t/d，五級下料溜管溫度在930 ℃，一級筒出口溫度高達375～380 ℃左右，五級下料管溫度及預(yù)熱器一級筒出口溫度偏高，造成整個系統(tǒng)熱耗及能耗的增加，標(biāo)煤耗在124 kg/t，對整個窯系統(tǒng)運行及成本控制不利，達不到精細化管理的要求。由此可以看出，目前我公司的窯系統(tǒng)對無煙煤的適應(yīng)性較差。針對后期窯煅燒，可以采取以下兩種方案：一是更換原煤品種，采用純煙煤煅燒，或者采用煙煤與無煙煤1∶1搭配混合燃燒，徹底改變目前分解爐溫度倒掛及一級筒出口溫度偏高的問題，降低標(biāo)煤耗；二是對分解爐進行改造，延長煤粉在爐內(nèi)停留時間，保證煤粉在出分解爐時已經(jīng)完全燃燒，不會造成煤粉進入溜管造成二次混燃。目前我公司分解爐規(guī)格Ф7.5 m× 31 m，綜合其他生產(chǎn)線設(shè)計，可以考慮將分解爐改造為Ф7.5 m×45 m，并在爐中部以上部位增設(shè)二次助燃管道。

（8）發(fā)電并網(wǎng)后，因冷卻機本身未設(shè)計擋風(fēng)墻，存在窯頭發(fā)電與窯、煤磨搶風(fēng)的現(xiàn)象。目前發(fā)電取風(fēng)口設(shè)計在一段尾端和二段最前端取風(fēng)，在窯產(chǎn)量比較高、熟料結(jié)粒差的情況下冷卻機冷卻效果變差，窯頭AQC鍋爐入口溫度均在450 ℃以上，甚至超過500 ℃。AQC爐因溫度高不能帶爐，且給整個發(fā)電管道安全帶來不安全因素。為了減少發(fā)電與窯搶風(fēng)現(xiàn)象，冷卻機內(nèi)三次風(fēng)管取風(fēng)口和發(fā)電取風(fēng)口之間需要增設(shè)擋風(fēng)墻，同時對一段充氣梁進行檢查，增加一段用風(fēng)量，以滿足窯用風(fēng)需求，穩(wěn)定窯的正常運行。

（9）加強操作員培訓(xùn)學(xué)習(xí)，要求操作人員班前、班后經(jīng)常到現(xiàn)場，熟悉現(xiàn)場，了解現(xiàn)場，在出現(xiàn)突發(fā)故障時能有效果斷地指揮現(xiàn)場處理問題，縮短故障處理時間，穩(wěn)定系統(tǒng)運行。

2016-03-28）

TQ172.622.4

B

1008-0473(2016)06-0068-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.014