燒無煙煤窯窯尾系統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 熟料燒成系統投產以來，一直采用無煙煤煅燒。2014年5月5日，預熱器C5A、C5B兩列下料溜管同時堵料，造成窯系統停機。通過采取加強控制原燃材料中煤的硫含量、嚴格控制礦山石灰石搭配、及時清理結皮、優化系統風料匹配等措施，系統恢復正常，但系統還存在調整操作控制優化技改空間。

無煙煤 下料溜管 堵料 SO2

0 引言

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

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現五級翻板閥處冒灰，立即通知當班班長進行檢查，4：25現場反饋翻板閥動作不靈活，估計卡死并組織處理，此時預熱器系統負壓正常。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，并通知相關人員對現場進行檢查。發現五級筒A/B兩列下料溜管從煙室入口處開始一直堵至旋風筒錐部氣體環吹處，且溜管內結皮嚴重，物料發粘。于是連夜組織人員對預熱器進行清堵，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，由于系統塌料，窯況開始大幅度下滑，窯喂料量由360 t/h開始減產操作，窯況一直未有好轉，窯電流持續下滑，見圖1。3∶01～3∶03，3∶04～3∶06熟料破碎機連續兩次跳停，為保證系統工況，操作員對冷卻機速度進行了調整，為了保持冷卻機驅動壓力平衡，窯連續減產至200 t/h，高溫風機轉速由之前的39 Hz降至30 Hz，尾煤用量由之前的17 t/h降至10 t/h，此時窯系統工況不穩定，五級筒A/B兩列下料溜管溫度波動大，熱工制度不穩定。窯在加產恢復過程中，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3 min就會出現液相甚至開始燒結。而此次窯系統工況波動大的情況下，下料溜管溫度連續兩次超過1 000 ℃且持續5 min，下料溜管物料必然出現液相和燒結，這應該是此次預熱器堵料的直接原因。

（2）從5月1日起，窯系統產量較前期有所提高，日產量在5 100～5 200 t/d。 為了追求產量上更高的提升，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，為溜管內結皮的產生創造了溫度條件，導致了溜管內結皮越來越厚，溜管有效內徑變小，通風變差。在遇到超高溫煅燒時，物料流動性更差，導致物料粘結在一起，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。無煙煤揮發分低，發熱量高，燃點基本在600 ℃，難燃。預分解工藝本來要求煤粉在爐內停留時間就短，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，但無煙煤的難燃導致了煤粉在爐內還沒有燃盡就被帶出了分解爐進入了C5A旋風筒及下料溜管內，導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，后燃現象嚴重。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（無煙煤），但從實際煅燒情況來看，沒有根本解決煤粉后燃現象，導致兩列溜管溫度控制都超出工藝管理中規定的900 ℃，這也是系統溜管結皮產生的原因。

（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。從堵料溜管內取出的結皮分析，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域循環富集形成結皮，加上使用無煙煤煅燒，溜管溫度倒掛且偏高控制，導致溜管內容易結皮。窯系統自3月運行以來連續運轉近兩個半月，溜管內的結皮未能及時清理，加上原煤中硫含量越來越高，最終導致溜管內結皮嚴重，此次打開溜管檢查發現有效內徑從原Ф800 mm減少到Ф400 mm，嚴重影響通風及下料。

表1 原燃材料硫含量變化 %

表2 溜管內結皮成分檢測結果 %

（5） 由于使用無煙煤煅燒，灰分大，容易導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，導致窯內結圈及長厚窯皮嚴重，在系統總風量不變的情況下，從窯尾負壓上明顯反映出窯內阻力變大，造成窯內通風差，燒成溫度不夠，更加劇了對下料溜管溫度的依賴性，從而導致溜管溫度越控越高，偏離了正常的溜管參數溫度控制。另外，預熱器系統經常性的塌料，窯況波動大，加減產頻繁，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，導致五級下料管溫度超過950 ℃長時間調整不下來。

3 預防措施及建議

（1）嚴肅工藝紀律，規范操作行為，嚴格按照工藝操作規程參數進行操作。五級溜管溫度要按照分解率（95%）對應的溫度值控制，根據不同的系統工況，及時對操作規程的相關參數進行修改，保證溜管溫度在正?？煽胤秶祪?。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。結皮中硫含量高達48.89%，原燃材料中硫含量必須加以嚴格控制。系統結皮產生影響較大，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進廠的作退廠處理。防止硫含量超高，導致溜管內結皮，造成堵塞。

（3）嚴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%，減少窯內結圈現象的發生及溜管溫度超高時液相的出現。

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

（5）優化系統風料匹配，減少或杜絕預熱器系統和高溫風機的經常性塌料。高溫風機在發電未投之前，由于未設計增濕塔，是風管噴水，經常出現物料沉積在管道閥門上塌料，發電并網之后，管道噴水停止不用，高溫風機塌料已經減少。預熱器系統塌料，從工藝角度講，是系統風料匹配存在問題。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，防止翻板閥內漏風造成旋風筒錐部的塌料，加強外漏風的檢查處理；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積料及分解爐鵝頸管道內積料及時清理，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，四是根據窯喂料量的多少，確定高溫風機的拉風量，同時參照設計圖紙對預熱器系統進行查找有無設計安裝不妥之處。

（6）針對窯內始終有圈及長厚窯皮，燒成溫度不高，燒無煙煤產量難以提升，熟料強度較低的情況，一是嚴格控制煤粉細度＜1.0%，合理控制冷卻機一段料層厚度，穩定二次風溫在1 050 ℃以上，三次風溫在950 ℃以上，盡量保證煤粉的燃燒，提高燒成溫度；二是根據系統總用風量及窯尾負壓，調整三次風擋板開度， 加強窯內通風，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，經常調整噴煤管旋流面積，調整火焰形狀，改變窯內熱力分布，減少窯圈對窯通風的影響。

（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 ℃，溫度倒掛非常嚴重。產量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熱器一級筒出口溫度偏高，造成整個系統熱耗及能耗的增加，標煤耗在124 kg/t，對整個窯系統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對無煙煤的適應性較差。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，降低標煤耗；二是對分解爐進行改造，延長煤粉在爐內停留時間，保證煤粉在出分解爐時已經完全燃燒，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格Ф7.5 m× 31 m，綜合其他生產線設計，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二次助燃管道。

（8）發電并網后，因冷卻機本身未設計擋風墻，存在窯頭發電與窯、煤磨搶風的現象。目前發電取風口設計在一段尾端和二段最前端取風，在窯產量比較高、熟料結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，且給整個發電管道安全帶來不安全因素。為了減少發電與窯搶風現象，冷卻機內三次風管取風口和發電取風口之間需要增設擋風墻，同時對一段充氣梁進行檢查，增加一段用風量，以滿足窯用風需求，穩定窯的正常運行。

（9）加強操作員培訓學習，要求操作人員班前、班后經常到現場，熟悉現場，了解現場，在出現突發故障時能有效果斷地指揮現場處理問題，縮短故障處理時間，穩定系統運行。

2016-03-28）

TQ172.622.4

B

1008-0473(2016)06-0068-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.014