預熱器

使用時空預器緩慢旋轉，煙氣入口和空氣入口不變。煙氣進入空預器的煙氣側後排出，吸收了煙氣熱量的散熱片在空預器的旋轉下來到空氣側，將熱量傳遞給空氣。

附帶系統主要有火災報警（熱點探測）、間隙調整、變頻控制。 ^[1] 

1、下料方式及結構可以保證在向預熱器本體內給料時實現安全密閉，這樣外界的冷空氣不能進入到預熱器內，並且供料可以藉助棒條閥實現連續或間斷給料。

2、耐火磚襯結構是保證物料左右的最重要部分，它是由預熱室、懸掛裝置及耐火磚襯等部分構成。該部分的結構大部分是金屬構件，部分材料根據需要選用了耐熱鋼，耐熱鋼能在1000~1100攝氏度高温下工作。另外，耐火磚襯結構設計新穎、密封性好，能保證物料在預熱器內均勻預熱並達到預熱温度。

3、推料裝置：主要包括推頭、框架和連桿等部分，推頭採用耐熱鋼鑄造或焊接而成，能承受高温，藉助電控和液壓系統，各個液壓推杆能按自動控制程序實現順次推料。

4、液壓系統：主要包括油箱、油泵、電機、電磁閥、液壓油管等，他的主要作用是控制推料裝置，完成推料動作。

5、加料室主體、加料溜嘴等，它的主要作用是將預熱後的物料導入迴轉窯內煅燒。

6、 框架：它主要包括立柱、圈樑等，主要作用是承載預熱器的上部結構。 ^[2] 

1、預熱器位置要低於引擎冷卻液的最低位，預熱器的進水口要比引擎的出水口低；

2、進出水軟管要儘量要短；

3、進出水軟管不能過度彎曲；

4、注意要排盡系統中的空氣；

5、通電之後，要隨時留意預熱器及出水軟管的温度變化；

6、一段時間後，進出水管應該都熱（進水温度稍低）；

7、安裝前將發動機冷卻液全部排空；

8、重新注入冷卻液後，啓動引擎大約十分鐘，以便充分消除空氣。 ^[1] 

水泥的幹法工藝發展到今天的預分解窯時代，每條生產線都存在一個預熱器（這裏包括分解爐一併考慮），預熱器是預分解窯不可分割的關鍵組成。有預熱器就回避不了預熱器堵塞，差別只是輕重不同而已。預熱器的堵塞有各種原因，包括原燃材料的原因、配料不當的原因、操作不當的原因、維護維修的原因、系統設計的原因。但不管是什麼原因，其對生產以及安全的影響都是不能忽視的！

預熱器系統發生堵塞後，如採用壓縮空氣吹掃、空氣炮作業等封閉式運行清堵無法疏通時，就必須止料、停窯進行人工清堵作業。由於堵塞部位的料温、氣温通常都在幾百度以上，而且堵塞後正壓外噴的幾率很高，運行中的開孔人工清堵十分危險，應該嚴格禁止。即使止料後的人工清堵，清堵工具不當或操作使用不當、個人防護不當或相互配合不當、位置選擇不當或逃生退路不當、作業程序不當甚至交叉作業，都很容易給清堵人員造成燒傷、燙傷、擊傷、摔傷等人身傷害，給現場的設備、設施造成燒損等事故損失。 ^[3] 

預熱器的作用就是利用窯尾、分解爐的廢氣餘熱對入窯生料進行預熱，對燒成系統起提高產質量和節能降耗的作用。為了提高預熱的效果和效率，預熱器設計為風料逆流，即高温氣體與高温生料換熱、低温氣體與低温生料換熱，以實現高温廢氣熱焓的多次釋放、低温生料熱焓的多次吸收；為了使氣體與生料能夠充分的換熱，設計上採用了多級旋風筒和連接管道，以提高生料在氣體中的分散度和換熱次數。預熱器的如此設計，必然產生了一系列“通道瓶頸”（以下簡稱瓶頸），諸如旋風筒錐體下部、旋風筒下料管、下料管上的翻板閥，一旦這些瓶頸不能滿足生料通過的需求，勢必就要發生堵塞。因此，預熱器的堵塞按照瓶頸的成因大致可以分為三類：設計瓶頸堵塞、異物瓶頸堵塞、結皮瓶頸堵塞。

1）設計瓶頸堵塞

設計瓶頸，這裏不是指由於設計者失誤設計小了，而是指由於功能需要必須設計小的部位。在預熱器的幾何設計時，已經充分考慮了生料的通過能力，而且留有足夠大的富裕量，因此在正常生產中是不可能由於設計的幾何尺寸不夠而發生堵塞的。設計瓶頸堵塞，一定是由於來料過大，而且是不正常的過大。比如，入窯生料喂料秤失控、入窯生料輸送斜槽堵塞後開通、預熱器風速過低導致的塌料、預熱器某些部位存料到一定程度後由於風速變化發生的塌料。但總體來説，設計瓶頸堵塞不是太多，而且查找原因和解決措施也比較容易一些，預熱器堵塞主要是異物瓶頸堵塞和結皮瓶頸堵塞。

2）異物瓶頸堵塞

異物瓶頸堵塞，就是在本來就狹窄的瓶頸處又卡上了一些異物，包括翻板閥失靈卡死，進一步減小了瓶頸的通過能力，當通過能力小於通過量時就要發生堵塞。這類異物主要有：垮落的結皮、垮落的耐火材料、垮落的金屬部件（比如預熱器內筒掛片、翻板閥的翻板等）。其中，耐火材料和金屬部件的垮落以及翻板閥的卡死，多數屬於檢修維護不到位，只要能及時發現和及時修復，大部分是可以避免的；唯有結皮垮落不容易治理，由於運行中可以生成新的結皮，所以無法依靠檢修徹底解決，只能通過各種措施減少結皮的生成，沒有結皮也就不存在垮落了。

3）結皮瓶頸堵塞

結皮瓶頸堵塞，指本來可以滿足來料通過的瓶頸部位，由於各種原因在瓶頸處形成結皮並逐漸增厚，導致瓶頸的通過能力進一步減小，當通過能力減小到小於來料能力後發生湧堵結拱直至堵死。大部分容易堵塞的預熱器，多數是因為這個原因，也是最難治理的一個原因，下面就重點談談這個問題。燒成系統的結皮是物料在設備或管道內壁上逐步分層粘掛，形成疏鬆多孔的層狀覆蓋物。系統結皮在預熱器的各個部位都可能發生，另外也多發在窯尾煙室、上升煙道、分解爐等部位，這些部位的結皮雖然不至於堵塞到通不過來料，但會使該部位的有效截面縮小、通風阻力增大，進而影響到系統通風、影響到煤粉燃燒，由此形成的還原氣氛及未燃盡煤粉，將促進預熱器各處（包括各瓶頸）的結皮以及結皮的垮落，應是不可忽視的間接原因。

導致結皮的原因主要有：

1）原燃材料中鹼、氯、硫對結皮的影響。關於結皮的原因，國內外都在探討中。一般認為結皮的發生與所用的原、燃料成分及系統温度變化有關。鹼，主要來源於黏土質原料及泥灰質石灰岩，小部分來自燃料。黏土原料常常含有部分分散的鉀長石、鈉長石、白雲母等，鹼含量為3.5%～5%。硫，主要由燃料以及鐵質原料、黏土質原料帶入，如果採用廢渣配料，其硫含量可能比較高，需要關注和控制。在煅燒過程中，易與鹼形成R₂SO₄，降低生料的最低共熔點、增大液相粘度，而且與C₂S形成固溶體，不利於C₃S的形成。氯，主要由黏土質原料以及燃料帶入，它在生料中的含量一般為0.01%～0.1%，在窯內氯化物與鹼反應，形成氯化鹼（RCl）。需要提醒的是，如果採用廢渣、特別是電石渣配料，其氯離子含量可能很高，需要給予關注和控制。鹼、氯、硫對結皮的影響，可從生料、熟料與結皮料化學成分的對比中明顯反映出來。建築材料學研究院，對四平預分解窯生料、熟料及結皮料的化學分析表明，結皮料中的鹼、氯、硫含量比當時生料、熟料中這些成分的含量要高得多。尤其是SO₃比生料、熟料中的含量高28倍以上。

結皮料中的鹼、氯、硫含量，為什麼比生料、熟料中的含量高出這麼多？

生料和燃料帶入燒成系統中的鹼、氯、硫的化合物，在系統一定高温下逐步揮發呈氣體狀態，揮發的順序依次是鹼的氫氧化物、鹼的氯化物、鹼的硫酸鹽。物料在1450℃的燒成帶，氯鹽幾乎全部揮發，硫、鹼的揮發率則與在高温帶的停留時間及物料的物理形狀有關，未經揮發的硫、鹼化合物則固溶在熟料中被熟料帶出窯外。這些固溶於熟料中的硫、鹼，又與窯內氣體一起被帶回到預熱器內，與懸浮狀態下的生料粉進行熱交換，並大部分冷凝在生料顆粒表面上（少量隨廢氣排出預熱器）。特別是K₂O，在預熱器中的冷凝率高達81%～97%，Na₂O的冷凝率則要低一些；冷凝的鹼、氯、硫再次隨生料回到窯中，如此在燒成系統內往復循環，並逐步積累加大。隨着系統內揮發物濃度的提高，隨廢氣排出及熟料帶出的鹼、氯、硫增多，直至達到進入量與排出量的平衡，系統內揮發物的濃度達到最大值。系統內揮發物的最大值，儘管與其揮發性和揮發條件有關，但要遠遠高於進入生料或出去熟料中的含量。當這些揮發出來的鹼、氯、硫化合物，在温度稍低的生料顆粒上冷凝時，它們也會在温度更低的邊壁上冷凝，而這些邊壁上的冷凝物是無法隨生料入窯的、只能逐漸加厚形成結皮。

2）温度變化對結皮的影響。

主要是温度超高對系統的影響，結皮堵塞多數與系統燒高有關。對預熱器內的低熔點礦物，一般在650℃～800℃就可出現液相，當系統温度超過900℃以後，系統內已經出現較多液相，堵塞的概率隨即增加。造成這種現象的因素較多，多數是因為窯頭和或分解爐的煤粉量難以控制，甚至出現跑煤現象；入窯生料的不穩、甚至斷料，喂煤又沒有及時撤下來也會導致燒高；特別在升温投料初期，一般給煤量偏大，加料前又要先加風、煤，一旦加料未能及時跟上，必然導致系統燒高、還可能導致長焰後燒，所以投料初期成為預熱器堵塞的危險期。

有些企業，為了縮短故障停窯時間，習慣於止料留火搶修，由於故障處理的不確定性，往往在時間上一拖再拖，最終導致留火時間過長；特別在處理預熱器系統故障時，還要保證預熱器有足夠的負壓、拉風偏大，往往導致預熱器燒高。預熱器系統燒高、加之留火期間的煤灰富集，都會導致某些部位的液相量增加，為結皮堵塞埋下了禍根。當然，較長時間的系統燃燒温度低也會導致預熱器堵塞。當系統生料量大或給煤量小時，生料分解吸熱將造成分解爐內温度低於正常值、導致煤粉的不完全燃燒，未燃燼的煤粉被轉移到預熱器系統繼續燃燒，導致預熱器系統局部高温引起結皮堵塞。不完全燃燒還會形成還原氣氛，能促進有害成分的揮發，也是導致結皮堵塞的一個原因。鹼、氯、硫等物質在系統中運動時，隨着所處部位温度的不同，物相及物理化學性質亦發生變化，它們在高温區受熱揮發，隨煙氣被帶往窯後的煙道、分解爐、預熱器系統，並凝聚在生料顆粒表面上，即改變了生料表面的化學成分、並降低了共熔温度。

被凝聚有鹼氯硫化合物的生料表面，在較高温度下（如1 000℃以上）部分熔化、產生液相、生成部分低熔點化合物。含有部分液相的生料顆粒，特別是懸浮於煙氣中的這種顆粒，與温度較低的設備或管道內壁接觸時，便粘結在器壁上形成結皮。如果鹼氯硫的含量少、温度低，出現的液相很少，粘掛速度低於沖刷速度，就不至於形成結皮；如果其含量較高、温度較高、液相多而粘，就會使生料粉層層粘掛、愈結愈厚。尤其在正對氣流的器壁交叉或縮口處，由於渦流的存在增加了接觸次數、減小了沖刷力度，更容易形成結皮。一般的結皮為層狀多孔、疏鬆易碎，但在較高温度下、受熱時間較長，也會變得堅硬。

3）預熱器結皮堵塞的具體原因。

在實際生產中，導致預熱器結皮、堵塞的具體原因很多：

①物料中鹼、氯、硫含量過高。揮發性組分在系統內循環富積，在高温下揮發又到低温區凝聚，導致預熱器結皮、料流不暢、直至堵塞。

②生料成分波動。若有時生料易燒性變得太好，又沒來得及減煤，就很容易將生料燒熔，從而引起結皮、堵塞；若生料中易揮發的成分含量增加，也易引起結皮、堵塞。

③喂料不均勻。若喂料量時多時少，喂煤量跟不上及時的調整，系統温度波動較大，也易將物料燒高粘堵。

④喂煤不穩定。喂煤計量系統下料不穩，即喂煤不均勻，從而易造成系統煅燒匹配失調，也易造成預熱器系統粘堵。

⑤燃燒火焰不當。若窯內火焰過長，將火拉到後面燒，易造成窯尾温度過高，物料過熱易熔，從而導致預分解系統堵塞。

⑥煤粉燃燒不完全。煤粉燃燒不完全，會被熱氣流帶到上一級設備內繼續燃燒，產生局部高温熔融，從而引起結皮、堵塞。

⑦窯尾、預熱器漏風，包括外漏和內漏。外漏風主要是改變了漏風處的温度場分佈，增大了局部温差，為液相冷凝創造了機會；內漏風主要是改變了系統的物料場分佈、增大了物料的內循環，同時導致高温廢氣的短路、局部温度升高，內循環和高温都會導致液相量的增加，給結皮堵塞創造了機會。

⑧預熱器系統襯料剝落。失去襯料的筒體直接與外界及帶有物料的熱氣流接觸，由於內外温差增大，物料極易在此處聚集。

⑨翻板閥動作不靈活。導致生料下料不均勻和造成系統內部短路漏風，產生局部高温熔融，從而引起結皮、堵塞。

⑩系統通風不良。系統通風不良、燃燒不好，容易造成還原氣氛，與結皮互相促進、形成惡性循環。 ^[3] 

1、果斷處理預熱器堵塞

前面將預熱器的堵塞分為“設計瓶頸堵塞、異物瓶頸堵塞、結皮瓶頸堵塞”三類，對於前兩種堵塞只要查出原因、採取相應的改進或避免措施，一般是不難解決的；難題在於無法根治的第三種堵塞，要分三個層次解決，首先要避免形成結皮的原因；二是發現結皮後就要及時清理防止其增厚；三是一旦發現有堵塞跡象，要果斷地止料處理。這裏反覆強調“果斷”二字，果斷、果斷、一定要果斷！不管是哪一種堵塞，一旦發生是必須要處理的，而且處理的越早越好；在發現和處理預熱器堵塞上，要樹立“寧可信其有不可信其無、寧可錯殺一千絕不放過一個”的思想。因為堵塞的料量集聚很快、處理的時間與集聚的料量成正比，根據集聚的料量不同，處理時間短則十幾分鍾、長則幾十小時；而如果判斷錯了，不就是重新投一次料嗎，十幾分鍾也就夠了。孰輕孰重，十分了然！

2、預熱器清堵的四原則

（1）先封閉後開放的原則。主要是在封閉狀態下動用空氣炮處理，如果空氣炮無效再考慮其他措施；

（2）先疏通後捅堵的原則。首先疏通下部通道，為湧堵的物料找到去向，為後續清堵打下基礎；

（3）先原因後結果的原則。這裏的原因指造成堵塞的直接原因，指卡堵的異物或結皮的根部，往往也是疏通下部的必要；

（4）先容易後難題的原則。當堵塞的集聚料較多、甚至燒結結塊時，難以一捅就通，首先要清理靠近通道的物料和容易清除的邊際料。

3、預熱器清堵的具體措施

（1）按清理的及時性和動作的大小權衡，首先強調的是及時，由及時的小動作逐步向隨後的大動作升級。如果堵塞處於空氣炮可以觸及的部位，要首先考慮使用空氣炮處理，這種方式屬於“中醫”式處理，不需要改變預熱器的封閉狀態和破壞外部殼體，來得及時、方便；對一些容易堵塞、又沒有空氣炮的部位，要考慮在事後儘早加裝一些空氣炮，以備今後使用。如果空氣炮處理沒有取得效果，就要動用“外科手術”了，或者打開已有的各種孔門人工清理、或者根據需要開一些臨時孔口人工清理；對於一些容易堵塞又缺乏必要的清理孔門的部位，可以在事後儘早補開一些孔門，以方便今後的使用和恢復封閉狀態。

（2）按照堵塞和疏通的起始點權衡，首先要把造成堵塞的異物處理掉，同時考慮先把堵塞的下部疏通好。堵塞集聚的生料都在異物的上方，在下部疏通以前集聚在上部的生料沒有去向，想一次性貫通很難；當然，在清除異物及疏通下部有困難時，也可採用外排式清堵，但這對安全和環保都是不利的，需要採取必要的防護措施。

（3）具體的人工清理方法還有很多，但都各有利弊，需要根據現場情況綜合考慮。比如，利用捅料棒處理、利用高壓風管處理、利用水炮處理、利用高壓水槍處理、利用火炮處理等。但事實上由於高壓水槍作用範圍有限、水量小效果有限、而且移動不太方便，一般不予採用；由於火炮（雷管、炸藥）處理很不安全，屬於不得使用範疇。較常用的清理方法主要是前三種，但清理效果與安全性負相關，往往是根據清理的難易程度交叉混合使用。①利用捅料棒捅堵，這是最安全的方式，但由於堵塞的集聚料疏鬆、粘軟，捅料棒從上往下一捅一個眼，一抽又湧住了，往往作用不大；②利用高壓風管捅堵，由於出口風具有擴散力和冷卻料温的作用，捅堵效果要好一些，而且有可能穿透聚集料層實現下部的優先疏通；③如果清堵比較及時、聚集料温度尚高，可以利用水遇高温料急劇蒸發產生的爆炸力清堵，往往可以獲得明顯的清堵效果。必須注意，有效果的水炮爆炸力都很強，有可能發生向外噴料和湧料現象，在操作方法上一定要注意安全；最好不用水管直接插入料中放水炮，否則水量不好控制，也難以保證打開後的水源能徹底關死，一是可能斷續爆炸，很不安全；二是澆水過多傷及到耐火材料。 ^[3]