三次風(fēng)管高溫調(diào)節(jié)閥在操作控制中的故障與對(duì)策
在新型干法水泥生產(chǎn)線上,窯和分解爐用風(fēng)量的分配是通過窯尾縮口和三次風(fēng)管高溫調(diào)節(jié)閥(下面簡(jiǎn)稱“高溫閥”)的開度控制來實(shí)現(xiàn)的。高溫閥是窯系統(tǒng)操作控制的一個(gè)重要部件,閥門燒壞了,系統(tǒng)用風(fēng)就不能實(shí)現(xiàn)有效調(diào)整,將直接影響窯系統(tǒng)工況的正常與穩(wěn)定,并影響熟料產(chǎn)質(zhì)量,因此高溫閥必須要有很高的可靠性。但目前高溫閥的調(diào)節(jié)效果不好、使用壽命很短,一直是困擾各水泥企業(yè)正常生產(chǎn)的難題。本文就高溫閥存在的問題和改進(jìn)方案做一分析介紹,僅供參考。
1 高溫閥使用中的問題
高溫閥通常采用的是蝶閥或閘板閥,其常見故障有:一是閥板變形卡死,二是澆注料剝落磨損,三是閥板斷裂損壞。從三次風(fēng)管的特殊工況和高溫閥的工作環(huán)境分析,蝶閥由于整個(gè)閥板都處在三次風(fēng)的沖刷中,使用壽命相對(duì)比較短;閘板閥的使用壽命長(zhǎng)于蝶閥,但其閥板變形卡死斷裂損壞的幾率比較大,就是采用陶瓷閥板,使用中也會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生斷裂。目前大部分廠家都采用閘板閥,如果沒有出現(xiàn)卡死現(xiàn)象,一般使用壽命在6個(gè)月左右。
2 高溫閥的調(diào)節(jié)對(duì)窯爐系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行的影響
三次風(fēng)作用是平衡窯、爐用風(fēng),給分解爐燃料供氧,給分解爐提供流化介質(zhì)。三次風(fēng)量和風(fēng)溫控制是否適宜,將直接關(guān)系到系統(tǒng)的熱工制度和熟料的產(chǎn)質(zhì)量。
(1)當(dāng)閥板卡死在80°~90°左右,或者閥板燒壞磨損特別嚴(yán)重的時(shí)候,由于三次風(fēng)過大,在進(jìn)入高溫風(fēng)機(jī)風(fēng)量一定的情況下,二次風(fēng)就小了。二次風(fēng)小,相應(yīng)的窯內(nèi)燃燒需要的空氣量就不足,在喂料量不變和窯頭噴煤量不變的情況下,窯內(nèi)熱力強(qiáng)度不夠,煤燃燒不完全,燒成溫度下降會(huì)直接影響熟料質(zhì)量;另外窯頭煤粉燃燒不完全,將出現(xiàn)煤粉后燃燒現(xiàn)象而造成窯尾煙室溫度高而增加結(jié)皮幾率,同樣會(huì)造成三次風(fēng)過大的惡性循環(huán)。此外,三次風(fēng)過大二次風(fēng)過小,熟料是在缺氧的過程中進(jìn)行反應(yīng),勢(shì)必會(huì)引起礦物反應(yīng)的不正常,熟料容易成黃心料;在一次風(fēng)量不變的情況下還會(huì)引起短焰煅燒,容易沖刷窯皮,對(duì)耐火材料造成不利的影響。這種情況下,大部分廠家采用向三次風(fēng)管里面扔磚頭、減小其截面積的措施,但這樣的做法又使三次風(fēng)管里容易積料,隨著積料的增多,窯爐用風(fēng)比例失調(diào),三次風(fēng)小,窯內(nèi)風(fēng)較大,使火焰拉得較長(zhǎng),對(duì)三支撐窯來說造成二檔輪帶后溫度較高。由于火焰拉的較長(zhǎng)造成窯尾結(jié)皮嚴(yán)重,由于三次風(fēng)小造成爐內(nèi)燃燒較差,引起溫度倒掛。造成預(yù)熱器系統(tǒng)阻力增大,實(shí)際拉風(fēng)量減少。由于系統(tǒng)阻力增大,篦冷機(jī)余風(fēng)增加帶來窯頭負(fù)壓難控制,本該入窯系統(tǒng)的風(fēng)只好當(dāng)作廢氣抽走造成廢氣溫度過高,余風(fēng)風(fēng)機(jī)負(fù)荷較大,篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)閥門開度較小難發(fā)揮其冷卻作用。最終導(dǎo)致窯熱工制度不穩(wěn)定,熟料質(zhì)量也會(huì)變差,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)夾心料。
(2)相反,如果閥板在開度比較小的時(shí)候卡死,三次風(fēng)就變小,造成二次風(fēng)過多,降低燒成溫度的同時(shí)拉長(zhǎng)燒成帶;同時(shí)二次風(fēng)加大會(huì)造成最后一級(jí)旋風(fēng)筒入窯物料被窯尾上來的熱氣流帶入分解爐,在分解爐和旋風(fēng)筒內(nèi)造成物料內(nèi)循環(huán),形成小股塌料。此外,開度較小閥板卡死,風(fēng)速的增加,加快了閥板的磨損,并導(dǎo)致閥門后面的澆注料和磚墻磨損加快。
3 高溫閥故障原因分析和針對(duì)性改進(jìn)方案
(1)高溫閥閥板一般采用在0Cr2520高溫鋼板焊上鉤釘,再打上澆注料制成。因考慮節(jié)省成本,鋼板大部分都比較薄。在調(diào)試期間和運(yùn)行時(shí),三次風(fēng)會(huì)出現(xiàn)瞬間高溫(≥1200℃),0Cr2520高溫鋼在超過極限溫度后機(jī)械性能降低到極點(diǎn)而導(dǎo)致閥板出現(xiàn)變形并產(chǎn)生卡死,使閥門無法進(jìn)行正常調(diào)節(jié);同時(shí)由于閥板的變形,引起閥板上的澆注料開始產(chǎn)生剝落,從而又加快了閥板的磨損速度。為了克服此現(xiàn)象,可考慮用0Cr2520高溫鋼制作成網(wǎng)格狀閥板結(jié)構(gòu),然后加上澆注料,使閥板澆注料前后成為一體,增加了閥板的機(jī)械強(qiáng)度。
(2)在窯系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),三次風(fēng)速度達(dá)20~30 m/s,在三次風(fēng)的作用下閥板會(huì)出現(xiàn)不斷的激烈的來回晃動(dòng),導(dǎo)致澆注料容易松動(dòng)掉落,嚴(yán)重時(shí)使閥板產(chǎn)生變形斷裂。這可采取在主閥板受力背面設(shè)置副閥板支撐(圖1),使主閥板在高速三次風(fēng)氣流的沖擊下不會(huì)產(chǎn)生激烈震動(dòng)和澆注料的松動(dòng)掉落;其次副閥板的設(shè)置減小了主閥板被沖刷的面積,可以增加閥板的開啟度,閥板伸入風(fēng)管的長(zhǎng)度降低,減少了煙氣的沖刷磨損,也有利于閥板使用周期的延長(zhǎng)。副閥板可采用剛玉或碳化硅為骨料和粉料,用純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑,加入適量耐熱不銹鋼纖維,外摻添加劑配制澆注而成,具有高強(qiáng)耐磨性能。
主閥板 副閥板
圖1 副閥板的結(jié)構(gòu)
(3)剛開窯時(shí),高溫閥開度一般為40%~50%;窯正常運(yùn)行后閥板的開度一般在70%左右,即有30%的閥板要長(zhǎng)期受到高含塵(且多為具高磨蝕性的顆粒熟料粉塵)三次風(fēng)的高速?zèng)_刷,磨損速度很快,加上高溫引起的氧化作用,更加速了閥板的磨損速度。設(shè)置副閥板,可以在檢修高溫閥前,根據(jù)記錄正常使用的閥板開度和閥板的實(shí)際磨損狀況等相關(guān)數(shù)據(jù),計(jì)算并調(diào)整副閥板的高度,使主閥板開度提高到最大的幅度,以減少閥板的磨損,延長(zhǎng)閥板的使用壽命。
(4)閥板的使用壽命,與澆注料的選擇和澆注方法有著很密切的關(guān)系。因?yàn)槿物L(fēng)的風(fēng)速過大且含塵量大,對(duì)閥板沖刷磨損作用大,加上三次風(fēng)內(nèi)含有的氯、堿等有害成分的侵蝕作用,因此容易引起閥板澆注料的疏松和剝落。因此高溫閥應(yīng)該采用密實(shí)度高、強(qiáng)度大、有足夠耐腐蝕和耐磨性能的澆注料,才能使閥板在800~1200℃高溫下承受嚴(yán)重的堿腐蝕和大量細(xì)顆粒熟料的高速?zèng)_刷作用。目前選擇以剛玉、碳化硅為基體,添加鋼纖維、防爆纖維的低水泥澆注是最合適的。因剛玉硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,對(duì)酸、堿都有良好的抵抗性;碳化硅同樣具有硬度大、熔點(diǎn)高的特點(diǎn);再加上正確的澆注養(yǎng)護(hù)烘烤方法,就可確保澆注料的質(zhì)量,從而大大提高閥板的使用壽命。
(5)解決澆注料剝落的問題,是延長(zhǎng)閥板使用壽命的關(guān)鍵。平時(shí)一般都是在閥板上焊上鉤釘,然后直接打上澆注料。但因澆注料與閥板之間存在著熱膨脹系數(shù)的差異,使得澆注料出現(xiàn)裂痕、剝落,因此,除了以上所提到的改變閥板結(jié)構(gòu),還必須在閥板上做特殊處理,消除閥板上熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力。在閥板上包上一層特殊材料,它在1500℃內(nèi)是不會(huì)炭化的,可以有效吸收閥板在高溫中產(chǎn)生的應(yīng)力,這樣閥板和澆注料就不會(huì)產(chǎn)生裂痕和剝落,有效延長(zhǎng)閥板的使用壽命。
4 結(jié)束語
以上改造措施在福建漳平某水泥線高溫閥上實(shí)施,獲得了很好的效果。一條5000 t/d生產(chǎn)線的國(guó)產(chǎn)高溫閥的價(jià)格都在50萬左右,使用壽命在6~8個(gè)月,有的甚至3個(gè)月左右,加上損壞后還要往三次風(fēng)管投耐火磚,綜合成本損失很大。采用上述措施對(duì)高溫閥進(jìn)行技術(shù)處理和改進(jìn),可成倍地提高該閥的使用周期,降低故障率,既提高了窯系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和熟料產(chǎn)質(zhì)量,還對(duì)降低能源消耗、降低成本有著重要作用,并能確保生產(chǎn)線的長(zhǎng)周期穩(wěn)定高效運(yùn)行。
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