RSP窯預(yù)分解系統(tǒng)的問題分析及改進(jìn)措施

1、RSP窯預(yù)分解系統(tǒng)的問題分析及改進(jìn)措施我廠1號RSP窯經(jīng)過6年多的運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)耐火材料呈現(xiàn)出不同程度的磨損、燒壞現(xiàn)象。SB室下部掉磚，進(jìn)而殼體燒損；SC室用風(fēng)不良，導(dǎo)致邊壁物料保護(hù)層不均衡，局部襯磚磨損嚴(yán)重；斜煙道及鵝頸管側(cè)墻襯磚垮落，由于鵝頸管 結(jié)構(gòu)缺陷，經(jīng)常結(jié)皮和堆料；MC室斷面物料分布不均，物料稀相區(qū)爐壁燒損，直至筒體嚴(yán)重變形；因窯尾縮口處風(fēng)速低，噴騰能力減弱而塌料；高溫級旋風(fēng)筒分離效率低，導(dǎo)致物料大量返回，內(nèi)循環(huán)增加等。本文依據(jù)熱工標(biāo)定結(jié)果， 對該預(yù)分解系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。1 RSP窯系統(tǒng)工況分析熱工標(biāo)定主要參數(shù)對比見表1、表2，窯尾高溫區(qū)工藝流程見圖1。表1預(yù)熱預(yù)分

2、解系統(tǒng)溫度變化C時間 窯尾煙室SC出口 MC出口 C5進(jìn)口 C5出口 C5下料管 C4下料管三次風(fēng)溫1997 1 055 1 011 868 87568020011 121948902 880808750671600表2 RSP爐的分解進(jìn)程變化 時間 C4下料管 SC室出口 MC室出口 C5進(jìn)口 C5下料管199714.143.283.992.493.72001 - 0822.338.879.386.588.72001 -1122.643.485.893.293.4注：1997年數(shù)據(jù)為南京化工大學(xué)硅酸地方國營工程研究所的熱工標(biāo)定結(jié)果，SC室出口指斜煙道出 C5進(jìn)口等同于鵝頸圖1窯尾高溫區(qū)工藝流

3、程1.1三次風(fēng)溫度及其對 SC室工況的影響由表1可見，三次風(fēng)溫度和入爐生料溫度分別只有600 C和671 C。入爐生料溫度低主要是由于C4錐體及下料管增開人孔門較多，外漏風(fēng)量和散熱損失增加引起的，通過加強(qiáng)管理，隔熱堵漏后完全可以解決；三次風(fēng)溫度目前基本 穩(wěn)定在560580C，提高的余地很小。其原因是：我廠采用單筒冷卻機(jī)，經(jīng)過多年的運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)部裝置所遭受的磨損和腐蝕不斷加劇，而且增加了砌筑耐火磚的長度，熟料停留時間短（約為30min），出機(jī)熟料溫度高（290C ），使熱效率本身就不高的單筒冷卻機(jī)熱回收率進(jìn)一步降低（1997年熱工標(biāo)定結(jié)果為 56.6%）。三次風(fēng)溫度是影響分解率和燃盡率的重要因素。較

4、低的三次風(fēng)溫度導(dǎo)致爐內(nèi)煤粉著火速度減慢，形成滯后燃燒， 特別是SC室內(nèi)煤粉是在純助燃空氣中燃燒，助燃空氣的溫度在很大程度上決定了煤粉燃盡率，三次風(fēng)溫度低，即使分解爐多加煤，SC室內(nèi)溫度也不會高，反而會加劇煤粉滯后燃燒。從表1和表2可以看出，SC室生料出口溫度和分解率分別是948C和43.4%，結(jié)合入爐生料表觀分解率已達(dá)22.6%的實(shí)際情況，說明 SC室內(nèi)的分解反應(yīng)極低，煤粉燃燒狀況不理想。1.2 MC室及其鵝頸管由于SC室內(nèi)煤粉燃盡率及物料分解率低，使得絕大部分的燃燒及分解反應(yīng)在MC室內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)而加重 MC室及鵝頸管的燃燒負(fù)荷，致使MC室爐壁燒損。從總體而言，MC室A側(cè)襯料燒損較輕，殘存耐火磚

5、厚度普遍在 5070mm，而B側(cè)耐火磚殘存厚度僅有 4050mm ,多處有燒蝕掉磚（圖2中的a、b兩點(diǎn)），且掉磚在托磚板上下兩側(cè)，托磚板燒損表現(xiàn)為B側(cè)的近半圈嚴(yán)重?zé)龘p，而越靠近A側(cè)（進(jìn)料端）損壞程度越輕。從以上現(xiàn)象可初步斷定，由于托磚板表露于高溫?zé)釟庵?，將其熱量傳給筒體，筒體受 熱膨脹，硅鈣板與之脫離，頂垮耐火襯料。再結(jié)合爐內(nèi)壁溫度的檢測結(jié)果，A、B兩側(cè)的爐壁溫度分別為 830C和864C,證明了 A、B兩側(cè)所承受的熱負(fù)荷不均衡，B側(cè)物料濃度低、熱負(fù)荷高，致使?fàn)t壁燒損較A側(cè)嚴(yán)重。8MC燒損部位net鵝頸管的結(jié)構(gòu)缺陷是 RSP窯系統(tǒng)的最大不足，設(shè)計(jì)的意圖是在不增加預(yù)熱器框架高度的前提下盡可能地延

6、長MC室與C5級的連接段，增加物料在爐內(nèi)的停留時間。但預(yù)熱器呈2-1-1-2-1布置，2個C4筒擋住了 MC室上升的空間，同時需避開橫梁的阻擋，鵝頸管實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖2所示，形成先拐彎后傾斜（60 ）過渡，如此導(dǎo)致后果有：1）因MC室出口變徑拐彎，且溫度較高（902C），常常引起結(jié)皮，每次停窯檢修都需要清理。2）結(jié)皮形成縮口，使?fàn)t內(nèi)阻力增大，阻礙MC室內(nèi)料氣的流通，增大了物料在爐內(nèi)的返混度，直接引起MC室內(nèi)單位容積物料負(fù)荷的增加，當(dāng)達(dá)到一定程度時，物料由窯尾縮口處直接“短路”入窯。返混度的增加，降低了爐內(nèi)風(fēng)速，顆粒與氣流間的速度差減小，不利于傳熱和物質(zhì)的擴(kuò)散以及燃燒、分解的進(jìn)行。3）斜坡段堆料，尤

7、其在投料初期系統(tǒng)內(nèi)氣料比大，斷面風(fēng)速較低，部分生料易在斜坡段失速沉降堆積，當(dāng)拉風(fēng)投 料、喂料量大幅波動、系統(tǒng)氣流量或壓力發(fā)生變化時，原沉積的物料被觸動滑落造成塌料。1.3 C5級旋風(fēng)筒的效率分析C5級旋風(fēng)筒進(jìn)口溫度穩(wěn)定在約880 C時，入窯物料溫度僅750 C,比正常理論溫度降低了近100 C,出口氣體溫度也只有808C,這充分說明C5級旋風(fēng)筒散熱損失及外漏風(fēng)比較嚴(yán)重。外漏風(fēng)主要集中在錐體及下料管部位，生產(chǎn)中經(jīng) 常將錐體及下料管捅灰孔打開，預(yù)熱器系統(tǒng)中有60%以上堵塞現(xiàn)象發(fā)生在該部位，為便于清堵，我們根據(jù)堵塞的多發(fā)點(diǎn)，先后開了 4個人孔門，提高了清堵效率，但也帶來了不容忽視的負(fù)面影響：外漏風(fēng)導(dǎo)

8、致熱效率急劇下降，入窯物料溫度僅為750C，不利于快速燒成；開孔無法保證筒體內(nèi)壁光滑，物料滯留粘結(jié)，最終形成堵料；由于所開人孔 門沒有嚴(yán)格的隔熱措施，散熱損失進(jìn)一步加大。從表2可知，C4下料管內(nèi)物料表觀分解率已從14.1%增加到22.6%,這只能靠C5級旋風(fēng)筒內(nèi)的物料大量返混來實(shí)現(xiàn)。由于C5級內(nèi)筒經(jīng)常燒掉，1998年將內(nèi)筒拆除，分離效率下降了許多。2窯尾煙室及縮口的改造1號窯縮口尺寸先后采用過1.40m x 1.40m、1.20mX 1.40m和1.10m x 1.10m等多個截面尺寸，使用效果均不理想。由于經(jīng)常使用壓縮空氣清吹結(jié)皮，內(nèi)部截面積變得無規(guī)則，動力損失增加，導(dǎo)致縮口風(fēng)速下降。200

9、1年8月停窯檢修時，測量縮口尺寸為 1.36mx 1.40m，比預(yù)設(shè)截面增大了許多，而窯尾煙室則因結(jié)皮層的長期累積，有效通風(fēng)面積大幅度變小，實(shí)測通風(fēng)截面積僅為2.03m x 1.53m（窯軸向的煙室捅灰孔已于1998年被封死，主要目的是為了減少漏風(fēng)引起的冷凝結(jié)皮，同時增加內(nèi)壁澆注料整體牢固性）。隨著煙室有效面積的減小，縮口的噴射效應(yīng)降低，加之在生產(chǎn)中縮口斷面的逐漸變大，使窯系統(tǒng)縮口處風(fēng)速偏低，MC室內(nèi)形成的噴射能力減弱，物料無法及時排出，加劇了MC室內(nèi)物料的返混度。當(dāng) MC室內(nèi)物料負(fù)荷增至一定程度后整體或局部“短路”入窯，形成塌料。發(fā)生塌料后，減料降窯速， 系統(tǒng)步入惡性循環(huán)中，長時間停留在低產(chǎn)

10、階段。改造時，考慮原有澆注料損壞嚴(yán)重，凸凹不平而影響氣流暢通，故將其全部打掉重新澆注，保證澆注料整體的牢固性和密閉性，避免分層脫裂。為確保窯尾煙室有效通風(fēng)面積，嚴(yán)格按原設(shè)計(jì)的有效尺寸來控制HN-13NL耐堿澆注料及100mm耐高溫硅酸鈣絕熱板（簡稱硅鈣板）的總體厚度。由于縮口部位施工空間狹窄，對澆注質(zhì)量有較大影響，因此 在保證襯料質(zhì)量的同時也考慮澆注料的施工性能，選用的莫來石質(zhì)澆注料要有較好的保溫性能、良好的施工性能（施工加水量僅為7%8%）和流動性，同時又具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和使用溫度（ 1400 C ）。分析歷次使用的縮口截面積情況，確定截面積為1.44m2，具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖 3,并將四角澆

11、注成圓弧過渡形式，從而有利于噴射和旋流效應(yīng)，使氣流在斷面較均勻地分布和減少死角，有利于提高澆注墻體的穩(wěn)定性和耐久性。窯尾 斜坡耐火磚仍選用 X-17型抗剝落高鋁磚。該磚的耐火及耐磨性完全能滿足窯尾工況的要求。圖3縮口改造結(jié)構(gòu)尺寸停窯檢查時發(fā)現(xiàn)的局部“抽簽”現(xiàn)象，主要原因是經(jīng)常使用高壓空氣清理結(jié)皮積料和施工質(zhì)量不過關(guān)，“抽簽”部位正是平時清理的主要受力點(diǎn)。因此，此次檢修時我們設(shè)專人負(fù)責(zé)全程監(jiān)督，注意避免出現(xiàn)臺階和膨脹縫的留設(shè)?？s 短下料“溜子”長度，并盡可能的傾斜，大大減少下料斜坡堆料的現(xiàn)象。改造后系統(tǒng)壓力變化見表3。表3縮口改造前后系統(tǒng)壓力變化Pa時間 高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口 窯頭 窯尾 RSP爐出口

12、預(yù)熱器出口 備注改造前 4 560 20 125 950 4 100 投料量及系統(tǒng)總風(fēng)量不變改造后 4 990 82 204 1 355 4 660根據(jù)1號窯預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的匹配及地處高海拔地區(qū)，正常運(yùn)行時適當(dāng)提高空氣過剩系數(shù)，阻力比平原地區(qū)同類型窯有較大幅度的提高。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，完成設(shè)計(jì)產(chǎn)量時系統(tǒng)總壓降低于4600Pa,高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力低于 4850Pa,被認(rèn)為是不正常的，無法保證各管道內(nèi)的物料懸浮良好，更不可避免在局部發(fā)生物料“短路”。從表3可見，改造后的系統(tǒng)壓力趨于合理。3調(diào)整三次風(fēng)匹配，改善 SC室流場3.1問題分析分解爐著火不良，煤粉預(yù)燃效果差，火焰燃燒區(qū)較長，從而導(dǎo)致操作中控制

13、不住分解爐出口溫度（即C5進(jìn)口溫度）。為提高入窯物料溫度， 保證分解率，只有將分解爐出口溫度穩(wěn)定在880910C，窯系統(tǒng)熱工制度才能基本穩(wěn)定，但C5、C4出現(xiàn)了頻繁的燒結(jié)堵塞。當(dāng)分解爐出口溫度下跌至865C以下時，物料流速快，窯內(nèi)煅燒特別吃力，865C時取樣測定入窯物料表觀分解率僅為82.6%。分析以上現(xiàn)象得知，分解爐內(nèi)煤粉存在嚴(yán)重的“后燃”現(xiàn)象，有不少煤粉跑至鵝頸管乃至C5級旋風(fēng)筒內(nèi)繼續(xù)燃燒，形成爐出口及C4進(jìn)口溫度過高而爐內(nèi)部熱力強(qiáng)度并不高的溫度“倒掛”現(xiàn)象。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，C4進(jìn)口與C5進(jìn)口溫降應(yīng)在100120C之間，但當(dāng)時的溫降僅為 8090C,這也證明了溫度“倒掛” 和物料“返混”

14、現(xiàn)象的存在。SC室邊壁燒蝕情況見圖 4。C4A生料進(jìn)入SC室后由于攜帶風(fēng)速不足，直落一段距離，同時借助B路風(fēng)的旋流效應(yīng)才作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，失去了對該側(cè)爐壁的保護(hù)作用，形成稀相區(qū)，致使該部位溫度相對過高而燒蝕。從現(xiàn)場觀察的情況，A路風(fēng)攜帶物料的能力不足，存在物料下沖現(xiàn)象。3.2問題的解決1）增大三次風(fēng)量。在改造過縮口通風(fēng)截面之后，將三次風(fēng)閥開度由原來的 20%30%開至50%70%,入爐風(fēng)速明顯提高，C4A物料下沖現(xiàn)象基本消除。此后卻加劇了A、B兩路風(fēng)的嚴(yán)重不平衡度，通過現(xiàn)場測壓儀發(fā)現(xiàn)兩側(cè)風(fēng)壓分別達(dá)168Pa和290Pa,且爐內(nèi)著火未有明顯改觀，“后燃”依然存在。2）調(diào)節(jié)預(yù)燃風(fēng)。將 SB閥開到80%8

15、5%，使入SB室的三次風(fēng)達(dá)12%左右，加之三次風(fēng)總量的增大，其問題基本 得以解決，入SC室A路和B路（預(yù)燃風(fēng)從B路抽?。毫Ψ謩e為-208Pa和-223Pa，兩側(cè)的風(fēng)量、風(fēng)速基本上趨于平衡。 4改進(jìn)局部襯料更換MC室耐火襯料時，各接口部位由原來的GT-16B耐堿澆注料改用 HN-13NL高強(qiáng)耐堿澆注料，錨固件 （鈀釘）由“ V ”形改為“ Y ”形，表面裹一層12mm厚的黑膠布；硅鈣板與筒體之間采用PA-80高強(qiáng)高溫粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑具有粘度高（30%35%）、密度大（1.441.60t/m3）、固體含量高（50%）等優(yōu)點(diǎn)，也可用其填補(bǔ)筒體變形處。分解爐內(nèi)襯 設(shè)計(jì)時多采用耐火磚，但由于小型預(yù)分解窯系統(tǒng)工況容易波動，開停窯頻繁，磚襯表面驟冷驟熱次數(shù)增多，掉磚現(xiàn)象 嚴(yán)重，與之匹配的分解爐斷面較小，斜煙道、鵝頸管等連接過渡管道尤其突出。凡是掉磚部位，都改打澆注料，避免 了因煙氣沖刷、受熱等導(dǎo)致掉磚。5體會1）RSP窯分解系統(tǒng)出現(xiàn)的問題僅靠操作調(diào)節(jié)是無法徹底解決的，必須從結(jié)構(gòu)上作適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，