我厂2000 t/d熟料生产线 预热器系统堵塞原因分析(1)

0 前言
　　我厂2 000 t/d新型干法熟料生产线，窑外分解部分是双系列五级预热器带DD型分解炉。该线自1992年9月月投入生产以来，仅预热器系统而言，整体运行工况达到设计要求。但在1995年9月下旬至1996年2月上旬这五个月的时间内，预热器(尤其是两列第四级旋风筒)频繁出现堵塞，给该生产线带来了灾难性的损失。据不完全统计，出现的预热器堵塞达50次之多，是几年来从未遇到过的大问题。经过大家的共同努力，反复探讨，使该问题得以彻底解决。本文就该预热器系统的堵塞情况及原因作一分析。
1 预热器堵塞情况及原因分析
　1.1 堵塞情况统计
　　表1 预热器堵塞情况统计
日期(年月日) 投料时间h∶min 堵料时间h∶min 运行时间min 堵塞部位
1995-09-26 　　15∶20 　　　　　16∶34 　　　　74　　　　 C4a
1995-09-27 　1∶00 　　　　　1∶38 　　　　38　　　　 C4a
3∶11 4∶23 72 C4a
9∶57 10∶30 33 C4a
14∶35 15∶37 62 C4b
1995-10-05 4∶08 5∶22  74 C4a
 9∶30 10∶03 33 C4a
12∶55 13∶32  37  C4a
17∶18 18∶06 48 C4b
1995-10-14 9∶20 10∶21 61 C4b
1995-10-15 6∶15 7∶42 87 C4b
1995-10-18 23∶37 0∶50 73 C4b
1995-10-19 3∶03 3∶20 17 C4b
7∶02 7∶28 26 C4b
 12∶53 13∶25 32 C4b
 21∶09 22∶09 60 C4a
1996-01-21 20∶40 21∶08 28 C4b
1996-01-23 22∶10 23∶11 61 C4b
1996-01-24 3∶58 5∶16 78 C4b
1996-01-27 2∶23 3∶35 72 C4a
1996-02-01 9∶20 10∶42 82 C4b
1996-02-02 0∶54 2∶03 69 C4b
 11∶02 12∶42 100  C4b
16∶16 16∶52 36 C4b
17∶21 17∶55 34  C4b
1996-02-03 20∶47 22∶25 98 C4a
1996-02-04 0∶45 1∶23 38 C4b
3∶15 5∶09 104  C4b
1995年9月至1996年2月我厂预热器堵塞情况统计见表1。
造成预热器堵塞的原因比较多，如操作不当，煤质不好，结构不合理，漏风，机械故障，工艺设计不合理，有害元素等。由表1可知我厂预热器堵塞的特点是：
第一：主要在两个四级筒(C4a，C4b)堵塞；
第二：有着同样的规律性：
(1)从堵料的时间看，有效运行时间一般为30 min至90 min。
(2)绝大部分堵塞发生在两个四级筒的下料锥体部分。
(3)堵料发现及时，料子疏松，易于清理。
(4)堵塞之前，有负压突闪出现，在现场可以看到四级锁风翻板阀有很大的闪动。
(5)堵料速度快，瞬间锥体压力由-2 000 Pa变为-1 000 Pa，继而成正压。
1.2 系统原因查找
　　为查找原因我们首先在煤、料、操作、机械等方面查找，先后进行过几次系统检查和处理。其一，1995年10月7日至13日更换了两个C4内筒(由于严重变形、内缩、内折使内筒直径由原来的2 250 mm缩至1 100 mm左右)，更换了烧损的翻板阀，消除内漏风；10月23日处理系统漏风，对所有下料管处的膨胀节进行密封处理，尽可能减少外漏风。第二，对预热器系统的压力进行了标定，并对高温风机、窑尾排风机、增湿塔出口阀门、汇风箱内分布板、电除尘 器进、出口阀门都进行了认真检查，并没有发现异常情况。第三，在操作上加大了高温风机转速，阀门开度在98%～100%时，转速由正常情况下880 r/min～890 r/min提到930 r/min～940 r/min，C1筒出口压力由正常投料时-4 000 Pa～-4 500 Pa提高到-5 300 Pa，堵料现象仍然存在。另外，也进行过快速投料，短时间达到130 t/h喂料量，但预热器的堵塞还是发生。进行了上述检查和处理，堵塞仍发生。为此我们对每次堵塞情况及工艺参数变化情况等进行了综合分析，据此，我们判定C4筒堵塞是由于预热器瞬间塌料造成的。而塌料的症结在系统用风上，主要在于篦冷机系统供风失调。因熟料冷却机配有7台皮带传动的规格不同的风机，丢转速现象极为严重，导致系统供风量不足，加之篦冷机各风室下锁风装置失灵，漏风极为严重。当预热器内温度升高，而系统风量减少，风速降低无法使物料在预热器上升管道内达到均匀分散并随气流上升时，造成瞬间塌料，从而使预热器堵塞。对回转窑系统用风而言，可以简化为3台风机的联动使用，即2台引风机(窑头风机和高温风机)和1台鼓风机(7台冷却风机)，见图1。对预热器系统而言，上升管道和旋风筒进、出口截面的风速大小，在高温风机转速和阀门开度一定的情况下取决于篦冷机风机供风量和窑头风机的排风量。由于窑头排风机转速恒定，阀门开度基本维持不变，故预热器内的风速在某种程度上，取决于篦冷机的供风量，尤其是三、四室风机的供风量。由南京化工大学进行的预热器系统的冷模试验和反求计算，可知该系统的特征参数(见表2)，与国内部分水泥厂预热器旋风筒的比较见表3～表5。
图1 回转窑风机联动使用示意
表2 我厂预热器各级旋风筒的空载阻力损失
　　　　　　　　C1　　 C2　 　C3　　 C4　　 C5
欧拉准数Eu 　　4.81 　 8.55　 6.58　 6.57 　6.57
阻力系数ζ 　　　9.62　 17.1 　13.16　 13.14　 13.1
工况进口风速/m·s-1
16.94 13.46 14.81 14.24 15.3
冷态压降/Pa 1662 1867 1739 1605 1843
工况温度/℃ 350 505 650 760 870
工况压降/Pa 728 655 514 424 440
表3 我厂与国内部分水泥厂旋风筒进口风速之比较 m/s
厂名 C1 C2 C3 C4 C5
宁国 18.1 16.9 16.7 17.7
江西 16.5 18.1 19.6 20
冀东 19.7 20 21.4 26.8
滇西 16.9 17.5 17.2 17.2 18
山西 15.6 13.7 15.7 17.2 19.3
耀县 16.9 13.5 14.8 14.2 15.3

表4 我厂与国内部分水泥厂预热器旋风筒进口阻力系数
厂名 C1 C2 C3 C4 C5
冀东 10.8 6.8 5.4 7.54
山西 14.8 5.2 5.2 5.2 2.6
滇西 7 7.4 11.3 7.8 9.6
江西 13.7 14 11.9 7.2
FLS 2.67 3.37 3.51 3.51 3.44
耀县 9.61 17.1 13.16 13.14 13.1