傅學(xué)軒

窯尾密封摩擦環(huán)損壞故障的分析

Failure Analysis of Friction Ring for Rotary Kiln Inlet Sealing

傅學(xué)軒

我集團(tuán)公司下屬金塔公司有一條2500t/d的新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)，分解爐為在線(xiàn)型管道式，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格?4m×60m，窯尾密封采用氣缸壓緊端面的密封方式。2005年5月投料生產(chǎn)，一直運(yùn)行比較正常，但在2008年4月30日和2008年5月17日分別在窯尾過(guò)渡帶40m前后位置因結(jié)后圈被迫止料停窯處理，在這么短的時(shí)間內(nèi)因同樣原因造成連續(xù)2次工藝故障，時(shí)間共計(jì)7d。

1 事故經(jīng)過(guò)

第1次：4月30號(hào)窯系統(tǒng)阻力大，窯尾煙室負(fù)壓在-300～-600Pa，煙室溫度在980℃左右，窯頭呈正壓，頭、尾煤燃燒效果差，還原氣氛濃，煙室氣體分析儀顯示NOx和O2含量明顯走低,CO含量高。將入窯生料產(chǎn)量從185t/h降至160t/h，三次風(fēng)門(mén)開(kāi)度由50%關(guān)小至30%，頭煤由5.5t/h逐步降至3.5t/h，窯速提至最快4.0r/min，煙室氣體分析儀顯示NOx和O2含量上升，CO含量走低，窯爐系統(tǒng)工況有所好轉(zhuǎn)。但從9:00時(shí)起窯尾煙室負(fù)壓上升至-800～-1000Pa，窯尾密封處開(kāi)始漏料，且越來(lái)越嚴(yán)重，將產(chǎn)量降到100t/h也未改善，12:55時(shí)止料停窯。停機(jī)后入窯檢查，在44～46m結(jié)后圈達(dá)1m左右，有效內(nèi)徑只有約1.5m。

第2次：從5月15號(hào)中班開(kāi)始，窯尾煙室負(fù)壓增大，爐煤用量持續(xù)增大至11t/h，窯喂料產(chǎn)量由185t/h降至170t/h；16號(hào)夜班煙室負(fù)壓繼續(xù)增大，再減產(chǎn)至150t/h，至4:56時(shí)，窯尾密封圈處漏料，減產(chǎn)至65t/h燒SP窯后才沒(méi)有漏料現(xiàn)象；16號(hào)日、中班隨著窯狀況好轉(zhuǎn)，將入窯生料產(chǎn)量逐步加到160t/h；5月17號(hào)夜班接班后窯尾密封圈處再次出現(xiàn)漏料，被迫燒SP窯40t/h，5月17號(hào)日班接上班窯尾密封處繼續(xù)漏料，且越來(lái)越嚴(yán)重，被迫于11:00時(shí)止料停窯。停機(jī)后入窯檢查：分別在32.8～36m、39～41m、43～45m結(jié)有三道后圈，有效內(nèi)徑只有約1.0m，被迫冷窯入內(nèi)處理。

2 事故原因分析

金塔公司窯尾密封采用氣缸壓緊端面的密封方式，運(yùn)行近3年時(shí)間，因日常維護(hù)不到位，密封摩擦環(huán)固定端變形嚴(yán)重且有部分襯板脫落，密封摩擦環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)端耐磨襯板脫落部分，轉(zhuǎn)動(dòng)端與固定端最大間隙有300mm，最小間隙也有100mm，漏風(fēng)比較大，從而使窯內(nèi)通風(fēng)大幅度減少。窯尾高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)越大，此處漏風(fēng)也越大，也就是說(shuō)窯尾嚴(yán)重漏風(fēng)，高溫風(fēng)機(jī)則將漏風(fēng)抽走，以致于窯頭缺氧煅燒，對(duì)燃燒十分不利，很易在窯尾形成結(jié)圈、結(jié)皮等不良狀況，主要原因有：

（1）在氧化氣氛下，原燃料中的硫形成二氧化硫，與氧化鈣作用生成硫酸鈣（CaSO4），而在高溫還原氣氛下，硫酸鈣分解形成二氧化硫，與鉀、鈉氧化物作用，生成低熔點(diǎn)的硫酸鹽（K2SO4）或溫度更低的復(fù)式硫酸鹽（K2SO4·C2S），易在窯尾結(jié)皮、結(jié)圈、結(jié)蛋。

（2）未完全燃燒的燃料中的碳隨窯氣后逸的過(guò)程中下落至窯內(nèi)料面，隨窯內(nèi)物料的翻轉(zhuǎn)而埋在窯料內(nèi)，碳在缺氧條件下燃燒，造成周邊窯料溫度提高，若沉降量大，則窯料溫度較高，也易使窯料結(jié)皮、結(jié)圈，但此部位比窯尾后結(jié)圈靠窯頭些。

表1 正常生產(chǎn)時(shí)窯爐系統(tǒng)主要參數(shù)

表2 異常生產(chǎn)時(shí)窯爐系統(tǒng)主要參數(shù)

窯爐系統(tǒng)在上述原因下呈惡性循環(huán)，使窯內(nèi)40m前后出現(xiàn)低溶液相，副窯皮越長(zhǎng)越厚直至無(wú)法再正常連續(xù)生產(chǎn)而不得不停窯處理。4月30號(hào)第1次停窯處理結(jié)圈后急于恢復(fù)生產(chǎn)，且對(duì)事故主因分析不到位，沒(méi)有深刻認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，直至5月17日再次因結(jié)圈而停窯處理。

事故其他原因：

（1）窯頭燃燒器一次風(fēng)用量大，以前正常用量在1200～1300r/min時(shí)，一次風(fēng)壓能達(dá)到30kPa，但這根窯頭燃燒器要達(dá)到30kPa的風(fēng)壓，一次風(fēng)用量要1400r/min以上；一次風(fēng)動(dòng)量降低，在二次風(fēng)溫低時(shí)，煤粉容易沉降在物料表面使窯內(nèi)形成還原氣氛，造成長(zhǎng)后圈。

（2）窯尾煙室氣體檢測(cè)異常，O2含量近半個(gè)月來(lái)顯示一直比較高，比C1出口O2含量還高出2.0%左右，實(shí)際上后期窯內(nèi)已經(jīng)嚴(yán)重缺氧煅燒。

（3）出磨煤粉方面：水分和細(xì)度均控制在＜1.0%以下，煤粉的發(fā)熱量也能穩(wěn)定在26000kJ/kg左右，所以煤粉質(zhì)量對(duì)結(jié)圈沒(méi)有直接影響。

（4）生料配料方面：由于粉煤灰供應(yīng)不足，粉煤灰配比時(shí)有時(shí)無(wú)，入窯生料的預(yù)燒性也時(shí)好時(shí)壞，實(shí)際上已經(jīng)造成入窯生料成分的波動(dòng)。

（5）操作方面：對(duì)異常參數(shù)敏感性和綜合判斷、分析能力不足。幾次厚圈長(zhǎng)得比較快時(shí)，都是在同一臺(tái)時(shí)產(chǎn)量爐煤越燒越多才能穩(wěn)定爐溫，而此時(shí)煙室氣體分析儀顯示O2含量一直都富氧，C1出口O2含量卻越來(lái)越低，至2.0%以下。雖然采取減產(chǎn)、關(guān)小三次風(fēng)門(mén)、加快窯速等措施，但減產(chǎn)的幅度和關(guān)小三次風(fēng)門(mén)的幅度還不夠大，分解爐出口溫度控制不穩(wěn)，窯內(nèi)和分解爐內(nèi)均產(chǎn)生還原氣氛。窯筒體掃描儀也顯示窯整體溫度都不高，缺氧還原造成液相提早出現(xiàn)，副窯皮越長(zhǎng)越厚，最終形成長(zhǎng)厚圈。

3 解決措施

停機(jī)后機(jī)械部門(mén)對(duì)窯尾密封摩擦環(huán)變形固定端部分進(jìn)行整形處理，更換固定端和轉(zhuǎn)動(dòng)端脫落的摩擦環(huán)，使固定端和轉(zhuǎn)動(dòng)端摩擦環(huán)緊貼；調(diào)整縮短密封干油泵工作間隔時(shí)間，間隔時(shí)間從4h縮短至1h；將密封干油泵的工作時(shí)間延長(zhǎng)，從工作2min延長(zhǎng)至5min。

針對(duì)回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶連續(xù)長(zhǎng)厚圈造成停窯工藝事故，對(duì)工藝管理方面作出如下規(guī)定：

（1）生料配料方面：由于粉煤灰供應(yīng)時(shí)有時(shí)無(wú)而造成的入窯生料成分波動(dòng)，采取暫時(shí)停用粉煤灰配料的措施，待粉煤灰供應(yīng)充足時(shí)再作配料考慮；

（2）嚴(yán)格控制分解爐出口溫度在900～920℃；

（3）控制窯尾煙室O2含量：1.5%～3.5%、NOX含量：1000～2000ppm、C1出口O2含量：3%～3.5%（煙室氣體分儀數(shù)據(jù)顯示異常時(shí)，以C1出口氣體檢測(cè)為準(zhǔn)）；

（4）窯尾煙室負(fù)壓＜-200Pa；

（5）保證一次風(fēng)出口壓力＞30kPa；

（6）C4上部分料開(kāi)度：50%～70%、C4下部分料開(kāi)度：30%～50%；保證爐內(nèi)煤粉良好的燃燒和料粉均勻分散，每班接班后預(yù)熱器巡檢工必須清理分解爐底部熱電偶處的結(jié)皮，保證測(cè)溫的準(zhǔn)確性和對(duì)應(yīng)性；

（7）篦冷機(jī)一室篦下壓力控制在6000±200Pa、F1風(fēng)機(jī)電流100±5A，二次風(fēng)溫控制在1100～1200℃；

（8）每班窯巡檢工每小時(shí)校對(duì)窯筒體溫度（0～60m相應(yīng)位置高值、低值），上報(bào)中控室，并做好詳細(xì)記錄；

（9）各班不得擅自加產(chǎn)，加產(chǎn)必須征得部門(mén)主管領(lǐng)導(dǎo)允許。

TQ172.622.29

B

1001-6171（2011）02-0044-02

2010-10-18； 編輯：沈 穎