預熱器塌料的原因分析及處理方法

? ? ? ? 預熱器塌料是窯系統實(shí)際生產(chǎn)中普遍存在的一個(gè)問(wèn)題。它不僅影響燒成系統的熱效率和窯的運轉率，嚴重時(shí)造成預分解系統堵塞或窯頭回火，出現人身傷害事故。

一、塌料的原因分析

? ? ? ? 所謂塌料就是生料在預熱器的不均勻流動(dòng)或聚集致使大量生料集中從旋風(fēng)筒錐體通過(guò)排灰閥、下料管進(jìn)入下一級旋風(fēng)筒出口管道，而其管道風(fēng)速又缺乏以將大股生料吹散、托起，生料直接通過(guò)旋風(fēng)筒或分解爐塌入窯。造成預分解系統塌料的主要原因有以下幾個(gè)方面。

1、喂料量不均勻

? ? ? ? 生料壓庫時(shí)間長(cháng)、水分大，松散度差；喂料倉起拱，喂料機生料 時(shí)有時(shí)無(wú)；螺旋喂料機轉速不穩，造成喂料不勻等都容易引起塌料。這是因為生料喂料量時(shí)多時(shí)少很難使預分解系統熱工制度趨于穩定。喂料量少時(shí)懸浮在熱氣流中的生料量減少，燃料燃燒放出的熱量不能大局部被生料吸收，產(chǎn)生局部高溫容易在旋風(fēng)筒的壁面、錐體和下料管等處粘附，形成結皮。

? ? ? ? 當喂料量多而系統管道風(fēng)速又缺乏以將生料吹散時(shí)，生料就不能均勻地分散懸浮于氣流之中，不僅降低傳熱效率，而且容易造成生料堆積和塌落。另外，喂料量忽高忽低，使入窯生料溫度、分解率、窯物料負荷率都有較大波動(dòng)，出窯熟料不是生燒就是過(guò)燒，操作員風(fēng)、煤、料和窯速之間的關(guān)系很難掌握，系統的熱平衡被破壞，極易產(chǎn)生塌料或結皮和堵塞。

2、旋風(fēng)筒構造形式不合理

? ? ? ? 旋風(fēng)筒進(jìn)口以及渦殼底部?jì)A角斜度太小，水平段太長(cháng)，在投料初 期由于系統風(fēng)量較小，斷面風(fēng)速較低，大量生料容易在小傾角、水平段沉降聚積。當系統氣流的擾動(dòng)或壓力發(fā)生變化時(shí)，大量物料突然滑落造成塌料。旋風(fēng)筒錐體局部錐角太小，尤其該部位耐火襯料平整度差時(shí)，也會(huì )引起積料。時(shí)間長(cháng)了，不是造成堵塞，就是大股物料的塌落。

3、旋風(fēng)筒錐體出料口、排灰閥和下料管漏風(fēng)

? ? ? ? 預分解統漏風(fēng)有外漏風(fēng)和漏風(fēng)兩種形式。所謂外漏風(fēng)是指系統周?chē)拇髿庠谙到y負壓作用下，從檢查孔、測量孔、排灰閥、連接收道法蘭以及旋風(fēng)筒人孔門(mén)漏入的冷空氣。而當排灰閥因燒壞變形或配重太輕時(shí)，下一級旋風(fēng)筒出口的熱氣流直接經(jīng)下料管通過(guò)排灰閥由錐體出料口進(jìn)入旋風(fēng)筒，這樣的漏風(fēng)稱(chēng)為漏風(fēng)。

? ? ? ? 一般情況下，旋風(fēng)筒錐體局部的負壓是由上到下逐漸增大的。也就是說(shuō)錐體底部及出料口負壓較大，系統周?chē)睦淇諝馊菀茁┤?。而錐體底部尤其是出料口處，氣流的旋轉半徑小，離心力小，極易受漏風(fēng)干擾產(chǎn)生紊亂的不利于氣固別離的氣體流場(chǎng)，從而使即將被收集的物料出現返混，降低旋風(fēng)筒的收塵效率。

? ? ? ? 另外，冷空氣的漏入使旋風(fēng)筒錐體中心局部向上的軸向風(fēng)速增加，使已經(jīng)與氣流別離的生料產(chǎn)生較大的逆向飛揚也會(huì )降低收塵效率，導致旋風(fēng)筒氣體含塵濃度急劇增加。隨著(zhù)時(shí)間的推移，旋風(fēng)筒生料濃度越來(lái)越大以致超過(guò)氣流的上托能力，大股生料突然沖向出料口，通過(guò)排灰閥、下一級旋風(fēng)筒或分解爐塌入窯。

? ? ? ? 至于預分解系統的漏風(fēng)，一般不被人們所重視，也不容易被發(fā)現， 通常只能靠操作人員的經(jīng)歷來(lái)判斷。其實(shí)，漏風(fēng)導致塌料的嚴重程度比外漏風(fēng)更大。這是因為下一級旋風(fēng)筒出口氣體經(jīng)下料管、排灰閥和錐體排料口漏入旋風(fēng)筒時(shí)，會(huì )使旋風(fēng)筒收集下來(lái)的生料重新上升，在預熱器造成循環(huán)。由于排灰閥失去鎖風(fēng)作用，使旋風(fēng)筒錐體出料口處上升風(fēng)速較高，氣流浮力較大，當旋風(fēng)筒的生料到達足夠數量時(shí)突然向下沉落，造成嚴重塌料。一般情況下，大股物料突然向下沉落時(shí)會(huì )產(chǎn)生較大負壓，這時(shí)聚集在旋風(fēng)筒進(jìn)口和渦殼底部水平段的物料被強大渦旋氣流擾動(dòng)，隨大股物料一起塌落，塌料嚴重時(shí)會(huì )看到幾個(gè)排灰閥閥桿高高翹起，不久窯頭會(huì )出現較大回火，噴出火龍能延續數秒鐘。

? ? ? ?系統漏風(fēng)不僅影響NSP窯系統的操作，使旋風(fēng)筒的別離效率急劇下降，已預熱的物料向上一級較低溫度的旋風(fēng)筒返混增加，降低熱效率，而且冷風(fēng)的摻入使系統廢氣量增加，風(fēng)機電耗和廢氣帶走的熱損失提高，也使系統氣體溫度下降，從而降低廢氣和物料之間的綜合傳熱系數，其結果使入窯物料溫度和分解率明顯偏低。一般來(lái)說(shuō)，我國 NSP窯的熱工指標大多低于國外同類(lèi)窯型指標，系統漏風(fēng)嚴重是諸多重要因素之一，應該引起人們的足夠重視。

4、NSP窯低產(chǎn)量情況下運行更易引起塌料

? ? ? ? 整個(gè)預分解系統，包括窯尾上升煙道、分解爐、各級旋風(fēng)筒及其連接收道，它們的斷面風(fēng)速都有一定的要求以確保生料懸浮在熱氣流中，并有較高的熱效率和別離效率。但是設備規格確實(shí)定是以設計生產(chǎn)能力為依據的，也就是說(shuō)到達設計能力的最正確喂料量，各處的斷面風(fēng)速也處于最正確狀態(tài)。

? ? ? ? 當然設備選型一般都留有一定的充裕能力，例如窯尾高溫風(fēng)機風(fēng)量風(fēng)壓都在15%以上。只要風(fēng)機在其設定的參數圍運行，窯的實(shí)際生產(chǎn)能力超過(guò)設計產(chǎn)量也是常有的事。這是因為產(chǎn)量增加，雖然引起系統阻力升高，電能消耗相應加大，但是總產(chǎn)量提高了，單位熟料電耗、熱耗不一定高，這里有個(gè)綜合平衡、經(jīng)濟核算的問(wèn)題。然而產(chǎn)量過(guò)低情況就不一樣了，首先產(chǎn)量過(guò)低，系統各處的風(fēng)速低，物料在預熱器系統的水平管道、旋風(fēng)筒渦殼底部和錐體等部位堆積。物料堆積到一定程度，當系統溫度、壓力、風(fēng)量略有變化就會(huì )往下塌落。

? ? ? ? 另外，產(chǎn)量低，熱耗高，單位熟料的廢氣量大，在這種情況下預分解系統的過(guò)?？諝庀禂狄泊?，但各級旋風(fēng)筒進(jìn)出口風(fēng)速還遠低于設計值。系統中風(fēng)料比大，亦即濃度小，旋風(fēng)筒別離效率急劇降低，局部生料在預熱器系統循環(huán)。隨著(zhù)生料的不斷喂入，系統中的生料循環(huán)量也逐漸增加，生料濃度到達一定程度，氣流風(fēng)速缺乏以將物料吹散、托起，而是直接塌入窯。這就是 NSP 窯產(chǎn)量越低塌料越頻繁，窯速提不起來(lái)容易跑生料的重要原因。

二、減少塌料的幾點(diǎn)措施

1、嚴格控制出磨生料水分，穩定入窯生料喂料量

? ? ? ? 入窯生料成分的均勻程度是決定水泥熟料質(zhì)量的重要因素。但是出磨生料水分太大，不僅使生料均化庫頂斜槽容易堵塞、庫壁容易粘結，減少均化庫的有效容積、庫底中心攪拌室易出現溝流現象，生料不能充分流態(tài)化，直接影響生料的均化效果，而且水分高的生料在窯尾喂料小倉也容易起拱，生料下落不均或塌方，致使進(jìn)入預分解系統中的料量忽多忽少，容易引起塌料。所以出磨生料水分應嚴格控制在≤0.5%。

? ? ? ? 有了成分均勻、流動(dòng)順暢的生料，假設喂料量控制不及時(shí)，計量不準確也難以穩定入窯生料喂料量、保證窯系統熱工制度的穩定和燒出高質(zhì)量的水泥熟料。目前國多數大中型新型干法水泥廠(chǎng)普遍采用稱(chēng)重倉配申克電子皮帶秤生料喂料計量系統或采用日本粉研轉子秤，它們不僅計量準確，來(lái)料量也能及時(shí)控制，操作中很少出現塌料現象，熟料質(zhì)量都比較高。

? ? ? ? 但是大多數中小型新型干法水泥廠(chǎng)，由于條件所限，入窯生料喂料量一般都波動(dòng)較大，再加上操作不得法，預分解系統塌料頻繁，窯速提不起來(lái)，燒成系統熱工制度不穩定，熟料產(chǎn)質(zhì)量普遍偏低。對于這些水泥廠(chǎng)，在生料水分不大和喂料小倉料面根本恒定的前提下，如果將雙管螺旋喂料機的電磁調速電動(dòng)機改為用變頻調速器控制的異步電動(dòng)機并消除氣力提升泵氣流對計量設備的影響，喂入預分解系統的生料量就能比較趨于均勻。再加強崗位培訓，改變操作方法，系統的塌料現象和熟料的產(chǎn)質(zhì)量都能得到改善。

2、變旋風(fēng)筒水平段為傾角，防止物料堆積

? ? ? ? NSP技術(shù)開(kāi)展到今天，國各設計單位也都研制出了各具特色的預分解系統。而旋風(fēng)筒體積小、阻力低、預熱效果好那么是大家追求的共同目標。有的已將旋風(fēng)筒進(jìn)口和渦殼底部改成一定程度的傾角，從而杜絕了大量積料的可能性。但也有的仍然沒(méi)有什么變化，尤其是早期建成的預分解窯生產(chǎn)線(xiàn)，大多保存了旋風(fēng)筒進(jìn)口和渦殼底部的水平段。建議這些水泥廠(chǎng)適當提高旋風(fēng)筒進(jìn)口風(fēng)速，改渦殼底部?jì)A角≥45°，這樣系統的塌料現象定會(huì )減輕。

3、旋風(fēng)筒錐體出料口一下設置錐形膨脹倉

? ? ? ? 旋風(fēng)筒錐體以下設置錐形膨脹倉可以擴大錐體出料口的直徑，從而有效地減少物料在錐體底部堆積和起拱的可能性。另外，膨脹倉的斷面比旋風(fēng)筒錐體出料口斷面大，物料進(jìn)入膨脹倉由于其斷面驟然擴大，物料下落速度減慢，起到了緩沖作用。也能使排灰灰閥和下料管部負壓減小，有利于緩解漏風(fēng)和外漏風(fēng)引起的塌料現象。

4、合理調節排灰閥桿的角度及其配重

? ? ? ? 排灰閥的作用同時(shí)兼顧鎖風(fēng)和下料。但如果閥桿角度及其配重不當，不是閥板上方容易堆料造成堵塞，就是閥板不到位產(chǎn)生較大的漏風(fēng)。

? ? ? ? 排灰閥平衡桿的位置應在水平線(xiàn)以下并與水平線(xiàn)之間的夾角小于30°，最好能調到15°左右。因為這時(shí)平衡桿重心的線(xiàn)位移變化很小，而且隨閥板開(kāi)度增大，平衡桿的重心和軸間距同時(shí)增大，力矩增大，閥板復位所需時(shí)間縮短。至于配重，應在冷態(tài)時(shí)初調，調到用手輕輕一抬平衡桿就起來(lái)，一松手平衡桿就復位，熱態(tài)時(shí)只需對個(gè)別排灰閥作微量調整即可。這樣排灰閥平衡桿擺幅小頻率高，既能及時(shí)排料又能減少漏風(fēng)，塌料現象定能得到改善。

5、盡快跳過(guò)低產(chǎn)量大塌料危險區

? ? ? ? 預分解窯生產(chǎn)工藝的最大特點(diǎn)是約 60%的燃料在分解爐燃燒，一般入窯生料溫度可達830～850℃，分解率達90%以上。這就為快轉窯、薄料、長(cháng)焰煅燒創(chuàng )造有利條件。所以 NSP 窯開(kāi)窯加料的起點(diǎn)值就應該高，一般應不低于設計產(chǎn)量的60%。以后逐步增加喂料量，但應盡量防止拖延低喂料量的運行時(shí)間。

? ? ? ? 在喂料量逐步增加的階段，關(guān)鍵要掌握好風(fēng)、煤、料和窯速之間的關(guān)系，操作步驟應該是先提風(fēng)后加煤，先提窯速再加料。初期加料幅度可適當大些，80%喂料量以后適當減緩。只要系統的熱工參數在合理圍的上限，盡管大膽操作。這樣即使規模很大的NSP窯，在1h 以即可加到設計喂料量。

? ? ? ?一般情況下，喂料量加至設計值的80%就比較穩定。在窯皮正常的情況下，從開(kāi)場(chǎng)喂料到最高產(chǎn)量，一般都能在1h以完成。如果說(shuō) 70%以下喂料量為塌料的危險區，那么喂料量從60%增加到70%，跳過(guò)這個(gè)危險區只需幾分鐘的時(shí)間，以后窯況就趨于穩定。這時(shí)預分解系統中料量已到達一定程度，料流順暢，旋風(fēng)筒錐體出料口、排灰閥和下料管隨時(shí)都有大量物料通過(guò)，對上述部位的外漏風(fēng)和漏風(fēng)又能起到抑制作用，因此很少塌料，即使有也是很小的，對操作運行沒(méi)有什么影響。所以人們都說(shuō)NSP窯產(chǎn)量越高越容易操作就是這個(gè)道理。

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