回转窑火焰熄灭的原因分析与处理

trsnzkc 2017-03-29

展开全文

某公司5 000 t/d熟料生产线，在2011年7月检修后的点火升温过程中，多次发生火焰熄灭现象。本文就火焰熄灭的原因进行分析，并提出相应的操作处理，供参考。

1 过程描述

2011年7月31日18∶00烧成系统检修全部结束，20∶00调度通知中控点火升温。根据工艺技术科制定的升温曲线（图1），本次升温时间为12 h，定于8月1日8∶00投料。22∶00窑尾烟室温度达到300 ℃，开喂煤罗茨风机，设定喂煤量1 t/h，启动转子秤开始油煤混燃。23∶00加煤至2 t/h，23∶05发现火焰跳动，喂煤量减到1.5 t/h，23∶10火焰熄灭。23∶27重新点火，23∶47火焰再次熄灭。由于连续两次出现火焰熄灭现象，零点班操作员对一次风量和油枪的轴向位置作了调整，并通知现场用火把引燃升温。准备就绪后于0∶17重新点火，0∶45开始油煤混燃。1∶22火焰又一次出现熄灭现象。

到零点班下班时，共发生灭火7次，窑尾烟室温度只有725 ℃，且由于窑前温度偏低，窑内火焰很不稳定，随时都有灭火的可能。

2 原因分析

8月1日8∶00，工艺技术人员和操作员对现场查看后，共同对造成灭火的原因进行了分析：认为主要是由于煤粉湿、粗，燃烧效果不好，热力分散；操作员对现场情况了解不够，在点火过程中出现异常时，虽然对系统风煤的匹配作出了一定的调整，但是存在调整幅度偏小、调整不到位，甚至出现错误调整的现象。同时现场在采用火把引燃时，火把放置位置不合适，致使火把燃烧产生的热量不能在短时间内传递给煤粉，从而使点火升温时间延长，不能按照预定计划投料。

2.1 煤粉水分过大、细度太粗

点火前窑头煤粉仓只有3 t煤粉，为了保证点火过程中的煤粉需要，煤磨系统在热风炉没开的情况下，开磨1.5 h，磨制了30 t煤粉。后经化验室取样分析，细度为20%（0.08mm方孔筛筛余），水分6%，远远高于正常值。燃料中多1%水，约降低火焰温度10~20 ℃，并使废气热损失增加2%~4%，且煤粉中水分对温度的影响比灰分约大一倍，这种影响在点火初期表现尤其明显。当煤粉仓内原来存有的3 t煤粉用完后，新磨制的煤粉由于湿、粗，其着火温度、燃尽温度相应提高，燃尽时间延长，很容易形成低温长带和不完全燃烧，从而使黑火头越来越长，火焰高温区逐渐向后转移，火点处温度越来越低，最终导致灭火。

2.2 系统拉风大

在点火初期一般都是用点火烟囱控制系统拉风，此时高温风机入口阀门应处于全关位。回转窑内燃料燃烧产生的气体大部分通过点火烟囱排出，窑尾废气烟囱仅有很少一部分烟气排出。八点班在接班前发现窑尾废气烟囱排出的废气远远超过点火烟囱的排出量。接班后查看中控CRT显示高温风机入口阀门在全关位，于是通知现场检查，发现该阀门的实际位置在53%，而零点班却没有发现这一问题。由于拉风大，高温区靠后，燃料燃烧产生的热量很快被拉入预热器系统，造成窑前温度长时间偏低，难以形成稳定的火焰，从而频繁发生灭火现象。

2.3 用煤量大

该公司预热器系统没有安装气体分析装置，点火时加煤量的控制是操作员根据窑尾烟室温度，结合个人的操作经验，遵循由少到多、缓慢增加的原则。另外通过观察点火烟囱废气的颜色，作为辅助判断回转窑内燃料燃烧状况。正常情况下废气颜色是白色或者很浅的浅灰色。本次点火由于是在夜间，无法直接观察废气颜色，因此加煤量的控制全凭操作员的经验。天亮后现场向操作汇报说废气都是深灰色，有时甚至出现浓浓的黑烟，这说明加煤量大，喂入回转窑内的煤粉并没有完全燃烧。零点班操作员根据现场反馈的信息，也采取了减煤处理的调节，喂煤量由5 t/h降到3 t/h，但废气颜色并没有多大的变化。八点班接班后，直接将用煤量减到1 t/h，并对喂煤秤进行了在线标定。根据标定的结果显示，实际下煤量是给定值的1.7倍，也就是说，当给定 1 t/h时，实际下煤量为1.7 t/h。给定3 t/h，实际已经超过5 t/h，在正常升温过程中，这个煤量是投料前的用煤量，窑尾温度应该达到950 ℃，而实际上零点班窑尾温度最高也只有720 ℃。过多的煤粉不但没有提高火焰的温度，反而起到了灭火的作用。

2.4 一次风量小、内外风匹配不合理

在点火初期，由于回转窑内温度低，为了保证能够形成稳定燃烧的火焰，对一次风量的大小及轴流风和旋流风的分配比例都有严格的要求，特别是在油煤混燃阶段对此尤其敏感。为了达到尽快引燃煤粉形成稳定燃烧火焰的目的，一般都采用小风量、短火焰的操作方法。但是所谓的小风量应根据具体的喷油量、喷煤量大小来确定，原则就是不落油滴、不落煤粒、不冒黑烟、不扫窑皮。在此基础上，通过调整罗茨风机转速和轴流风、旋流风风阀开度来达到用风量最小、火焰最短的目的。零点班在经过两次灭火后，虽然对上述参数作了调整，主要是降低了一次风机转速、增加轴流风阀开度、减小旋流风阀开度，但是该调整仍然不能满足回转窑内形成稳定燃烧火焰的目的。主要表现在：调整后黑火头长而浓，火焰发红、发飘、软而无力，且煤粉颗粒有下落现象，在喷煤量波动时，甚至出现煤粉喷出煤嘴就掉下来。说明一次风量偏小，风煤混合不好，起火慢，很容易导致燃料不完全燃烧和灭火现象。

2.5 下煤不稳有爆燃现象，造成熄火

在升温过程中，有时喂煤罗茨风机电流会出现瞬间（10~30 s）直线上升，升高幅度在50~90 A，同时风机出口压力也出现较大的正向波动，幅度在10~14 kPa，现场发现有大量煤粉瞬间从喷煤嘴喷出。在点火升温过程中，系统温度普遍较低，火焰抗干扰能力差，由于下煤量的突增使火焰熄灭。造成这一现象的原因主要是由于煤粉湿，流动性差。

2.6 火把放置位置不对

虽然也采用了火把引燃的方式，但由于火把的放置位置不对，喷出的煤粉不是通过火把燃烧形成的火舌引燃，而是直接喷在火把上燃烧。当火把燃尽后，在更换火把的过程中火焰有时会突然熄灭。零点班火把放置位置见图2。

2.7 寄希望于“煤炮”

在升温过程中，对于因回转窑内火焰长造成的前温低、后温高现象，没有引起足够的重视，只是片面地认为是由于煤粉湿、窑内温度低造成的，待温度升高后，自然就会好转。没有进一步分析是否由于其他原因引起，甚至寄希望于在回转窑内放“煤炮”（煤粉在未充分燃烧或未燃尽的情况下，堆积在系统内某一位置，突然燃烧使大量的燃烧空气同时剧烈膨胀）后产生的局部高温，来达到引燃或缩短火焰的目的。于是一味地增加用煤量，或者采用快速大幅度调整喷煤量的办法人为地在回转窑内制造放“煤炮”现象。由于风、煤、温度的匹配出现问题，结果是喷煤量越大，灭火的频率越快，窑前温度升高幅度越慢。

3 采取的措施

通过上述分析可知，引起回转窑内火焰熄灭的主要原因是由于煤粉水分大、细度粗，不易着火，但在煤粉仓内煤粉没有用完的情况下，这种现状将持续存在。因此，如何根据现有的条件，充分利用窑内已经积蓄的热量，合理调整系统参数，尽快在回转窑内形成稳定燃烧的火焰，纠正高温区靠后，是下一步操作调整的核心和出发点。我们主要采取了以下几点措施：

（1）关闭点火烟囱，现场手动全关高温风机入口阀门，并通知电气、自动化人员抓紧处理该阀门，保证做到现场与中控三对应。

（2）停止喷煤，喷煤管退至 500位，降低一次风机转速到200 r/min，外风开30%，內风开80%。

（3）将油泵压力由2.5 MPa调整到3.3 MPa。

（4）开窑头废气风机，逐渐打开进口风门，尽量将窑尾已经形成的高温向窑头方向拉。5 min后将进口风门全关，通过调整窑头冷风阀门开度控制窑头负压，将窑头罩压力控制在 10 Pa。

（5）窑头用20 kg破布，充分用柴油浸透，待油火焰燃烧稳定后伸入窑内，设定喂煤量1 t/h，开转子秤。火把的燃放位置见图3所示。

（6）逐渐增加一次风机转速，保证煤粉燃烧完全、不冒黑烟。窑内火焰稳定后不要急于调整喷煤量，应先将点火烟囱打开5%。头煤的增加应掌握以下原则：烟囱冒黑烟不加；窑尾温度处于上升阶段不加；窑尾温度与分解炉出口温度有一个合理的温差降，超出温差范围不加。通过上述调整，9∶00窑尾烟室温度升到1 000 ℃，通知开高温风机拉风准备投料，但由于头秤出现卡死，投料中断。故障处理后，11∶50投料。本次点火的实际升温曲线见图4。