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浅谈水泥厂风险控制要点和安全评价关键点的把握

在建筑材料工业中，水泥行业并不属于风险较高的行业，其生产工艺相对而言是比较安全的。特别是在上世纪六十年代初出现新型干法（预热预分解）水泥熟料煅烧工艺之后，由于其生产规模大、热耗低、熟料质量高等优点，已在世界范围内获得了迅猛的发展，至今已有近五十年的历史。我国目前已有各种类型/规模的新型干法水泥熟料生产线千余条，成为水泥行业的主流生产工艺，其生产的安全性已为实践所证明。2样坯切取位置及方向但是在危险预知和安全评价工作中如何准确把握其风险控制点和安全评价关键点，确需要引起业内同仁高度重视。

一、水泥厂安全评价的关键点把握

水泥厂安全评价的关键点，在于水泥厂以下三个特有的生产环节和设施（包括人身安全和设备安全）。

⑴ 熟料烧成系统：属于高温热工系统，煅烧温度最高达1450℃。主要包括三个部分，即预热预分解系统（窑尾）、回转窑和篦冷机。烧成系统的工作特点是：①处于高温状态，②流水线连续生产。高温使设备的故障率增加（除机械故障外还有热故障），流水线生产使设备出现故障后，其上下游设备、甚至整个工艺生产线都得停下来，造成巨大的停产损失。

⑵ 煤粉制备系统：煤粉属于易燃易爆物品，必须认真对待。包括原煤均化和储存、煤磨、煤粉储存及气力输送等环节。

⑶ 余热发电系统：主要包括余热锅炉、汽轮机及发电机等设备，类似于一个小型火电站。其中余热锅炉和汽轮机属于高温（310～400℃）、高压（一般1.35 MPa）的特种设备。

除此以外的生产工艺和机电设施，如原料矿物和混合材的破碎、输送、储存，生料和水泥的粉磨、水泥包装，以及供水、供电、机修、物资运输等辅助生产设施，均与一般的工业企业大同小异，其危险、有害因素的分析和防治措施的要求都是相类似的。

二、水泥厂风险控制要点的把握

（一）水泥厂烧成系统主要事故及预防措施

水泥厂烧成系统主要包括三个部分，即预热预分解系统（窑尾）、回转窑、篦冷机。

1、即预热预分解系统（窑尾）的主要工艺事故是预热器的结皮、堵塞。堵塞一旦发生，处理起来危险性很大，因为采用人工从捅料口去疏通堵塞（用高压水枪打）是十分危险的，一旦捅通，上面的堵料垮塌下来，这种高温料流的流动性极强，会从捅料口涌出来，甚至一直通过回转窑从窑头喷出来造成人员的伤亡。

造成结皮、堵塞的主要原因是原、燃料中的钾、钠、氯、硫等挥发性有害元素在窑和各级预热器之间发生的“碱循环”。在生产过程中，由于这些有害元素在窑内的高温区挥发，又在预热器系统的某个低温部位凝结，或者当物料的易烧性不好，煅烧温度过高时，又或者是窑内有不完全燃烧出现还原气氛时，都会使这些元素循环富集，黏附在预热器系统的某个相对稳定的衬壁上，形成越来越厚的结皮，如果这些结皮没有得到及时的处理，就会导致预热器系统的堵塞。堵塞的直接后果是使预热器出口的有效断面缩小，系统阻力增大，总风量减少，从而影响窑系统的产量，甚至中断生产。严重的堵塞甚至会使生料连续堵到喂料口，形成“灌香肠”现象，这数十吨额外的事故荷载会严重威胁到窑尾塔架的结构安全。

预热预分解系统事故主要预防措施包括非标螺丝：

① 严格控制原料中有害组分的含量，其中，石灰石矿石要求：R2O(K2O+Na2O)≤0.6～0.8%, SO3≤1%, Cl-≤0.03%； 其他校正原料中的MgO≤3.0%, R2O≤2%, SO3≤2%；生料中的R2O≤1.0%；均化后煤的全硫含量≤3.0%,窑内的硫碱摩尔比≤1.0（一般为0.6～0.8）。这就要求石灰石矿山进行均化/搭配开采，并且也是矿山的夹层和剥离物能否综合利用的制约因素之一。

② 烧成系统应保持稳定的热工制度，减少碱循环量。必要时可采取旁路防风、窑灰排放（即窑尾收尘器排出的窑尘不再入窑）等技术措施。

③ 加强密封措施，防止冷风漏入。由于窑尾和低位预热器的热物料特别容易在冷的地方，尤其是在漏风点附近凝结成结皮，因此，在窑喂料端密封处、预热器卸料阀以及在低位预热器上，应竭力防止有漏风点存在。此外，冷风的漏入还会造成热损失，使系统的能耗增加。

④ 在容易结皮的卸料锥体处设置空气炮，按一定的频率定时轮流吹堵清扫，防止结皮的进一步发展。

2．回转窑的主要工艺事故：

⑴ 停电事故。湖南新华水泥厂的事故实例：雷击造成停电停窑，随后的大暴雨造成窑体严重翘曲变形，窑衬碎裂、大窑报废，并且顶坏窑封，使全厂被迫停产。其教训是厂区总降压站的防雷设计必须有高标准的要求；在事故停电后，应急电源（自备柴油电站）必须在5～10分钟内及时启动，提供保安电源，使回转窑的辅传能进行慢速盘窑，防止窑体变形。现在一般在水泥厂设计中已将窑的辅助传动、窑尾高温风机、篦冷机风机、中控室（CCR）、消防水泵等列为一级负荷，实施双回路供电，以切实保证供电的稳定性。

⑵ “红窑”事故。在正常生产时，窑胴体的外表温度不超过250～320℃（烧成段），这是耐热钢可以承受的正常工作范围（指强度、刚度）。但如果窑内的耐火砖发生局部掉砖，或严重磨损变薄的现象，就会使高温熟料（1300～1450℃）接近甚至直接接触窑壳体钢板而发生“红窑”事故（暗红色，约400～600℃），使钢板变软，严重时使窑体变形，无法正常运转。直流马达由于回转窑耐火砖的工作条件极其恶劣，它们长期受到高温的热腐蚀、孰料反应的化学腐蚀、窑转动时中国仍处于工业化、消息化、城镇化、市场化、国际化深切发展阶段的交变机械应力和热应力的疲劳破坏，这三重影响的叠加，加上可能存在的耐火砖自身的质量问题或者砌筑、安装的质量问题，使得磨损、掉砖现象在生产过程中难以避免。其预防措施有：

① 使用红外线扫描仪对窑胴体的表面温度变化实施连续的实时扫描监控，自动记录窑胴体温度曲线，发现温度异常报警时，立即进行处置，及时停止喂料，防止耐火砖进一步大面积垮塌。

② 严格执行预检修制度，及时、定期更换腐蚀严重的窑衬（耐火砖、浇注料），防患于未然。

一旦发生大面积垮砖的停窑事故，将造成企业巨大的停产损失，停窑处理事故需要花费10～15天的时间，其产值损失高达上千万元，而计划性预检修的成本要低得多。

（二）煤粉制备系统主要事故及预防措施

由于煤粉是易燃易爆物PMP品，长期堆积会发生自燃，因此煤粉的制备、输送、储存系统是水泥厂的另一个危险源。必须有必要的安全设施预防火灾爆炸事故发生。煤粉系统的安全设施一般应有：

⑴ CO2自动灭火系统（也可以使用氮气）：除尘器、煤粉仓内均应设CO自动分析仪及温度测量装置。液态的CO2气体储存在钢瓶中，在下列情况下自动喷淋：

① 除尘器出口的CO 浓度达到1.5% 时报警，超过2%时自动喷淋；

② 除尘器灰斗、煤粉仓的温度达到70～90℃时报警，超过90℃时自动喷淋。本系统需要具有资质的单位进行设计、制造和安装，CO2储气钢瓶及其自动喷淋装置属于压力容器设备。

⑵ 煤磨收尘器应采用专用的防爆型袋收尘器，煤粉仓、选粉机及收尘器应安装防爆阀，以确保事故发生时能够及时泄压。

⑶ 煤粉仓应保持煤粉的流动性，不能长期积压储存煤粉（因为有自燃的可能性）。在设备检修期间，应当放空仓内的煤粉。事故实例：某水泥厂在煤粉仓焊补时发生爆炸事故，其教训是焊补前必须排空仓内煤粉，并充分通风，降低煤尘浓度。

（三）余热发电系统主要事故及预防措施

水泥厂的余热发电装置包括窑头、窑尾的余热锅炉及其管道系统、汽轮机及其蒸汽和冷却水循环系统、化学水处理系统、发电机及其电器控制系统等，类似于一个小火电站。其中余热锅炉和汽轮机属于高温（320～400℃）、高压（1.25～1.5MPa）的特种设备。

其特点是水泥厂以水泥生产为主要任务，余热发电系统是其附属装置，目的是对熟料煅烧过程中产生的余热，当作次生能源进行节能减排的综合利用而已，这点在性质上与火电站的生产目的有所不同。因此，水泥厂的余热发电必然受制于水泥生产线，它必须在保证水泥熟料质量、产量、综合能耗的前提下进行运行。窑系统的余热有波动时，对发电系统的能力产生波动是很自然的事情（这对火电站是不允许的）。此外，余热发电系统生产的电能并不上，而是本厂自用，故对其供电质量（指电压、电流、频率、相位等电参数的稳定性）的要求不像火电站那样严格。但余热发电需要与外接电源并向本厂供电，而水泥厂有不少大型的高压变频调速电机装置，因此对自发电的供电质量还是应该有所控制。

⑴ 其安装精度、热膨胀间隙的预留、管道焊接、试压试验、强制报检报验的项目、系统调试等方面，除了执行电力相关伴随着当代飞机设计制造对飞行性能、有效载荷、燃油消耗、服役寿命及安全可靠性要求的不断提升标准规范外，还必须执行压力容器行业的有关规定。如《压力容器安全技术监察规程》、《特种设备安全监察条例》等。

⑵ 在窑系统有故障（如窑尾风机、篦冷机风机故障、预热器堵塞等），造成热工制度波动、发电系统工作不正常时，应具有自动保护功能，以保证设备的安全。因其热源的稳定性比火电站要差。

⑶ 要严格控制原水的水质，以确保化学水处理系统的软水处理能力，确保锅炉的及时补水。锅炉结水垢是影响热交换效率和锅炉安全运行的主要因素。