天寒地凍的日子，北方多區(qū)域已經(jīng)開(kāi)始停窯放假，南方區(qū)域也出現(xiàn)多雨潮冷的天氣，寒冷、潮濕對(duì)水泥生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備大窯的保養(yǎng)極為不利。
盤(pán)點(diǎn)水泥行業(yè)曾裂過(guò)的窯，讓人不寒而栗。遺憾的是，因?yàn)楦鞣N各樣的原因大部分事故都缺乏系統(tǒng)的分析資料。據(jù)水泥人網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)連續(xù)發(fā)生數(shù)十起水泥窯體斷裂事故，給各大水泥企業(yè)造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。
2021年12月，山東某水泥企業(yè)Φ4.0×60m，2500t/d生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯窯體斷裂。
2021年1月，陜西某水泥企業(yè)Φ4.0×60m，2500t/d生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯窯體裂縫。
2020年9月，福建某水泥企業(yè)Φ4.8×74m，5500t/d生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯窯體裂縫。
2018年1月，山西某水泥企業(yè)φ4.8×72m，4500t/d生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯斷裂成三段。
新疆某水泥廠，Φ3.0m×45m、700t/d預(yù)分解窯，1981年6月投產(chǎn)，每次換磚都能發(fā)現(xiàn)0.2mm～0.7mm厚的腐蝕層，1987年大齒輪處筒體出現(xiàn)700mm長(zhǎng)的裂縫。
新疆水泥廠，Φ3.0m×48m、800t/d預(yù)分解窯，1983年投產(chǎn)，1989年窯過(guò)渡帶大齒輪附近出現(xiàn)窯筒體開(kāi)裂。
冀東水泥廠，Φ4.7m×74m、4000t/d預(yù)分解窯，1983年11月投產(chǎn)，1988年2月發(fā)現(xiàn)窯筒體距窯口31.6m處冒灰，檢查發(fā)現(xiàn)有多條裂縫。
新疆水泥廠，Φ4.0m×43m、2000t/d預(yù)分解窯，1992年投產(chǎn)，2008年1月發(fā)生自二檔輪帶至窯尾節(jié)處窯體斷裂、窯尾節(jié)掉下窯臺(tái)的重大事故。
2013年以后，又相繼發(fā)生了多起窯筒體斷裂的惡性事故，現(xiàn)場(chǎng)慘不忍睹。
上述這些事故很難說(shuō)是設(shè)備制造廠選材不當(dāng)造成的，也很難排除原料中有害成分對(duì)窯筒體的腐蝕影響，鋼材在使用中變質(zhì)的可能性也有，操作人員的操作不當(dāng)也存在。而這些對(duì)于水泥企業(yè)均屬重大設(shè)備事故，無(wú)論是裂縫還是窯斷裂，對(duì)于企業(yè)而言都是不小的損失。
有企業(yè)相關(guān)人員提出，企業(yè)窯體裂縫了，主要原因不是員工沒(méi)有維護(hù)到位， 而是領(lǐng)導(dǎo)為了生產(chǎn)，不愿意換設(shè)備，停的時(shí)間長(zhǎng)了也不好，只能搶修，秋冬季寒冷天氣，筒體溫度沒(méi)降下來(lái)之前，必須要慢轉(zhuǎn)，但是領(lǐng)導(dǎo)為了搶修時(shí)間，沒(méi)有慢轉(zhuǎn)，使得輪帶與筒體硬對(duì)硬的拉扯，導(dǎo)致窯體撕裂。
以2021年1月陜西某企業(yè)的窯裂事故為例，窯筒體從二檔縱向開(kāi)裂到一檔。一二檔窯里面有窯皮和窯磚保護(hù)筒體，所以被有害元素長(zhǎng)期腐蝕以及中控員錯(cuò)誤操作的可能性不大；急停的可能性也只能是在窯系統(tǒng)突然斷電，或是系統(tǒng)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)出了故障才有可能發(fā)生。
應(yīng)力集中的原因
窯體突然裂縫或斷裂更多可能是應(yīng)力集中的原因。所謂應(yīng)力集中是指物體中應(yīng)力局部增高的現(xiàn)象，一般出現(xiàn)在物體形狀急劇變化的地方，如缺口、孔洞、溝槽以及有剛性約束處。應(yīng)力集中能使物體產(chǎn)生疲勞裂紋，也能使脆性材料制成的零件發(fā)生靜載斷裂。
窯體鋼板材料的原因
筒體制造過(guò)程中存在宏觀的、肉眼可見(jiàn)的裂紋，理論上工程材料中的各種缺陷可近似地看作裂紋，裂紋起裂的原因有以下幾種：在機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和腐蝕氣體環(huán)境下出現(xiàn)低應(yīng)力斷裂問(wèn)題；再有就是為了工程方面的需要，裂紋的結(jié)構(gòu)被硤壞；在—定載荷下，可允許結(jié)構(gòu)含有多大裂紋；在結(jié)構(gòu)裂紋和結(jié)構(gòu)工作條件—定的情況下，結(jié)構(gòu)還有多長(zhǎng)的壽命。從鋼材本身來(lái)看，我國(guó)雖是鋼鐵大國(guó)，卻一直奮斗在變成鋼鐵強(qiáng)國(guó)的路上。
維護(hù)不當(dāng)?shù)脑?/span>
此前山西某企業(yè)窯筒體斷裂，有分析原因稱(chēng)是因停窯時(shí)天氣太冷，窯筒體冷縮被“凍裂”。福建某企業(yè)窯筒體斷裂，又有說(shuō)因天氣潮濕，窯體被腐蝕。于是行業(yè)內(nèi)給大窯穿“棉襖”的，給大窯“搭涼棚，打雨傘”的層出不窮。
部分窯體、輪帶在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)孔洞，只好停下堆焊，但稍加打磨，就發(fā)現(xiàn)孔洞越磨越深。托輪上的故障就更不足為奇，不知道有多少窯因瓦溫過(guò)高而花費(fèi)大量財(cái)力與時(shí)間。致于前、后窯口的密封，很難滿足不漏風(fēng)的要求，稱(chēng)“十窯九漏”，也并不夸張。
正常生產(chǎn)時(shí)段的臨時(shí)性“停窯”對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)而言是“重大事件”，回轉(zhuǎn)窯因發(fā)生故障而停窯，一般來(lái)說(shuō)經(jīng)濟(jì)損失都較大，以5000t/d熟料生產(chǎn)線為例，停窯一日損失就達(dá)兩百多萬(wàn)。這還不包括企業(yè)管理費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用。
相關(guān)行業(yè)人士表示，任何停機(jī)和開(kāi)機(jī)，都會(huì)導(dǎo)致溫度的大幅度波動(dòng)，進(jìn)而影響耐火磚的使用，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致耐火磚爆頭、開(kāi)裂，造成“紅窯”事故。而且，頻繁開(kāi)停設(shè)備，對(duì)設(shè)備的損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連續(xù)開(kāi)機(jī)運(yùn)行，每次的啟動(dòng)都對(duì)設(shè)備的磨損，電氣控制設(shè)施的沖擊，以至于埋下隱患。
“紅窯”事故。就是窯筒體鋼板被燒紅了，直接原因?yàn)楦G內(nèi)溫度失控，間接原因可能是窯內(nèi)耐火磚較薄或脫落導(dǎo)致。所以要盡量避免發(fā)生各類(lèi)事故和故障，以減少停窯的次數(shù)和時(shí)間，這對(duì)穩(wěn)定窯的熱工制度，提高熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量，減少檢修勞動(dòng)強(qiáng)度，增加經(jīng)濟(jì)效益都有重要的意義。
也就是說(shuō)，制定恰到好處的檢修計(jì)劃、對(duì)耐火磚、窯皮厚度的有效監(jiān)控是避免“紅窯”事故最直接的辦法。但是，傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)企業(yè)全年無(wú)休，加班加點(diǎn)的生產(chǎn)水泥，出現(xiàn)水泥窯被燒紅的情況較為常見(jiàn)。在水泥企業(yè)窯筒體溫度過(guò)高失控的情況下，部分“經(jīng)驗(yàn)人士”通常采用緊急處理辦法，也就是用水槍直接給窯筒體噴水降溫。
據(jù)專(zhuān)業(yè)人士介紹，導(dǎo)致水泥窯筒體局部溫度過(guò)高的原因或因窯磚變薄。窯磚變薄嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致筒體本身鋼板受熱變紅，若此時(shí)通過(guò)噴水降溫，操作不慎嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生窯體爆裂事故。
所以，窯筒體過(guò)熱時(shí)采取噴水降溫的方式是各企業(yè)嚴(yán)格禁止的，如果已經(jīng)出現(xiàn)局部溫度過(guò)高或燒紅，無(wú)法在窯運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下降溫的情況，需要緊急停窯，降溫、換磚、挖補(bǔ)或更換部分窯筒體。
相對(duì)較嚴(yán)重的情況下也可能出現(xiàn)筒體局部嚴(yán)重變形，無(wú)法砌筑耐火磚。更嚴(yán)重的比如出現(xiàn)裂紋，裂縫或者燒透了，出現(xiàn)“大洞”，無(wú)法通過(guò)上述方法修復(fù)的，就只能選擇更換部分窯筒體了。
水泥人網(wǎng)曾報(bào)道過(guò)一例與此類(lèi)似的窯體裂縫緊急修復(fù)的案例。當(dāng)工程師給出內(nèi)外同補(bǔ)方案時(shí)，企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人仍堅(jiān)持僅從外部緊急修復(fù)，且表示待年底停窯檢修時(shí)再換掉全部窯磚和裂縫處筒體。
相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家表示，這種修補(bǔ)的方法，只是臨時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)的措施，不會(huì)堅(jiān)持很長(zhǎng)時(shí)間，內(nèi)部窯磚不換，假以時(shí)日窯體可能還會(huì)再次出現(xiàn)問(wèn)題。
通常一條正常運(yùn)轉(zhuǎn)的窯筒體的壽命在40年左右。近兩年發(fā)生斷裂的窯體均不到這個(gè)年份。之所以出現(xiàn)壽命不足，未老先裂的窯體與窯運(yùn)轉(zhuǎn)不規(guī)律、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、紅窯不停、中心線偏離運(yùn)轉(zhuǎn)蹩頸、物料中有害元素侵蝕脆化變薄，以及應(yīng)力集中與疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)等不無(wú)關(guān)系。小編不禁要問(wèn)，窯裂之癥，何藥解？窯裂之痛，何時(shí)休？
