余热锅炉在水泥生产中常见的运行故障

在水泥生产过程中，会产生大量的余热，余热锅炉作为回收利用这些余热的关键设备，对于提高能源利用率、降低生产成本、减少环境污染具有重要意义。它能够将水泥窑煅烧等环节产生的高温烟气中的热量转化为蒸汽，用于发电或其他生产环节，实现了能源的梯级利用。然而，由于水泥生产环境的特殊性，如高温、高粉尘、烟气成分复杂等，余热锅炉在运行过程中常常会遇到各种故障，这些故障不仅影响余热回收效率，还可能导致生产中断，给水泥企业带来经济损失。因此，深入了解余热锅炉在水泥生产中常见的运行故障，对于保障其稳定运行、提高企业经济效益具有重要的现实意义。

一、余热锅炉在水泥生产中的工作环境与特点

（一）工作环境

水泥生产中，余热锅炉主要回收水泥窑（包括回转窑、预热器、篦冷机等）排出的高温烟气中的热量。这些烟气温度通常较高，一般在 300℃ - 800℃之间，且含有大量的粉尘，主要成分为水泥生料或熟料的颗粒，粉尘浓度较高。同时，烟气中还可能含有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等腐蚀性或可燃性气体，这使得余热锅炉的工作环境极为恶劣。

（二）特点

水泥生产中的余热锅炉具有以下特点：一是受热面易受粉尘磨损和腐蚀，由于烟气中粉尘含量高且硬度较大，高速流动的粉尘会对受热面造成持续的冲刷磨损，同时烟气中的腐蚀性气体也会对受热面产生腐蚀作用；二是运行参数波动大，水泥窑的生产负荷会根据生产计划和原料情况进行调整，导致烟气的温度、流量等参数频繁波动，这对余热锅炉的稳定性运行提出了较高要求；三是结构设计需适应复杂烟气条件，为了应对高粉尘、高温等环境，余热锅炉在受热面布置、烟气流通路径等结构设计上需要进行特殊处理，以减少粉尘堆积和磨损。

二、常见运行故障及原因分析

（一）受热面故障

1.磨损

受热面磨损是水泥生产中余热锅炉常见的故障之一。其主要原因是烟气中携带的大量高硬度粉尘在高速流动过程中，对受热面（如过热器、省煤器的管束）产生持续的冲刷作用。尤其是在烟气转弯处、管束排列密集区域以及流速较高的部位，磨损更为严重。例如，当烟气速度超过10m/s时，粉尘对受热面的磨损程度会显著增加。长期的磨损会使受热面管壁厚度逐渐减薄，当管壁厚度小于安全值时，可能会出现爆管等严重事故，影响余热锅炉的正常运行。

2.腐蚀

余热锅炉受热面的腐蚀主要包括低温腐蚀和高温腐蚀。低温腐蚀通常发生在省煤器等温度较低的受热面部位，当烟气中的水蒸气与二氧化硫等酸性气体结合形成酸性溶液，且受热面壁温低于烟气露点时，就会发生低温腐蚀。高温腐蚀则多发生在过热器等温度较高的区域，在高温条件下，烟气中的某些成分（如硫化物）会与受热面金属发生化学反应，导致金属材料的腐蚀损坏。此外，水泥生产中烟气成分的复杂性，如含有一定量的氯元素等，也会加剧受热面的腐蚀。

3.积灰与结渣

由于水泥生产烟气中粉尘含量高，且部分粉尘具有粘性，在余热锅炉运行过程中，粉尘容易在受热面表面沉积，形成积灰。积灰会降低受热面的传热效率，导致锅炉出力下降。当烟气温度较高且粉尘中含有易熔融成分时，还可能在受热面表面形成结渣。结渣不仅进一步阻碍热量传递，还可能堵塞烟气通道，使烟气流动阻力增大，严重时甚至会迫使锅炉停运进行清理。例如，当受热面表面结渣厚度达到10mm以上时，锅炉的热效率可能会下降5%-10%。

（二）汽水系统故障

1.汽水共腾

汽水共腾是指锅炉蒸发面汽泡升腾剧烈，汽水混合物不分，蒸汽中大量带水的现象。在水泥生产的余热锅炉中，产生汽水共腾的主要原因包括：锅水质量不合格，含有过多的盐分、杂质等，使锅水的粘度增加，汽泡不易破裂；水位过高，导致蒸发面上方的蒸汽空间减小；负荷突然增加，使蒸发速度过快等。汽水共腾会导致蒸汽品质下降，影响蒸汽的正常使用，同时还可能造成过热器积盐，降低其传热效率，甚至损坏过热器。

2.缺水与满水

缺水是余热锅炉运行中的严重故障，若处理不及时，可能会导致受热面过热、变形甚至爆管。造成缺水的原因主要有：水位计指示不准，导致操作人员误判断；给水系统故障，如给水泵损坏、给水管道堵塞等，使给水无法正常进入锅炉；排污阀泄漏或操作不当，导致大量锅水排出等。满水则是指锅水水位超过较高允许水位，其主要原因包括：水位计故障，指示错误；给水自动调节系统失灵，给水过多；操作人员误操作等。满水会使蒸汽带水量增加，影响蒸汽品质，还可能导致蒸汽管道内发生水冲击，损坏管道和阀门。

3.蒸汽管道水冲击

蒸汽管道水冲击是由于蒸汽管道内存在凝结水，当高速蒸汽流经时，推动凝结水高速流动，与管道弯头、阀门等部位发生剧烈碰撞而产生的冲击现象。在水泥生产的余热锅炉系统中，产生蒸汽管道水冲击的原因主要有：蒸汽管道疏水不畅，导致凝结水积聚；锅炉负荷突然变化，蒸汽温度和压力急剧波动，使管道内产生凝结水；蒸汽管道保温不良，散热过多，导致蒸汽凝结等。水冲击会对蒸汽管道、阀门等设备产生巨大的冲击力，严重时可能导致管道破裂、阀门损坏等事故。

（三）控制系统故障

1.温度、压力控制失灵

余热锅炉的温度、压力控制系统对于保证锅炉的稳定运行至关重要。在水泥生产中，由于烟气温度和流量波动较大，若温度、压力传感器出现故障（如测量不准确、信号传输中断等），或者控制阀门失灵（如卡涩、泄漏等），就会导致控制系统无法准确调节锅炉的运行参数，使锅炉的温度、压力偏离正常范围。这不仅会影响蒸汽的产量和品质，还可能对锅炉设备造成损害，如过热器超温损坏等。

2.连锁保护装置失效

连锁保护装置是保障余热锅炉安全运行的重要设施，当锅炉出现超温、超压、缺水等危险情况时，连锁保护装置会自动采取停机、切断燃料等措施，防止事故扩大。然而，在实际运行中，连锁保护装置可能会因传感器故障、线路连接问题、程序错误等原因而失效。例如，当锅炉水位过低时，水位传感器未能及时发出信号，连锁保护装置未动作，可能会导致锅炉干锅，造成严重的设备损坏。