窑尾密封摩擦环损坏故障的分析

傅学轩

窑尾密封摩擦环损坏故障的分析

Failure Analysis of Friction Ring for Rotary Kiln Inlet Sealing

傅学轩

我集团公司下属金塔公司有一条2500t/d的新型干法水泥生产线，分解炉为在线型管道式，回转窑规格ϕ4m×60m，窑尾密封采用气缸压紧端面的密封方式。2005年5月投料生产，一直运行比较正常，但在2008年4月30日和2008年5月17日分别在窑尾过渡带40m前后位置因结后圈被迫止料停窑处理，在这么短的时间内因同样原因造成连续2次工艺故障，时间共计7d。

1 事故经过

第1次：4月30号窑系统阻力大，窑尾烟室负压在-300～-600Pa，烟室温度在980℃左右，窑头呈正压，头、尾煤燃烧效果差，还原气氛浓，烟室气体分析仪显示NOx和O2含量明显走低,CO含量高。将入窑生料产量从185t/h降至160t/h，三次风门开度由50%关小至30%，头煤由5.5t/h逐步降至3.5t/h，窑速提至最快4.0r/min，烟室气体分析仪显示NOx和O2含量上升，CO含量走低，窑炉系统工况有所好转。但从9:00时起窑尾烟室负压上升至-800～-1000Pa，窑尾密封处开始漏料，且越来越严重，将产量降到100t/h也未改善，12:55时止料停窑。停机后入窑检查，在44～46m结后圈达1m左右，有效内径只有约1.5m。

第2次：从5月15号中班开始，窑尾烟室负压增大，炉煤用量持续增大至11t/h，窑喂料产量由185t/h降至170t/h；16号夜班烟室负压继续增大，再减产至150t/h，至4:56时，窑尾密封圈处漏料，减产至65t/h烧SP窑后才没有漏料现象；16号日、中班随着窑状况好转，将入窑生料产量逐步加到160t/h；5月17号夜班接班后窑尾密封圈处再次出现漏料，被迫烧SP窑40t/h，5月17号日班接上班窑尾密封处继续漏料，且越来越严重，被迫于11:00时止料停窑。停机后入窑检查：分别在32.8～36m、39～41m、43～45m结有三道后圈，有效内径只有约1.0m，被迫冷窑入内处理。

2 事故原因分析

金塔公司窑尾密封采用气缸压紧端面的密封方式，运行近3年时间，因日常维护不到位，密封摩擦环固定端变形严重且有部分衬板脱落，密封摩擦环转动端耐磨衬板脱落部分，转动端与固定端最大间隙有300mm，最小间隙也有100mm，漏风比较大，从而使窑内通风大幅度减少。窑尾高温风机拉风越大，此处漏风也越大，也就是说窑尾严重漏风，高温风机则将漏风抽走，以致于窑头缺氧煅烧，对燃烧十分不利，很易在窑尾形成结圈、结皮等不良状况，主要原因有：

（1）在氧化气氛下，原燃料中的硫形成二氧化硫，与氧化钙作用生成硫酸钙（CaSO4），而在高温还原气氛下，硫酸钙分解形成二氧化硫，与钾、钠氧化物作用，生成低熔点的硫酸盐（K2SO4）或温度更低的复式硫酸盐（K2SO4·C2S），易在窑尾结皮、结圈、结蛋。

（2）未完全燃烧的燃料中的碳随窑气后逸的过程中下落至窑内料面，随窑内物料的翻转而埋在窑料内，碳在缺氧条件下燃烧，造成周边窑料温度提高，若沉降量大，则窑料温度较高，也易使窑料结皮、结圈，但此部位比窑尾后结圈靠窑头些。

表1 正常生产时窑炉系统主要参数

表2 异常生产时窑炉系统主要参数

窑炉系统在上述原因下呈恶性循环，使窑内40m前后出现低溶液相，副窑皮越长越厚直至无法再正常连续生产而不得不停窑处理。4月30号第1次停窑处理结圈后急于恢复生产，且对事故主因分析不到位，没有深刻认识到问题的严重性，直至5月17日再次因结圈而停窑处理。

事故其他原因：

（1）窑头燃烧器一次风用量大，以前正常用量在1200～1300r/min时，一次风压能达到30kPa，但这根窑头燃烧器要达到30kPa的风压，一次风用量要1400r/min以上；一次风动量降低，在二次风温低时，煤粉容易沉降在物料表面使窑内形成还原气氛，造成长后圈。

（2）窑尾烟室气体检测异常，O2含量近半个月来显示一直比较高，比C1出口O2含量还高出2.0%左右，实际上后期窑内已经严重缺氧煅烧。

（3）出磨煤粉方面：水分和细度均控制在＜1.0%以下，煤粉的发热量也能稳定在26000kJ/kg左右，所以煤粉质量对结圈没有直接影响。

（4）生料配料方面：由于粉煤灰供应不足，粉煤灰配比时有时无，入窑生料的预烧性也时好时坏，实际上已经造成入窑生料成分的波动。

（5）操作方面：对异常参数敏感性和综合判断、分析能力不足。几次厚圈长得比较快时，都是在同一台时产量炉煤越烧越多才能稳定炉温，而此时烟室气体分析仪显示O2含量一直都富氧，C1出口O2含量却越来越低，至2.0%以下。虽然采取减产、关小三次风门、加快窑速等措施，但减产的幅度和关小三次风门的幅度还不够大，分解炉出口温度控制不稳，窑内和分解炉内均产生还原气氛。窑筒体扫描仪也显示窑整体温度都不高，缺氧还原造成液相提早出现，副窑皮越长越厚，最终形成长厚圈。

3 解决措施

停机后机械部门对窑尾密封摩擦环变形固定端部分进行整形处理，更换固定端和转动端脱落的摩擦环，使固定端和转动端摩擦环紧贴；调整缩短密封干油泵工作间隔时间，间隔时间从4h缩短至1h；将密封干油泵的工作时间延长，从工作2min延长至5min。

针对回转窑过渡带连续长厚圈造成停窑工艺事故，对工艺管理方面作出如下规定：

（1）生料配料方面：由于粉煤灰供应时有时无而造成的入窑生料成分波动，采取暂时停用粉煤灰配料的措施，待粉煤灰供应充足时再作配料考虑；

（2）严格控制分解炉出口温度在900～920℃；

（3）控制窑尾烟室O2含量：1.5%～3.5%、NOX含量：1000～2000ppm、C1出口O2含量：3%～3.5%（烟室气体分仪数据显示异常时，以C1出口气体检测为准）；

（4）窑尾烟室负压＜-200Pa；

（5）保证一次风出口压力＞30kPa；

（6）C4上部分料开度：50%～70%、C4下部分料开度：30%～50%；保证炉内煤粉良好的燃烧和料粉均匀分散，每班接班后预热器巡检工必须清理分解炉底部热电偶处的结皮，保证测温的准确性和对应性；

（7）篦冷机一室篦下压力控制在6000±200Pa、F1风机电流100±5A，二次风温控制在1100～1200℃；

（8）每班窑巡检工每小时校对窑筒体温度（0～60m相应位置高值、低值），上报中控室，并做好详细记录；

（9）各班不得擅自加产，加产必须征得部门主管领导允许。

TQ172.622.29

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1001-6171（2011）02-0044-02

2010-10-18； 编辑：沈 颖