趙曉東
遼寧渤海水泥有限公司?4.74m×74m回轉窯水泥生產線,自2014年4月投產以來,生產狀況和指標一直比較理想。但2017年6~8月,篦冷機頻繁出現(xiàn)堆“雪人”故障,窯內有時還伴有嚴重的“飛砂”,生產技術指標也嚴重下滑,期間8次被迫停窯累計138h處理堆“雪人”事故,少產熟料26 000t,直接經(jīng)濟損失78萬余元。主要生產指標對比見表1。
選取堆“雪人”期間使用的原燃材料、“雪人”飛砂料、“雪人”熟料以及正常熟料試樣進行化學成分分析,其結果如表2~6所示。

表1 主要生產指標對比
由表2可知,原煤的灰分和全硫含量偏高,揮發(fā)分和低位發(fā)熱量偏低,從而導致煤粉起燃溫度高,燃燒慢,煤粉燃盡率低,易產生不完全燃燒現(xiàn)象;有相當一部分未燃燒的煤粉顆粒沉落在熟料中,在篦冷機內產生無焰二次燃燒,導致細小熟料或未燒透的熟料顆粒表面產生液相,粘度增大,熟料顆粒之間相互粘結。
由表3可知,石灰石、粉煤灰、鐵礦石等原材料中的MgO、R2O、SO3、Cl-等有害成分含量偏高,煅燒時產生的液相量明顯增多。熟料進入篦冷機后,沒有冷凝的殘余液相與熟料粉粘結在一起,形成浮動的熟料層,活動篦板不能將其徹底推走,殘存的熟料逐漸成堆。
由表4可知,飛砂料與正常熟料相比,其KH平均值高0.025,SM平均值高0.25,AM平均值低0.13,液相量平均值小2.23%,fCaO平均值大0.41%,形成熟料的最高煅燒溫度高37℃。這些數(shù)據(jù)說明,飛砂料易燒性很差,煅燒溫度控制雖高,但液相量卻明顯偏低,影響熟料的燒成程度,熟料中的fCaO含量也明顯偏高。
由表5可知,“雪人”熟料與正常熟料相比,其KH平均值小0.029,SM平均值小0.51,AM平均值小0.19,液相量平均值大5%,形成熟料的最高煅燒溫度低75℃。這些數(shù)據(jù)說明,“雪人”熟料的易燒性好,煅燒溫度控制雖低,但熟料的液相量卻明顯偏高,fCaO含量合格。
(1)現(xiàn)代篦冷機入料口處,一般設置一段固定篦床。液相量多、粘度大的出窯熟料,由于無法及時推走,容易形成堆積、粘結現(xiàn)象。
(2)篦冷機料層厚度和冷卻風量控制得不合理,導致入窯二次風溫低,煤粉易發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象,造成出窯熟料的液相量增加、粘度增大。
(3)篦冷機發(fā)生“堆雪人”事故之后,沒有將物料徹底清理干凈,容易導致頻繁“堆雪人”。

表2 煤粉的工業(yè)分析,%

表3 原材料的化學成分

表4 飛砂料的化學成分及率值

表5“雪人”熟料的化學成分及率值

表6 正常熟料的化學成分及率值
(1)燃燒器的位置
以渤海水泥有限公司為例,堆“雪人”期間,燃燒器伸進窯內距離為350mm,燒成帶相對變短,熟料的燒成反應不完全,熟料粉化形成“飛砂”,熟料中≤1mm的細粉顆粒含量增加,在篦冷機與窯頭罩之間循環(huán)富集。
燃燒器端面中心太靠近料層,火焰與物料表面之間的距離變小,氧氣含量相對不足,物料表面會產生還原氣氛,并且未燃或正在燃燒的煤粉顆粒容易掉落在熟料中,產生不完全燃燒現(xiàn)象,增加篦冷機入口處熟料的液相量,容易形成堆“雪人”現(xiàn)象。
(2)內、外風比例控制方法
使用閥門開度控制煤粉燃燒器的內風量與外風量,很容易造成內風與外風比例失調,削弱火焰的內循環(huán)與外循環(huán),影響煤粉的均勻混合與燃燒。部分未燃盡的煤粉顆粒會掉落在熟料中,繼續(xù)發(fā)生不完全燃燒反應,致使出窯熟料的液相量劇增,在篦冷機入料口處互相粘結、聚集,形成堆“雪人”現(xiàn)象。
根據(jù)生產實踐經(jīng)驗,KH和SM比較高的生料,盡管其液相量不多,但容易形成飛砂料,而KH高和SM相對較低的生料,或SM高和KH相對較低的生料易燒性好,不容易形成飛砂料。因此應選用KH較高和SM較低的配料方案。

表7 石灰石質量控制指標

表8 原煤質量控制指標

表9 煤粉、生料質量控制指標

表10 配料方案

表11 燃燒器控制參數(shù)

表12 實施技改措施前后的生產技術指標對比
通過合理調整篦冷機的料層厚度和冷卻風量,提高入窯二次風的溫度。
(1)正確控制煤粉燃燒器的位置
如圖1所示,O點為窯口截面的中心位置,A點為煤粉燃燒器端部的中心位置。冷態(tài)條件下,控制A點的坐標為(30,-50),煤粉燃燒器端部伸進窯口內的距離為100~200mm。
(2)優(yōu)化煤粉燃燒器的用風參數(shù)(表11)
通過調節(jié)閥門開度,控制軸流風、旋流風、煤風和中心風的壓力,優(yōu)化煤粉燃燒器的用風參數(shù)。
在篦冷機入料端的正面設置3臺空氣炮,兩個側面各設置1臺空氣炮,在“雪人”堆積形成初期,每隔5~10min,所有空氣炮同時啟動,可瞬間釋放10~15kN的膨脹沖擊力,能有效清除積料,將隱患消除在萌芽階段。
實施技術改進措施后,不但消除了篦冷機堆“雪人”現(xiàn)象,而且窯的生產技術指標也大為改善。實施技改措施前后的生產技術指標統(tǒng)計對比如表12所示。
由表12可知,實施技術改進措施后,窯產量平均提高428t/d,全年多產熟料14.34萬噸,創(chuàng)直接經(jīng)濟效益430.20萬元;窯的運轉率提高2.65%,全年多產熟料4.39萬噸,創(chuàng)直接經(jīng)濟效益131.70萬元;熟料標準煤耗下降8.86kg/t熟料,全年節(jié)約標準煤13 400t,創(chuàng)直接經(jīng)濟效益804.00萬元。三項累計創(chuàng)直接經(jīng)濟效益達1 365.90萬元?!?/p>