预热器堵塞的原因分析及预防处理措施

预热器堵塞的原因分析及预防处理措施
摘要
悬浮预热器的构成由旋风筒和连接管道(换热管道)，具有使气、固两相能充分分散均布、迅速换热、高效分离等功能，预热系统的控制对水泥的烧成有着重要的影响。

预热系统堵塞,不仅会扰乱窑的热工制度,降低熟料产量和质量,影响窑的运转率,而且处理起来费时费力,甚至对人身安全造成危害。

所以，预热系统要以预防为主，根据预热系统的工艺特点、装备水平，制定相应的操作规程，正确处理预热器、分解炉、回转窑和冷却机之间的关系，稳定热工制度、提高热效率、实现优质高产低耗和长期安全运转的生产目的。

本文就生产中窑的预分解系统易出现的问题，特别是预热器结皮堵塞问题做了初步的综合分析，提出了一些解决办法。

关键词：预热器，结皮堵塞，预防处理措施
PREHEATER OF PREVENTION AND TREATMENT MEASURES ARE ANALYZED
ABSTRACT
Suspension preheater composition by cyclone cone and connection (heat pipe), a contentious, solid two-phase can fully scattered uniformly, rapid, efficient heat function such as separation, the control system of cement firing has important influence. Preheat system, not only would disrupt the clogging of the kiln, reducing thermal clinker yield and quality, the influence of the kiln, and deal with amounts of time-consuming, even safety hazard. Therefore, the system of prevention, according to the technological characteristics, preheating system equipped level, formulate the corresponding operation procedures, correctly handle the preheater, decompose kiln stove, and cooling machine, the relationship between thermal system, improve the stability of high production efficiency, low consumption and long-term safety operation of production purposes. Based on the production of kiln precalcining system of the problem, especially the preheater and jam the comprehensive analysis, and puts forward some
solving measures.
KEY WORDS: Pre-heater, Mantle jamming，Prevention processing measure
目录
前言................................. 错误!未定义书签。

第1章预热器.......................... 错误!未定义书签。

预热器的换热功能.................... 错误!未定义书签。

预热器的操作要求.................... 错误!未定义书签。

第2章结皮堵塞......................... 错误!未定义书签。

结皮的形成.......................... 错误!未定义书签。

堵塞的症状、多发部位与高频时间...... 错误!未定义书签。

窑尾系统堵塞症状................ 错误!未定义书签。

堵塞时间........................... 错误!未定义书签。

堵塞原因............................ 错误!未定义书签。

结皮造成的堵塞.................. 错误!未定义书签。

漏风造成的堵塞.................. 错误!未定义书签。

操作不当造成的堵塞.............. 错误!未定义书签。

外来物造成的堵塞................ 错误!未定义书签。

设计不当，先天不足造成的堵塞..... 错误!未定义书签。

第3章预防与处理...................... 错误!未定义书签。

搞好开窑和开窑前的检查.............. 错误!未定义书签。

加强操作............................ 错误!未定义书签。

把好原、燃材料关，合理配料，提高煤粉质量错误!未定义书签。

完善工艺设施，综合治理，消除隐患.... 错误!未定义书签。

操作处理............................ 错误!未定义书签。

高压水枪清堵........................ 错误!未定义书签。

结论................................. 错误!未定义书签。

谢辞.................................. 错误!未定义书签。

外文资料翻译........................... 错误!未定义书签。

前言
自从20世纪80年代中期以来，我国的水泥产量就一直名列世界首位，然而其生产技术与装备水平的发展却长期处于滞后状态。

近年来,随着水泥生产方法的不断演变, 已经进人了新型干法水泥生产线占绝对主导地位的时代。

2000年开始，借助我国宏观经济持续高速发展的拉动，我国水泥工业终于激发了一个质的飞跃，预分解窑水泥技术掀起了一股巨大的发展浪潮。

窑外分解窑的推广应用，促进了我国水泥工业的高速发展，大幅度地提高了水泥生产规模与生产能力，对降低消耗，提高产品品质起到极为重要的作用，是当前我国水泥工业的发展方向。

可以预见，在今后较长一段时期内，我国新型干法水泥将保持稳定的发展态势。

预计到2010年，预分解技术将成为我国水泥生产工艺的主体，生产的水泥将占水泥总产量的80%以上。

但是，目前国内已投产的预分解窑生产工艺线普遍存在着一个共同问题，就是窑尾系统——预热系统与分解炉结皮、积料、堵塞。

预热系统一旦发生结皮堵塞，热工制度打乱，严重影响水泥的生产质量，且处理结皮堵塞，恢复生产比较困难，更有甚者，因堵塞塌料而造成人身伤亡。

到目前为止，还没有找到根本的预防措施和解决方法，这也引起了广大学者对于这一问题
的热切关注。

如何正确理解、严肃对待这一客观存在的现象，认识其将给生产带来的种种危害，切实通过一些必要的控制手段和一定的工艺处理措施，科学地进行预测与防范，是保障生产顺利进行，确保工艺设施安全，发挥系统优势的关键所在。

因我实习的华新水泥（郴州）有限公司是条新生产线，目前正在调试阶段，部分问题并没有引起工作人员的重视，如窑头火焰发散，篦冷机上堆雪人，窑尾结皮堵塞、塌料等等。

在我实习期间，预热器结皮堵塞问题最严重。

所以，在郴州公司实习两个月的情况下，针对这些问题，我搜集了水泥生产线的预防解决措施，以期望能够在以后的工作中有所帮助。

本文陈述了预热器结皮堵塞现象的起因以及解决办法，因为我认为这些问题最容易出现又最难解决，而造成的损失最大。

生产操作员精细操作能够节省大量的维护费用还能生产更好质量的产品，为企业争取更大的利益。

由于作者水平有限，可能有很多地方并不符合实际情况，恳请各位指导老师和其他读者提出批评并不吝赐教，以便我能够修改并接受更多的真理。

第1章预热器
预热器的换热功能
预热器的主要功能是利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，预热生料和分解部分碳酸盐。

为了最大限度提高换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必须具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。

旋风筒（旋风预热器）的主要作用是气固分离，提高旋风筒的分离效率是减少生料粉内、外循环，降低热损失和加强气固热交换的重要条件。

为使物料在上升管道内均匀地分散、悬浮，应注意以下问题：
（1）选择合理的喂料位置和管道风速
（2）合理控制生料粒度
（3）喂料的均匀性
（4）旋风筒的结构
（5）在喂料口加装撒料装置
预热器的操作要求
把预热器的各级参数控制在合理的范围之内，是确保水泥烧成质量的关键所在，投料和止料是预分解窑操作中比较重要的环节，操作不当很容易造
成预热器堵塞。

在调试阶段为提高窑的产量，投料量有所增加，结果发现参数有所变化，有结皮现象发生。

表1-1
调整喂料
量，操作稳定
后，发现情况
有所好转
表1-2
出一级筒
O 2含量
直接反映的了
系数的大小,,它又直接与窑尾排风量有关:当加大窑尾排风量时,O 2含量会明显地上升;当
减小窑尾排风时,O 2含量减小;当减小到一定值时,不仅要造成窑内还原气氛
(CO含量明显上升),而且又要影响到预热器系统的效率,因此,控制适当的O
2含量,对正常窑煅烧操作是必需的。

综上所述，使各项参数控制在合理的范围内，才能烧出好质量的水泥。

第2章结皮堵塞
窑尾预热系统结皮、积料、堵塞是目前国内已投产的预分解窑生产工艺线普遍存在的一个共同问题。

系统结皮、积料，影响通风和物料流畅，造成堵塞；系统一旦发生堵塞，热工制度打乱，严重影响窑的生产质量，且处理堵塞，恢复生产比较困难。

结皮的形成
结皮是指生料粉与窖气中有害组分所形成的粘附在窑尾系统内的层状物。

在预热系统中的不同部位，不同温度及其它物理化学环境造成了各种不同的结皮特征，如密实程度不同，烧结程度也不同，最重要是使结皮的化有不同，就使得对皮的处理难易程度也不同，但一般而言，结皮中的有害挥发组分都要比生料中的多，这是由于从原燃料中引入系统的有害挥发组分，在生料通过窑的高温带时会挥发出现，并随窑气向窑尾运动，当挥发出来的有害组分到达窑尾温度较低的区域时，便会以熔态的形式冷凝下来，一方面使御得生料在锻烧过程中液相开始出温度降低而有利于结皮的形成，另一方面使有害组分形成的熔体在生料或衬料表面铺展开来，起粘结剂作用，当系统温度降低时，就在衬料表面形成了结皮。

由于生料及燃料带人系统中的碱、
氯、硫的化合物，在窑内高温逐步挥发呈气体状态 (氯化碱 RC1)，挥发出来的碱、氯、硫以气相的形式与窑气混合在一起，通过缩口后，被带到预热器内，当它们与生料在一定的温度范围内相遇时，这些挥发物随时随处都可被冷凝在生料表面上。

冷凝的碱、氯、硫随生料又重新回到窑内，这是系统内有害成份的往复循环，逐渐积聚，这种往复的平衡是：当系统内挥发物达到一定浓度时，随废气排出，使熟料带出的碱、氯、硫增多。

其排出系统的碱、氯、硫量与生料燃料带进系统的量基本相当，系统内的挥发物含量才保持上下大体不变。

那么结皮原理为：这些碱、氯、硫组成的化合物熔点较低，当它在系统内循环时，凝聚于生料颗粒表面上，使生料表面的化学成分改变，当这些物料处于较高温度下，其表面首先始部分熔融，产生液相，生成部分低熔化合物。

这些化合物与温度较低一点的设备或管道壁接触时，便可能粘结在上面，如果碱、氯、硫含量较多时，温度较高，液相多而粘，则易使料粉层层粘挂，愈结愈厚，形成结皮，严重时产生堵塞的情况。

实践表明，预分解窑最易发生结皮的部位是窑尾烟室、下料斜坡、窑尾缩口、最低两级筒的下料管、分解炉内等处。

结皮使通风通道的有效截面积减小，阻力相应增大，影响系统通风，使主排风机拉风加大。

结皮塔厚或塌落时，还容易发生堵塞。

堵塞的症状、多发部位与高频时间
2.2.1 窑尾系统堵塞症状
预热器发生堵料时在中控室和现场都能判断。

正常生产时，双系列预分解窑从中控操作画面上看预热器系统各控制参数是很有规律的：从上至下负压逐级降低，温度逐级升高，且同级两列相差很小。

但当某列发生堵料时：
(1)以堵塞部位为界,堵塞部位以上多处负压值急剧上升;堵塞部位以下出现正压; 捅料孔、排风阀等处有冒灰现象发生。

(2)窑头负压不足,严重时会有正压产生,且从观测孔等处往外冒火。

(3)窑尾排风机、一级筒出口、分解炉出口及窑尾等多处温度异常。

(4)被堵预热器的锥体负压急剧下降,甚至达到或接近零压。

(5)下料温度异常下降。

(6)进入窑内的物料减少。

通常,上述这些症状中有3种或3种以上同时出现时,就说明窑尾系统已经产生堵塞,应及时采取措施。

表2-1 2010年3月25日郴州RSP分解炉的一些参数
3月28日为正常时的参数
预分解系统内很多部位都可能发生堵塞，但主要发生在三级和四级旋风筒内；各级下料管及翻板阀内，若不及时处理，有时能从下料管堵到预热器锥体，甚至整个旋风筒；再是分解炉及其斜坡，连结管、变型或变径管等处。

华新郴州水泥公司生产线装备RSP分解炉，易堵塞位置如图2-1
图2-1 RSP分解炉SC室堵塞位置
2.2.2 堵塞时间
从时间上看，堵塞大部分发生在点火后不久，窑操作不正常，系统热工制度不稳定等情况下。

另外，系统事故多，频繁开停窑时，由于风料搭配不
当，煤粉不完全燃烧及其它外因，也很容易造成堵塞。

焦作水泥厂一分厂1993年4月点火
表2-2 试生产以来预热器堵塞情况
注：其中影响时间最长的一次达20h.
堵塞原因
造成堵塞的因素很多且复杂，因此必须从工艺、原燃材料、设备、热工制度、操作与管理上去认真细致的分析研究。

根据一些厂的生产经验，造成结皮堵塞的主要原因大致有以下几方面。

2.3.1 结皮造成的堵塞
结皮是高温物料在烟室、上升管道、各级（主要为三、四级）旋风筒锥体内壁上粘结的一层层硬皮，严重的地方呈圈状缩口。

阻碍了物料的正常运行，粘结和烧熔交替，使皮层数量和厚度渐渐增加，影响窑内通风、改变了
预热器内物料与气流的运行速度和方向，最后导致堵塞。

造成这种现象的主要原因有三：
（1）回灰的影响
窑尾袋收尘（含增湿塔）收下来的物料，已经经过高温物理化学反应，这种物料重新进入预热器时，很容易造成物料及早分解，提前出现液相，来不及到达窑内，在预热器内形成熔融状态，粘附在旋风筒内壁上，形成结皮，严重时导致堵塞。

这种情况主要在窑尾系统温度偏高，回灰掺入不均匀或掺入量过大时发生。

因此，那些旋风收尘器收尘效率不高，袋收尘收下回灰又未进生料储存均化系统，而直接从提升机等入窑的，更应加强操作。

同时也很有必要对回灰掺入系统进行调整和改造。

郴州公司窑与均化库之间有入窑斗提，入库斗提，还有备用斗提。

（2）有害元素的影响
原燃料中有害元素K、Na、Cl、S等含量高时，大量出现的碱便会从烧成带高温区挥发出来，进入气相与其它组分发生反应，首先与氯和二氧化硫反应，随气流带至窑尾系统，温度降低后，以硫酸盐和氯化物的形态冷凝在原料上。

这种沉淀物在较低温度下出现熔融相，形成微细熔体，然后发生固体颗粒的固结。

它们通过多次高温挥发，低温凝聚循环和附着作用，粘附在预热器、分解炉及联接管道内形成结皮，若处理不及时，继续循环粘附，最
终导致堵塞。

表2-3 结皮料与生熟料的化学分析%
（3）局部高温造成结皮堵塞
窑尾局部高温, 这是形成结皮的关键因素。

窑尾系统中如果产生局部高温, 一方面促进生料和燃料中有害组分的挥发及冷凝循环, 并使内循环发生的区域进一步扩大; 另可能使液相提前出现, 把生料粘附在衬料的内壁而形成结皮。

产生局部高温的原因, 主要有如下两方面。

a.煤粉的不完全燃烧。

窑头或分解炉中的煤粉由于多种原因( 如燃煤的灰分大、设备超负荷运转、分解炉结构不合理) 燃烧不完全时, 就可能到窑尾或低级旋风筒中去燃烧,从而产生局部高温。

导致煤粉进入预热器内的渠道有三:一是由分解炉至末级旋风筒, 再由上升管道上移;二是由分解炉经次末级旋风筒下料管失灵的翻板阀上窜;三是因窑内煤粉燃烧不完全,被带至窑尾和窑尾废气一起进入预热器内，局部高温, 再加有害成分作用, 就很容易形成高温结皮堵塞。

b.喂料量波动。

喂料量忽大忽小时, 很容易打乱预热器、分解炉和窑的正常工作；而且操作具有滞后性, 往往不能随喂料量的变化及时加减燃量。

因此很容易出现料小不减煤甚至短期断料不减煤状况, 由此造成窑尾系统温度偏高而形成结皮。

2.3.2 漏风造成的堵塞
漏风是窑外分解窑的一大克星，预分解系统的漏风不仅降低旋风筒分离效率,增加热耗, 而且还是造成预热器系统堵塞的一个重要原因。

因当预热器漏进冷风时, 物料温度和分解率会降低, 为维持生产系统排风必须加大, 因而废气量增大, 循环负荷加大, 导致入窑生料温度下降, 能耗上升；而且冷风与热物料接触, 很容易使热物料冷凝而粘附在系统的内壁而产生结皮；此外被带到窑尾或预热器中的煤粉遇到新鲜冷风, 燃烧速度加快, 会产生局部高温而形成结皮。

同时,因窑、炉用风比例失调,窑内通风差,导致窑内结圈、结球频繁。

在实习期间，因窑头正压不断升高，达到+60pa，窑尾更换了密封石墨
+30pa。

块加强密封，使窑头正压回到+20pa
~
（1）内漏风造成的堵塞
当旋风筒的排灰阀( 也称锁风阀) 因烧坏或失灵时, 下一级旋风筒的热气流会经过下料管通过排灰阀漏入上一级旋风筒内, 这种漏风称为内漏
风。

各级预热器下料管的排灰阀关闭不严、烧坏或失灵，不能很好地起到锁风作用，不仅旋风筒收尘效率降低，而且会引起短路、塌料和堵塞。

因为下料管排灰阀锁风不严，下一级气体就会从下料管内经过，使预热器内收集下来的物料又重新上升，不能顺利排出，造成内循环。

由于下料口处风速高，不达到一定的数量，物料不会沉降，但一旦物料过多具备了沉降的条件，便是一大股落下，造成下料不均，分散状况不好，导致堵塞。

（2）外漏风造成的堵塞
外漏风是指从系统外漏入系统内的冷空气。

它主要是从各级旋风筒的检查门、下料管排灰阀轴、各联接管道的法兰、预热器顶盖、各测量点等处漏入。

旋风预热器内气流运动复杂，加上粉粒粒度分布较宽，使其内部的物料运动更加复杂，随机性较大。

若系统密封不好，漏入冷风，改变了物料在预热器内的运动轨迹，降低了其旋转运动速度，离心甩向壁面的离心力降低，部分物料随气流回到上一级，造成物料循环，最终堆积堵塞。

另一方面，冷风漏入与热物料接触，极易造成物料冷热凝聚，粘附在预热器筒体壁上，导致结皮或产生大块，卡死下料管或排灰阀造成堵塞。

2.3.3 操作不当造成的堵塞
（1）投料不及时
当分解炉点火，达到投料温度（900℃）时，一定要及时投料，否则会造成系统温度偏高，且因此时料量较小，更易造成结皮。

（2）开停窑时排风量不当。

因故需停料停窑时，排风量不能大辐度减少，否则很容易使物料因风速过小沉积在管内（主要在水平管），造成堆积。

重新开窑投料时，开始排风量过小，堆积的物料不能被顺利带走，随着下料量的不断增加，管内物料堆积增多，严重时也会导致堆积堵塞。

（3）下料量与窑速不同步。

窑运转不正常，热工制度不稳定，需预打小慢车或慢转窑时，减料不及时很容易因喂料量与窑速不同步，造成物料在窑尾烟室堆积。

这时即使窑仍在运转，但堆积在窑尾的物料不能够很快输送出去，堆积的物料受高温熔融粘附在窑尾烟室内壁，在烟室与窑连接处形成棚料现象，造成烟室及上一级预热器堵塞。

在郴州公司，开窑投料时，在窑速刚提到min时直接投料220t(正常时min,260t)，造成了严重跑生料，其实这样还有造成堵塞的危险。

（4）排风量控制不当。

排风量过大时，预分解系统气流速度较高，物料在预热器内被甩向壁面的离心力较大，物料沿壁面旋转下落速度降低，物料与高温气流接触时间相对较长，易粘糊在预热器内壁上，形成从松到实的层状覆盖物，造成堵塞；
当排风量过小时，气流速度降低，难以使料团冲散，形成塌料堵塞，且物料很易滞留在水平连接管内，导致水平管道堵塞。

（5）窑、炉风量分配不均，操作不协调。

操作调节不合理，窑尾缩口闸板开度和入分解炉三次风闸板开度不当时，易导致窑炉风量分布不均匀。

如果窑尾缩口风速过低，或分解炉进口风速过低或过高，都会引起物料在预分解系统内结皮、棚料、塌料、堆积直至堵塞。

窑、炉操作不能前后兼顾；协调不好；片面强调窑内通风、系统负压；不适当的追求入窑分解率，两把火配合不好，也易造成高温结皮、积料、塌料、堵塞。

( 6) 窑炉操作不协调。

回转窑和分解炉的操作不能前后兼顾, 片面强调窑内通风或系统负压, 两者很容易造成高温结皮、积料、棚料、塌料堵塞预热器。

( 7) 岗位工责任心不强。

有时由于预热器的自动吹风及温度、压力仪表失灵, 岗位工未能手动喷吹并定时巡回检查、活动各级排灰阀。

当预热器出现异常时, 未能及时发现和处理, 导致系统堵塞。

2.3.4 外来物造成的堵塞
系统的检查门砖镶砌不劳垮落；旋风筒、分解炉顶盖及内衬材料剥落；旋风筒内筒或撒料板烧坏掉下；排灰阀烧坏或转动不灵；检修时耐火砖或铁
器等物件留在预热器内未清出时及易造成预热器的机械堵塞。

( 1) 内衬剥落或掉砖的部位通常是预热器平行管道的分料墙、进出口管道
和站墙, 预热器顶盖及内筒衬料等处。

其主要原因有系统热工制度不稳、冷
热交替较频繁; 未留好膨胀缝; 顶盖漏风; 内筒受高温变形导致内衬开裂
或在处理结皮时导致内衬同物料结皮一起落入预热器内。

( 2) 旋风筒内筒烧损掉下残片造成的堵塞, 主要发生在最末两级旋风筒, 以末级最为严重。

另当该级旋风筒有并列两个时, 若其中一个内筒烧扁, 则并列的另一个旋风筒通过的风和料就相应增大, 平衡被打乱也易导致堵塞。

( 3) 翻板阀本身结构不好, 因高温烤烧而变形,配重不当, 或者因结皮严重, 闪动不灵活甚至卡死而堵塞下料管。

2.3.5设计不当，先天不足造成的堵塞
系统设计要为生产创造良好的条件，不能因某些部位设计不合理，造成
先天不足，影响生产。

先天不足造成的系统堵塞，在生产中是很难处理的，必须避免。

如：水平连接管道过长，连接管道角度过小；各级预热器进风口
高宽比偏小；锥体角度小；内筒过长；回灰不能均匀掺入等都将影响生产。

TSD分解炉有两个预燃炉, 有四种风、料和煤的进入口( 见图2-2) 。

三次风以切向入炉后, 在其外壳的约束下形成了旋转向下运动趋势。

因该预
燃炉是一种非对称结构, 这一结构形式并不利于旋转气流的稳定。

当炉内气
流的旋流运动在未到达出口前就消失了, 或旋转速度变得很小, 它所夹带
的部分物料就会沉积到拐弯处的底部, 因而容易形成结皮。

A—C4下料管进分解炉及预燃炉的物料入口B—分两路进入预燃炉的三次风入口C—喷入预燃炉的煤粉入口 D—进入分解炉底部的二次风入口
E—经常结皮部位
图2-2 TSD 分解炉及风、煤、料入口示意图
第3章预防与处理
搞好开窑和开窑前的检查
系统检修后，一定要对系统进行详细检查，清理系统内部所有杂物，确认耐火砖等内衬材料是否牢固。

开机前应对所有排灰阀进行检查，确认是否灵活或损坏；检查各级排灰阀配重是否合理，防止过轻或过重，造成机械转动不灵或密封不好，形成漏风，引起堵塞。

正常生产时排灰阀微微颤动，即为配重合理。

开窑时应及时检查所有检查门、法兰、测孔、排灰阀轴等处是否密封，防止因外漏风造成的堵塞。

发现问题及时处理，不可等到“下一次”。

温度升高，可投料时，应及时投料。

投料前应活动各排灰阀，开通吹风装置，以防锥体积料。

加强操作
正常生产时，应严格操作，保持温度、压力合理分布，前后兼顾，密切协调；操作人员要有良好的责任心和预见性。

加减料及时，风煤料配合合理，喂料窑速同步；勤检查、勤联系、勤观察、勤活动。

在中控操作中,当发现
500Pa)时，或压力逐渐减小时, 应及时通知巡检工锥体压力波动较大(300Pa
~
或岗位工快速到达该部位,活动翻板阀,反吹风,用锤敲震，高压水枪清理，使积料及时下走;当负压低于某个数值(如- 300 Pa)时, 应马上减料或止料, 待现场检查证明没有堵塞或仅仅是压力表显示有问题,负压管堵塞等,才准。