我廠1號RSP窯經過6年多的運轉，系統(tǒng)耐火材料呈現出不同程度的磨損、燒壞現象。SB室下部掉磚，進而殼體燒損；SC室用風不良，導致邊壁物料保護層不均衡，局部襯磚磨損嚴重；斜煙道及鵝頸管側墻襯磚垮落，由于鵝頸管結構缺陷，經常結皮和堆料；MC室斷面物料分布不均，物料稀相區(qū)爐壁燒損，直至筒體嚴重變形；因窯尾縮口處風速低，噴騰能力減弱而塌料；高溫級旋風筒分離效率低，導致物料大量返回，內循環(huán)增加等。本文依據熱工標定結果，對該預分解系統(tǒng)出現的問題進行分析，并提出改進措施。  
 1　RSP窯系統(tǒng)工況分析 
 　　熱工標定主要參數對比見表1、表2，窯尾高溫區(qū)工藝流程見圖1。 
表1 預熱預分解系統(tǒng)溫度變化 ℃ 

表2 RSP爐的分解進程變化 
注：1997年數據為南京化工大學硅酸地方國營工程研究所的熱工標定結果，SC室出口指斜煙道出進口等同于鵝頸管出口?！　?nbsp; 
 　　圖1　窯尾高溫區(qū)工藝流程
1.1　三次風溫度及其對SC室工況的影響　　由表1可見，三次風溫度和入爐生料溫度分別只有600℃和671℃。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，外漏風量和散熱損失增加引起的，通過加強管理，隔熱堵漏后完全可以解決；三次風溫度目前基本穩(wěn)定在560～580℃，提高的余地很小。其原因是:我廠采用單筒冷卻機，經過多年的運轉，內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)，出機熟料溫度高(～290℃)，使熱效率本身就不高的單筒冷卻機熱回收率進一步降低(1997年熱工標定結果為56.6%)?！　?/P>

     三次風溫度是影響分解率和燃盡率的重要因素。較低的三次風溫度導致爐內煤粉著火速度減慢，形成滯后燃燒，特別是SC室內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，三次風溫度低，即使分解爐多加煤，SC室內溫度也不會高，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948℃和43.4%，結合入爐生料表觀分解率已達22.6%的實際情況，說明SC室內的分解反應極低，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在MC室內進行，進而加重MC室及鵝頸管的燃燒負荷，致使MC室爐壁燒損?！　目傮w而言，MC室A側襯料燒損較輕，殘存耐火磚厚度普遍在50～70mm，而B側耐火磚殘存厚度僅有40～50mm，多處有燒蝕掉磚(圖2中的a、b兩點)，且掉磚在托磚板上下兩側，托磚板燒損表現為B側的近半圈嚴重燒損，而越靠近A側(進料端)損壞程度越輕。從以上現象可初步斷定，由于托磚板表露于高溫熱氣中，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。再結合爐內壁溫度的檢測結果，A、B兩側的爐壁溫度分別為830℃和864℃，證明了A、B兩側所承受的熱負荷不均衡，B側物料濃度低、熱負荷高，致使爐壁燒損較A側嚴重?！?/P>

 
 　　圖2　MC室及鵝頸管結構 
 　　鵝頸管的結構缺陷是RSP窯系統(tǒng)的最大不足，設計的意圖是在不增加預熱器框架高度的前提下盡可能地延長MC室與級的連接段，增加物料在爐內的停留時間。但預熱器呈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，鵝頸管實際結構如圖2所示，形成先拐彎后傾斜(60°)過渡，如此導致后果有:　　

1)因MC室出口變徑拐彎，且溫度較高(902℃)，常常引起結皮，每次停窯檢修都需要清理?！　?/P>

2)結皮形成縮口，使爐內阻力增大，阻礙MC室內料氣的流通，增大了物料在爐內的返混度，直接引起MC室內單位容積物料負荷的增加，當達到一定程度時，物料由窯尾縮口處直接“短路”入窯。返混度的增加，降低了爐內風速，顆粒與氣流間的速度差減小，不利于傳熱和物質的擴散以及燃燒、分解的進行。　

　3)斜坡段堆料，尤其在投料初期系統(tǒng)內氣料比大，斷面風速較低，部分生料易在斜坡段失速沉降堆積，當拉風投料、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　級旋風筒的效率分析　　級旋風筒進口溫度穩(wěn)定在約880℃時，入窯物料溫度僅750℃，比正常理論溫度降低了近100℃，出口氣體溫度也只有808℃，這充分說明級旋風筒散熱損失及外漏風比較嚴重。外漏風主要集中在錐體及下料管部位，生產中經常將錐體及下料管捅灰孔打開，預熱器系統(tǒng)中有60%以上堵塞現象發(fā)生在該部位，為便于清堵，我們根據堵塞的多發(fā)點，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面影響:①外漏風導致熱效率急劇下降，入窯物料溫度僅為750℃，不利于快速燒成；②開孔無法保證筒體內壁光滑，物料滯留粘結，最終形成堵料；③由于所開人孔門沒有嚴格的隔熱措施，散熱損失進一步加大。從表2可知，C4下料管內物料表觀分解率已從14.1%增加到22.6%，這只能靠級旋風筒內的物料大量返混來實現。由于級內筒經常燒掉，1998年將內筒拆除，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×1.40m、1.20m×1.40m和1.10m×1.10m等多個截面尺寸，使用效果均不理想。由于經常使用壓縮空氣清吹結皮，內部截面積變得無規(guī)則，動力損失增加，導致縮口風速下降。2001年8月停窯檢修時，測量縮口尺寸為1.36m×1.40m，比預設截面增大了許多，而窯尾煙室則因結皮層的長期累積，有效通風面積大幅度變小，實測通風截面積僅為2.03m×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引起的冷凝結皮，同時增加內壁澆注料整體牢固性)。隨著煙室有效面積的減小，縮口的噴射效應降低，加之在生產中縮口斷面的逐漸變大，使窯系統(tǒng)縮口處風速偏低，MC室內形成的噴射能力減弱，物料無法及時排出，加劇了MC室內物料的返混度。當MC室內物料負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，長時間停留在低產階段?！　「脑鞎r，考慮原有澆注料損壞嚴重，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面積，嚴格按原設計的有效尺寸來控制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，對澆注質量有較大影響，因此在保證襯料質量的同時也考慮澆注料的施工性能，選用的莫來石質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械強度和使用溫度(≤1400℃)。　　

     分析歷次使用的縮口截面積情況，確定截面積為1.44m²具體結構尺寸見圖3，并將四角澆注成圓弧過渡形式，從而有利于噴射和旋流效應，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　縮口改造結構尺寸
　　停窯檢查時發(fā)現的局部“抽簽”現象，主要原因是經常使用高壓空氣清理結皮積料和施工質量不過關，“抽簽”部位正是平時清理的主要受力點。因此，此次檢修時我們設專人負責全程監(jiān)督，注意避免出現臺階和膨脹縫的留設?？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  

　根據1號窯預熱預分解系統(tǒng)的匹配及地處高海拔地區(qū)，正常運行時適當提高空氣過剩系數，阻力比平原地區(qū)同類型窯有較大幅度的提高。生產經驗數據表明，完成設計產量時系統(tǒng)總壓降低于4600Pa，高溫風機進口壓力低于4850Pa，被認為是不正常的，無法保證各管道內的物料懸浮良好，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　調整三次風匹配，改善SC室流場 。

　　3.1　問題分析　　分解爐著火不良，煤粉預燃效果差，火焰燃燒區(qū)較長，從而導致操作中控制不住分解爐出口溫度(即進口溫度)。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880～910℃，窯系統(tǒng)熱工制度才能基本穩(wěn)定，但、C4出現了頻繁的燒結堵塞。當分解爐出口溫度下跌至865℃以下時，物料流速快，窯內煅燒特別吃力，865℃時取樣測定入窯物料表觀分解率僅為82.6%。分析以上現象得知，分解爐內煤粉存在嚴重的“后燃”現象，有不少煤粉跑至鵝頸管乃至級旋風筒內繼續(xù)燃燒，形成爐出口及C4進口溫度過高而爐內部熱力強度并不高的溫度“倒掛”現象。根據生產經驗數據，C4進口與進口溫降應在100～120℃之間，但當時的溫降僅為80～90℃，這也證明了溫度“倒掛”和物料“返混”現象的存在。SC室邊壁燒蝕情況見圖4?！?/P>

 
 圖4　爐壁燒蝕部位 
 生料進入SC室后由于攜帶風速不足，直落一段距離，同時借助B路風的旋流效應才作旋轉運動，失去了對該側爐壁的保護作用，形成稀相區(qū)，致使該部位溫度相對過高而燒蝕。從現場觀察的情況，A路風攜帶物料的能力不足，存在物料下沖現象。3.2　問題的解決　　1)增大三次風量。在改造過縮口通風截面之后，將三次風閥開度由原來的20%～30%開至50%～70%，入爐風速明顯提高，CA物料下沖現象基本消除。此后卻加劇了A、B兩路風的嚴重不平衡度，通過現場測壓儀發(fā)現兩側風壓分別達168Pa和290Pa，且爐內著火未有明顯改觀，“后燃”依然存在?！　?)調節(jié)預燃風。將SB閥開到80%～85%，使入SB室的三次風達12%左右，加之三次風總量的增大，其問題基本得以解決，入SC室A路和B路(預燃風從B路抽取)壓力分別為-208Pa和-223Pa，兩側的風量、風速基本上趨于平衡。 
 　改進局部襯料
　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高強耐堿澆注料，錨固件(鈀釘)由“V”形改為“Y”形，表面裹一層1～2mm厚的黑膠布；硅鈣板與筒體之間采用PA-80高強高溫粘結劑，該粘結劑具有粘度高(30%～35%)、密度大(1.44～1.60t/m3)、固體含量高(>50%)等優(yōu)點，也可用其填補筒體變形處。分解爐內襯設計時多采用耐火磚，但由于小型預分解窯系統(tǒng)工況容易波動，開停窯頻繁，磚襯表面驟冷驟熱次數增多，掉磚現象嚴重，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、受熱等導致掉磚。
5　體會
　　1)RSP窯分解系統(tǒng)出現的問題僅靠操作調節(jié)是無法徹底解決的，必須從結構上作適當的改進，如將斜煙道與MC室連接由正中心進入改為切線進入方式，重新更新單筒冷卻機揚料裝置，加強揚料區(qū)的隔熱及減少筒體淋水等措施，可進一步提高三次風溫度，改善SC室的燃燒環(huán)境，減少煤粉滯后燃燒?！?/P>

　2)加強各人孔門的隔熱堵漏，所開人孔門補打的澆注料盡量保持過渡圓滑，恢復內筒等，都是提高熱效率及分離效率的有效途徑?！?/P>

　3)窯尾下料溜子屬關鍵部位，施工質量至關重要。一是溜子伸入窯內不能過短，應伸到窯內200～300mm；二是澆注料不宜過厚(260mm)；三是澆注料與斜坡耐火磚之間避免形成臺階，防止堆料?！　?)對窯尾預熱器系統(tǒng)的各種損壞，應及時修補和修復(如SB閥的閥桿)

 text>來源：水泥2002.9