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賈華平:環(huán)保長效需用好水泥窯耐火材料

中國水泥網(wǎng)信息中心 · 2011-03-24 00:00 留言

天瑞集團(tuán)水泥有限公司總工程師賈華平出席2011中國水泥耐火材料高峰論壇并作報(bào)告

  眾所周知,水泥窯是水泥廠生產(chǎn)的心臟,保護(hù)這個心臟得以安全運(yùn)行的是耐火材料,而水泥窯耐火材料的短板是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火磚。

  為了克服耐火材料在使用中的無序狀態(tài),環(huán)保長效的使用耐火材料,保護(hù)設(shè)備安全,原國家建筑材料工業(yè)局曾于1995年制定過《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》,時至今日對正確使用耐火材料仍然具有實(shí)用價值。

  最近幾年,新建廠較多、新人員較多,手頭又缺乏基本的技術(shù)資料,在耐火材料的使用上給企業(yè)造成了一定的損失,故將該規(guī)程中關(guān)于使用的要點(diǎn)摘編如下,并將作者的一些看法和資料奉上,供有關(guān)技術(shù)人員和操作員參考。

  一、《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》摘編

  【作者提示:此規(guī)程由原國家建筑材料工業(yè)局于1995年開天辟地的組織制定,到目前為止,仍然是國內(nèi)水泥窯用耐火材料的最高、最新、最具權(quán)威性、也是唯一的規(guī)程,其中包含了研究院所、制造廠家、使用單位的寶貴經(jīng)驗(yàn),也隱含有他們的慘痛教訓(xùn)?,F(xiàn)在,原國家建筑材料工業(yè)局已經(jīng)取消,該規(guī)程也不再具有強(qiáng)制性,但建議水泥廠的有關(guān)人員最好嚴(yán)格執(zhí)行。如果硬想有所突破,靠自己在水泥廠另辟溪徑,請?zhí)崆白骱媒粚W(xué)費(fèi)甚至更大損失的準(zhǔn)備?!?/FONT>

  1 窯襯堿性磚的熱膨脹系數(shù)最大,熱穩(wěn)定性差,又用于窯內(nèi)溫度最高部位,升溫和降溫的梯度最陡,溫差壓力最大,最容易開裂剝落,壽命也最短。因此,升溫和降溫制度是使用的一大關(guān)鍵。
  1.1 濕法砌全部窯襯,以30℃/h升溫為佳;
  1.2 只檢修部分堿性磚,以50℃/h升溫為佳;
  1.3 停窯不檢修磚,燒成帶能保持在300℃以上,可加快到125℃/h升溫;
  1.4 在窯胴體橢圓度正常情況下,可適當(dāng)加快升溫速度:
  20~300℃區(qū)段,可加快至240~300℃/h;
  300~800℃關(guān)鍵段,以30℃/h為最佳,最快也不能超過50℃/h;
  800~1450℃區(qū)段,可加快至60℃/h;
  這是必須保證的烘烤升溫制度。

  按此制度總結(jié)烘烤時間如下:

生產(chǎn)線規(guī)模

換磚情況

常溫到800℃

常溫到投料

2000t/d

全部新窯襯

≥8h

≥22h

2000t/d

只換堿性磚

≥8h

≥18h

4000t/d

只換堿性磚

≥10h

≥22h

  2 預(yù)熱器烘烤:
  2.1 對水硬性澆注料,為了解決附著水和化學(xué)結(jié)合水,24小時內(nèi)不得烘烤;
  2.2 對含澆注料層在內(nèi)的復(fù)合襯里,烘烤時間應(yīng)達(dá)到1星期;
  2.3 對只使用澆注料的襯里,其具體升溫制度應(yīng)如下:

溫度區(qū)段

升溫速度

需用時間

累計(jì)時間

20~200℃

15℃/h

12h

12h

200℃

保溫

20h

32h

200~500℃

25℃/h

12h

44h

500℃

保溫

10h

54h

500℃到使用溫度

40℃/h

18h

72h

  3 烘窯必須是連續(xù)進(jìn)行,不得中斷。萬一中斷:
  3.1 在時間短、保溫好的情況下,可以從實(shí)際降到的溫度開始,接續(xù)烘烤;
  3.2 如中斷的時間較長,則必須按冷窯制度降至常溫,重新開始烘烤。

  4  烘窯期間,應(yīng)按烘窯制度轉(zhuǎn)窯,力求燒成帶內(nèi)磚各處溫度均勻,保證窯胴體中心線規(guī)整,橢圓度正常。

  5 停窯而不換磚時,必須慢冷以保證窯襯安全。應(yīng)在停窯后用輔助傳動間隙轉(zhuǎn)窯,并停高溫風(fēng)機(jī)且關(guān)閉閥門,維持最小負(fù)壓(例如在排風(fēng)機(jī)處為30mmH2O),經(jīng)24h后方可打開窯門來加快冷卻。
  對于傳統(tǒng)小窯,畜熱量小及密閉條件差,冷卻時間可以適當(dāng)縮短,停窯時立即關(guān)閉高溫風(fēng)機(jī)閥門,使高溫風(fēng)機(jī)保持空轉(zhuǎn),等窯皮和窯料表面變黑,不見紅料,方可逐步開大閥門用排風(fēng)機(jī)冷窯(抽風(fēng)快冷)。達(dá)到窯皮及窯料變黑,大致需要5~8h不等。

  6 掛窯皮及保護(hù)窯皮:
  在正常窯皮保護(hù)下,堿性磚表面溫度由無窯皮的1400℃左右降到600℃左右,磚內(nèi)溫度梯度顯著平緩,顯著地抑制了滲入變質(zhì)的破壞作用,有效延長了堿性磚的壽命。
  6.1 窯皮穩(wěn)定存在的基本條件:
  a 入窯料(含窯灰、煤灰等)成分穩(wěn)定且適當(dāng);
  b 火焰位置與窯溫必須穩(wěn)定且合適;
  c 窯體規(guī)整性好,橢圓率正常;
  d 窯運(yùn)行穩(wěn)定,開停次數(shù)極少。
  6.2正常掛窯皮:
  堅(jiān)持用與煅燒熟料一樣的正常溫度掛窯皮,嚴(yán)格控制掛窯皮期間的熟料質(zhì)量,升重正常,既不出黃料和生料,也不產(chǎn)生大量大塊和大量拳頭大小的料球,保持熟料顆粒細(xì)小均齊。采用鎂鉻磚時,分解窯的掛窯皮時間最多一天;采用白云石磚時可以更短。為求掛窯皮期間操作方便,必要時可適當(dāng)減少喂料量。
  6.3保護(hù)好窯皮:
  要經(jīng)常觀察控制、嚴(yán)密監(jiān)視胴體表面溫度,發(fā)現(xiàn)窯皮蝕薄、筒體溫度升高,要及時補(bǔ)掛,補(bǔ)掛時也可適當(dāng)減少喂料量,且不考核補(bǔ)掛的班產(chǎn)量。窯皮是回轉(zhuǎn)窯的命根子,保護(hù)窯皮就是在保護(hù)生命,補(bǔ)掛窯皮就是在搶救生命,留得青山在才能有柴燒。因此,窯操作員上班的第一要務(wù)就是保護(hù)窯皮!
  6.4從設(shè)備上講,窯胴體表面溫度不應(yīng)超過370℃(瞬時不大于400℃)。
  如掌握失當(dāng),一旦超過了這一溫度,應(yīng)及早采取降溫措施,窯溫在正常煅燒范圍內(nèi)偏低控制,適當(dāng)減料,加緊補(bǔ)掛窯皮。[Page]

  二、建立一些基本觀念

  1 一般來講,在掛窯皮期間產(chǎn)量都比較低,但這不能理解為產(chǎn)量低有利于掛窯皮,而是低窯速有利于掛窯皮。減產(chǎn)的目的是為了降低窯速并保持合理的填充率,較低的窯速和適當(dāng)偏高的填充率才是掛窯皮的基本條件(取其極端,停窯能壓補(bǔ)就是這個道理。注意:停窯壓補(bǔ)在操作中是嚴(yán)禁行為)。
  有些新建廠,在降低窯速和投料量的情況下長時間掛不上窯皮,便進(jìn)一步的降低窯速和投料量,結(jié)果還是掛不上窯皮,這關(guān)鍵就是投料量的降低幅度大于了窯速的降低幅度,導(dǎo)致窯內(nèi)填充率過低所致,料在磚上呆的時間過短,又怎么能掛上窯皮呢?反過來適當(dāng)增加投料量后,窯皮便迅速的掛上了。

  2 控制磚的升溫速度,主要是控制磚的熱面與冷面的膨脹差值,這與導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān),另外還要考慮磚的熱面溫度與窯胴體的溫度差值,實(shí)際上是磚的膨脹量與窯胴體的膨脹量相適應(yīng)的問題。所以,對不同的窯、不同的磚、不同的環(huán)境,其合理的升溫要求是不一樣的,這也就是各個廠家都有不同的升溫曲線的原因所在,不可千篇一律,把自己的經(jīng)驗(yàn)到處推廣。
  否則,磚膨脹的快而窯胴體膨脹的慢,磚將受到窯筒體的擠壓,磚的膨脹力是非常大的,有可能超過磚的耐壓強(qiáng)度而損壞。因此,由于磚熱面的升溫膨脹在先,在磚熱面升到一定溫度后,要有一段恒溫時間,以便讓磚的熱面膨脹等一下磚的冷面膨脹和窯胴體的膨脹!
  關(guān)于恒溫時間的控制,多數(shù)廠都是照抄其他廠家在多少溫度段恒溫多長時間的規(guī)定,在明白上述道理后,很容易理解控制一定的時間是不合理的。應(yīng)以窯筒體高溫段的溫升速度為判斷標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)溫升速度快時就應(yīng)該繼續(xù)恒溫一段時間,而當(dāng)溫升速度已經(jīng)很慢時就可以停止恒溫了,沒必要再浪費(fèi)時間。

  3 大窯內(nèi)火焰溫度可達(dá)1700℃以上,若無窯皮保護(hù),耐火磚極易因磚內(nèi)溫差應(yīng)力太大而炸裂剝落。無窯皮時, 堿性磚的熱面層的熱膨脹率很大,造成窯襯內(nèi)溫差壓力可達(dá)30~70MPa,超過磚的強(qiáng)度,導(dǎo)致磚的開裂后隨窯皮而剝落。
  同時,耐火磚直接暴露在窯內(nèi),磚的表層溫度有可能超過了他的耐火度,導(dǎo)致磚的表層強(qiáng)度大幅度下降,即使不剝落也將被磨掉。對料軟的廠家有燒流的危險,這就是可怕的推磚。推磚是非??膳碌?,200mm厚的磚,新型干法窯10多分鐘能把它推光,一定要避免這類事情的發(fā)生。
  窯皮的導(dǎo)熱系數(shù)為1.163W/mk,而堿性磚的導(dǎo)熱系數(shù)為2.67~2.97W/mk,如能維持150~200mm左右的窯皮,則堿性磚的熱面溫度可維持在600~700℃,使熱面層的熱膨脹率由無窯皮的1.5%降到有窯皮的0.6~0.7%,這就是窯皮的作用。

  4 窯體淋水,特別是窯筒體已經(jīng)燒高后的淋水,使窯胴體的膨脹對磚膨脹量的吸納作用大為減小,增加了對磚的擠壓力,為了延長磚的使用壽命,盡量不要采用窯胴體淋水。實(shí)際上,窯體淋水雖然能很快的補(bǔ)掛窯皮,但這種窯皮并不結(jié)實(shí),好掛也好掉。
  窯體吹風(fēng)也是這個道理,只不過是比淋水危害小點(diǎn)罷了。實(shí)際上只要我們平時注意保護(hù)窯皮并及時補(bǔ)掛窯皮,這種窯皮比通過吹風(fēng)淋水強(qiáng)掛的窯皮要好得多。實(shí)際上,取消了吹風(fēng)淋水這個拐棍,增加了操作員平時注意補(bǔ)掛窯皮的責(zé)任,更能減少窯皮脫落造成的風(fēng)險。所以,有的公司近幾年新建的分解窯,干脆不再設(shè)置窯筒體冷卻風(fēng)機(jī)。

  5 窯升溫的幾個關(guān)鍵:
  5.1 對于干砌的鎂鉻磚:
  在300℃以下,由于其膨脹量不足以超過磚縫,升溫或降溫較快對磚也無大礙,因此在磚面溫度20~300℃區(qū)段,容許升溫速度達(dá)到240~300℃/h;
  在800℃以上的普通鎂鉻磚,或1000~1200℃或更高溫度下的直接結(jié)合鎂鉻磚,因?yàn)榇u內(nèi)熔體的出現(xiàn)使磚內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了一定的軟化,形成了一定的應(yīng)力松弛現(xiàn)象,因此升溫稍快也無大礙,在磚面溫度800℃普鎂磚(1000℃直鎂磚)~1450℃區(qū)段,升溫速度以60℃/h為好;
  關(guān)鍵在中間階段,普鎂磚300~800℃、直鎂磚300~1000℃(視磚的成分而定,有的直鎂磚在300~1200℃),升溫速度需控制在30~50℃/h。
  5.2 對于白云石磚,在烘烤中不如其它磚那樣敏感,稍快或稍慢的升溫制度對其無顯著惡果,因此烘烤白云石磚的新窯襯時,升溫速度便取決于其他部位的耐火材料。烘烤中即使胴體表面溫度瞬時超過400℃,但白云石磚很早就能掛上窯皮,會迅速降回到250℃以下。
  5.3 對于燒成帶采用的鎂鐵磚,介于鎂鉻磚與白云石磚之間,具體參數(shù)各家可以穩(wěn)妥的原則,保守的逐步摸索。
  因此,對窯皮不穩(wěn)的水泥生產(chǎn)廠,使用白云石磚較鎂鉻磚更好些,但要特別注意白云石磚的用前管理,尤其是防潮防水。應(yīng)該注意的是,目前國內(nèi)生產(chǎn)的白云石磚還不盡滿意。

  6 關(guān)于磚的熱工監(jiān)控基準(zhǔn)有:
  6.1 以磚的熱面溫度為控制基準(zhǔn);
  6.2 以距燒成帶中心10m處的筒掃溫度為控制基準(zhǔn);
  6.3 以窯尾煙室廢氣溫度為控制基準(zhǔn)。
  應(yīng)該說三種方法均屬可行,但由于受現(xiàn)場條件所限,國內(nèi)廠家多以窯尾煙室廢氣溫度為控制基準(zhǔn)。由于窯尾煙室廢氣溫度受窯內(nèi)通風(fēng)、煤粉質(zhì)量、火咀調(diào)節(jié)導(dǎo)致的火焰長短不同的影響,其和磚的熱面溫度的相關(guān)性較差,這一點(diǎn)應(yīng)該給以充分考慮。[Page]

  三、國外某水泥廠的開停窯制度

  1 升溫投料:

  對燒成帶沒有換磚的冷窯。
  點(diǎn)火后2h,現(xiàn)場轉(zhuǎn)1800;
  點(diǎn)火后3h,現(xiàn)場轉(zhuǎn)1800;
  以后每隔0.5h,現(xiàn)場轉(zhuǎn)1200;
  點(diǎn)火21h后,每20min現(xiàn)場轉(zhuǎn)1200;
  點(diǎn)火23h后,每15min現(xiàn)場轉(zhuǎn)1200;
  點(diǎn)火27h后,每10min現(xiàn)場轉(zhuǎn)1200;
  點(diǎn)火第28~29h,連續(xù)轉(zhuǎn)窯1h;
  之后根據(jù)系統(tǒng)情況開始投料。
  該廠窯為ф4.2×68m,設(shè)計(jì)能力為3200t/d。初始投料量設(shè)定為滿負(fù)荷的35%,與之對應(yīng)的投料量為70t/h。當(dāng)投料量加到80~100t/h時,分解爐點(diǎn)火投入運(yùn)行。

  2 正常停窯:
  2.1 每隔半小時減料30t/h,并相應(yīng)減少分解爐油量。當(dāng)喂料量減至100t/h時,分解爐止火;
  2.2 分解爐止火后,30min~1h內(nèi)可停止喂料;
  2.3 止料后,應(yīng)根據(jù)窯尾和燒成帶的溫度及時調(diào)節(jié)窯頭油量。以防止溫度過高而涮窯皮,也要防止溫度波動過大導(dǎo)致垮窯皮;
  2.4 止料后,熟料量逐漸減少,在此過程中要適當(dāng)調(diào)節(jié)冷卻機(jī)風(fēng)量、篦床速度,當(dāng)熟料不多時,一般先將第二段和第三段除最后1臺外的風(fēng)機(jī)停掉;
  2.5 止料后,當(dāng)窯內(nèi)物料基本倒空,窯頭可止火,進(jìn)入冷窯階段。

  3 冷窯制度:
  3.1 窯頭止火后:
  a 窯由主傳動連續(xù)轉(zhuǎn)窯改為輔助傳動間隙翻窯;
  b 同時關(guān)閉高溫風(fēng)機(jī)閥門(實(shí)際上仍有漏風(fēng))、適當(dāng)打開冷風(fēng)閥(其目的是保護(hù)高溫風(fēng)機(jī));
  c 旁路系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行冷窯(旁路系統(tǒng)的風(fēng)量要小得多)。
  3.2 當(dāng)窯溫度降至400℃以下時,可停高溫風(fēng)機(jī)和旁路風(fēng)機(jī);
  3.3 輔助傳動間隙翻窯:
  第1h每5min轉(zhuǎn)1/3;
  第2h每10min轉(zhuǎn)1/3;
  第3h每15min轉(zhuǎn)1/3;
  第4h每20min轉(zhuǎn)1/3;
  第5h每25min轉(zhuǎn)1/3;
  第6~20h每30min轉(zhuǎn)1/3;
  當(dāng)燒成帶筒體表面溫度<100℃后,轉(zhuǎn)1/2停窯;
  停窯4~5h后,再轉(zhuǎn)1/2徹底停窯。[Page]

  四、有關(guān)窯襯的主要損壞機(jī)理

  一般將預(yù)分解窯窯內(nèi)分為4個帶,即分解帶、過渡帶、燒成帶和冷卻帶。四帶中,燒成帶窯襯最為關(guān)鍵,目前國內(nèi)外在預(yù)分解窯燒成帶主要采用堿性磚。
  熱、機(jī)械和化學(xué)3種因素構(gòu)成了窯襯內(nèi)的應(yīng)力并導(dǎo)致其破壞。隨窯型、操作及窯襯在窯內(nèi)位置的不同,上述因素的破壞作用亦不同。其中起決定性作用的是火焰、窯料和窯筒體的變形狀況,它們使窯襯承受各種不同的應(yīng)力。
  對堿性磚,具體有8種破壞因素,即熟料熔體滲入、揮發(fā)性組分的凝聚、還原或還原-氧化反應(yīng)、過熱、熱震、熱疲勞、擠壓和磨刷。但這8種因素對窯內(nèi)不同帶磚襯的破壞作用各有不同,現(xiàn)就這8種因素?fù)p壞堿性磚的機(jī)理分別作一簡述。

  1 熟料熔體滲入:
  熟料熔體主要源自窯料和燃料,滲入相主要是C2S、C4AF。其中滲入變質(zhì)層中的C2S和C4AF會強(qiáng)烈地溶蝕鎂鉻磚中的方鎂石和鉻礦石,析出次生的CMS和鎂薔薇輝石(C3MS2)等硅酸鹽礦物,有時甚至還會析出鉀霞石;而熔體則會充填磚襯內(nèi)氣孔,使該部分磚層致密化和脆化;加之熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力雙重作用,導(dǎo)致磚極易開裂剝落。因C2S、C4AF在550℃以上即開始形成,而預(yù)分解窯入窯物料溫度已達(dá)800℃~860℃,因此熟料熔體滲入貫穿于整個預(yù)分解窯內(nèi),即熟料熔體對預(yù)分解窯各帶窯襯均有一定滲入侵蝕作用。

  2 揮發(fā)性組分的凝聚:
  預(yù)分解窯內(nèi),堿性硫酸鹽和氯化物等組分揮發(fā)凝聚,反復(fù)循環(huán),導(dǎo)致生料中這些組分的富集。由生產(chǎn)實(shí)踐,窯尾最熱級預(yù)熱器中生料的R2O、SO3和CI-含量往往分別比原生料增至5倍、3~5倍和80~100倍。當(dāng)熱物料進(jìn)入窯筒體后部1/3部位(800℃~1200℃區(qū)段后),物料中的揮發(fā)性組分將會在所有磚面及磚層內(nèi)凝聚沉積,使該處高度致密化,并侵蝕除方鎂石以外的相鄰組分,導(dǎo)致磚滲入層的熱震穩(wěn)定性顯著減弱,形成膨脹性的鉀霞石、白榴石,使磚堿裂損壞,并在熱-機(jī)械應(yīng)力綜合作用下開裂剝落。因預(yù)分解窯從窯尾至燒成帶開始整個無窯皮帶,越靠近高溫帶,窯襯受堿鹽侵蝕的深度越深,窯襯損壞就越嚴(yán)重,因此要特別注意對該部位窯襯的選型。

  3 還原或還原-氧化反應(yīng):
  當(dāng)窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)時,易產(chǎn)生還原火焰或存在不完全燃燒,使鎂鉻磚內(nèi)的Fe3+還原或Fe2+,發(fā)生體積收縮,而且Fe2+在方鎂石晶體中遷移擴(kuò)散 能力比Fe3+強(qiáng)得多,這又進(jìn)一步加劇了體積收縮效應(yīng),從而使磚內(nèi)產(chǎn)生孔洞、結(jié)構(gòu)弱化、強(qiáng)度下降。同時,窯氣中還原與氧化氣氛的交替變化使收縮與膨脹的體積效應(yīng)反復(fù)發(fā)生,磚便產(chǎn)生化學(xué)疲勞。這一過程主要發(fā)生在無窯皮保護(hù)的鎂鉻磚帶。

  4 過熱:
  當(dāng)窯熱負(fù)荷過高,使磚面長時間失去窯皮的保護(hù)時,熱面層基質(zhì)在高溫下熔化并向冷面層方向遷移,而使磚襯冷面層致密化,熱面層則疏松多孔(一般易發(fā)生于燒成帶的正火點(diǎn)區(qū)域),從而不耐磨刷、沖擊、震動和熱疲勞,易于損壞。

  5 熱震:
  當(dāng)窯運(yùn)轉(zhuǎn)不正?;蚋G皮不穩(wěn)定時,堿性磚易受熱震而損壞。窯皮的突然垮落,致使磚面溫度瞬間驟增(甚至高達(dá)上千度),而使磚內(nèi)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。此外,窯的頻繁開停使磚內(nèi)頻繁產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力一旦超出磚襯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時,磚就突然開裂,并沿其結(jié)構(gòu)弱化處不斷加大加深,最后使磚碎裂。窯皮掉落時帶走處于熱面層的碎磚片,使磚不斷損壞。熱震現(xiàn)象極易發(fā)生在靠近窯尾方向的過渡帶區(qū)域。

  6 熱疲勞:
  窯運(yùn)轉(zhuǎn)中,當(dāng)磚襯沒入料層下,其表面溫度降低,而當(dāng)磚襯暴露于火焰中,則其表面溫度升高。窯每轉(zhuǎn)一周,磚襯表面溫度升降幅度可達(dá)150℃~230℃,影響深度15mm~20mm。如預(yù)分解窯轉(zhuǎn)速為3r/min,這種周期性溫度升降每月達(dá)130000次之多。這種溫度升降多次重復(fù)導(dǎo)致堿性磚的表面層發(fā)生熱疲勞,加速了磚的剝落損壞。

  7 擠壓:
  回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時,窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機(jī)械應(yīng)力的綜合作用。其中,窯的轉(zhuǎn)動、窯筒體的橢圓度和窯皮垮落,使磚受到動力學(xué)負(fù)荷;磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹,使磚承受靜力學(xué)負(fù)荷。此外,襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對運(yùn)動,以及擋料圈和窯體上的焊縫等,均會使磚襯承受各種機(jī)械應(yīng)力作用。當(dāng)所有這些應(yīng)力之和超過了磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時,磚就開裂損壞。該現(xiàn)象發(fā)生于預(yù)分解窯整個窯襯內(nèi)。

  8 磨損:
  預(yù)分解窯窯口卸料區(qū)沒有窯皮保護(hù),而熟料和大塊窯皮又較硬,會對該部位的磚襯,產(chǎn)生較嚴(yán)重的沖擊和磨蝕損壞。[Page]

  五、降低窯襯消耗的基本措施

  1 注重襯料的選型和合理匹配
  新型干法窯特別是大型預(yù)分解窯,使用了熱回收效率在60%以上的高效冷卻機(jī)以及燃燒充分且一次風(fēng)比例較少的多通道噴煤嘴(火力集中,靈活可調(diào));且窯頭和窯罩又加強(qiáng)了密閉和隔熱,因此,出窯熟料溫度可高達(dá)1400℃,入窯二次風(fēng)溫可高達(dá)1200℃,從而造成系統(tǒng)內(nèi)過渡帶、燒成帶、冷卻帶及窯門罩、冷卻機(jī)高溫區(qū)以及燃燒器外側(cè)等部位的工作溫度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)窯。因此:
  a 燒成帶正火點(diǎn)可使用直接結(jié)合鎂鉻磚、特種鎂磚、鎂鐵尖晶石磚或白云石磚;
  b 正火點(diǎn)前后兩側(cè),視設(shè)備、操作和原燃料情況,可采用與正火點(diǎn)相同的磚或普通鎂鉻磚。最近開發(fā)的可掛窯皮的硅莫磚也正在向燒成帶的末端發(fā)展;
  c 過渡帶則主要使用鎂鋁尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚、富鉻鎂磚或含鋯增韌白云石磚。近年開發(fā)的鋁質(zhì)磚---硅莫磚、特別是增加了紅柱石的硅莫紅磚,熱震穩(wěn)定性有了很大提高,在過渡帶取得了很好的效果,而且不掛窯皮的品種可有效防止后結(jié)圈;
  d 窯卸料口內(nèi)襯是大型窯窯襯中最薄弱環(huán)節(jié)之一,新窯或規(guī)則的窯上可用碳化硅磚、硅莫磚、硅莫紅磚、尖晶石磚或直接結(jié)合鎂鉻磚。對窯口溫度較低的窯,可使用熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的高鋁磚或磷酸鹽結(jié)合高鋁磚;若窯口變形時則可用剛玉質(zhì)或鋼纖維增強(qiáng)剛玉質(zhì)澆注料或低水泥型高鋁質(zhì)澆注料。

  2 把好進(jìn)貨質(zhì)量關(guān)和窯襯施工質(zhì)量關(guān)
  2.1 耐火材料的重要性不言而喻,性價效益比差別很大,寧肯多花點(diǎn)錢也一定要買好產(chǎn)品,少停幾次窯就什么錢都有了。好的產(chǎn)品首先要選好供貨廠,看一個耐火材料生產(chǎn)廠怎么樣,主要應(yīng)關(guān)注能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的三個條件:
  a 是否有高純度、高品位的原料;
  b 是否具有高壓力的成型裝備;
  c 是否具備高溫度的煅燒條件。
  2.2 要嚴(yán)格遵守“水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程”中的相關(guān)要求,選購耐火材料時,應(yīng)要求供貨商提供產(chǎn)品質(zhì)量擔(dān)保書,并應(yīng)取樣送有關(guān)權(quán)威監(jiān)測部門復(fù)檢;嚴(yán)格進(jìn)廠驗(yàn)貨,以杜絕假冒偽劣產(chǎn)品進(jìn)廠。對查出的不合格品嚴(yán)禁入庫,磚庫內(nèi)不得有任何不合格磚;
  2.3 由于磚對窯的生產(chǎn)影響很大,各廠的使用條件不盡相同,對磚的要求也不會一樣,所以一般不要輕易的更換供貨商。如果必須更換,對新開發(fā)的供貨商,第一批磚最好試用,而且量不要太大,以免給雙方造成大的損失。對試用磚,最好不設(shè)預(yù)付款,達(dá)到試用期后一次付清,寧肯磚價高一些;
  2.4 對施工質(zhì)量亦要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督,以確保窯襯的耐火性、密封性、隔熱性、整體性、耐久性。重點(diǎn)應(yīng)對耐火泥的配制、磚縫和膨脹縫處理等一系列技術(shù)問題嚴(yán)格把關(guān)。首先,更換窯襯前要編制施工方案,按砌筑要求在窯內(nèi)劃出縱向和橫向控制線;其次,每天召開有關(guān)負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)會,及時解決施工中出現(xiàn)的問題;第三是實(shí)行項(xiàng)目負(fù)責(zé)制,設(shè)立專人跟班監(jiān)督;最后,要求砌筑選用耐火磚不得缺角少棱。
  2.5 把好出庫關(guān),這是大多數(shù)廠容易忽略的問題。耐火材料對保存和搬運(yùn)有嚴(yán)格的要求,各廠的儲運(yùn)條件又參差不齊,在砌筑前必須進(jìn)行嚴(yán)格的再檢驗(yàn),嚴(yán)防破損、掉角、裂紋、受潮的磚入窯。對查出的不合格磚,要當(dāng)場銷毀,更不得回庫存放,以免再次混入窯內(nèi)。

  3 準(zhǔn)確把握局部挖補(bǔ)與整段更換窯襯的界限
  兩者界定的一般原則為:掉磚處周圍的厚度不低于新磚的60%,且掉磚周圍磚的實(shí)際使用時間不長、未受過惡劣條件的折騰、結(jié)構(gòu)未發(fā)生裂縫和排列錯亂現(xiàn)象,這時可采用挖補(bǔ)的方法,否則就需要進(jìn)行整段更換。
  正確的判斷,不僅可以降低窯襯消耗,縮短停窯時間,而且可提高窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。需要強(qiáng)調(diào)的是,換轉(zhuǎn)就像切除癌瘤一樣,寧肯過之不可不及,不要舍不得,以防反復(fù)停窯挖補(bǔ)。

  4 堅(jiān)持合理的烘窯升溫制度
  窯襯砌筑好后還須妥善烘烤,烘烤時升溫不能過快,以免產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致磚襯開裂、剝落。
  由于耐火磚的品種較多,根據(jù)實(shí)踐及文獻(xiàn)介紹,使用B型磚時,因磚數(shù)量較多,對磚襯膨脹的補(bǔ)償量較大,按0.5℃/min~1℃/min區(qū)段內(nèi)的升溫制度烘烤時,磚襯內(nèi)壓應(yīng)力總是低于磚的強(qiáng)度,非常安全。因此,預(yù)分解窯一般都選擇B型磚作為窯襯。
  有些廠家更換窯襯后急于投料生產(chǎn),常采用6~8h的快速烘窯制度,加之缺乏必要的措施來保護(hù)窯體和窯襯的安全,導(dǎo)致窯體及窯襯不必要的損壞。尤其直接結(jié)合鎂鉻磚對6~8h的快速烘窯不適應(yīng),應(yīng)注意。
  窯襯烘烤必須連續(xù)進(jìn)行,直至完成且要做到“慢升溫,不回頭”。為此烘烤前必須對系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動試車,還要確保供電。此外,停窯時窯襯的冷卻制度亦對未更換磚的使用壽命有很大影響,因此停窯不換磚時必須慢冷以保窯襯安全。對于大型預(yù)分解窯,在停窯時可用輔助傳動進(jìn)行慢轉(zhuǎn)窯,扣風(fēng),并在24h后方可打開窯門進(jìn)行快速冷卻。
  值得注意的是,有些新建的水泥廠,由于各種原因在窯砌完磚后遲遲不具備點(diǎn)火投料條件,特別對濕砌的磚、對雨季砌的磚,對燒成帶的堿性磚是非常不利的,最好安排一次針對窯內(nèi)堿性磚的烘干,一般將窯尾溫度控制在150~200℃烘24h即可,以避免堿性磚的受潮。
  如果窯內(nèi)濕汽較大,烘窯時一定要注意定期轉(zhuǎn)窯,以免水汽在窯筒體內(nèi)壁凝結(jié),沿筒體內(nèi)壁下流對下部的磚造成浸蝕。這在一些廠時有發(fā)生,磚的表現(xiàn)為蝕溝現(xiàn)象,即某一角度范圍的磚表現(xiàn)出明顯的損失加重。

  5 窯皮的粘掛及保護(hù)
  燒成帶及其兩側(cè)過渡帶磚襯上窯皮的穩(wěn)定與否,是影響耐火磚襯使用壽命的決定性條件。
  新磚砌好,按正常升溫制度達(dá)投料溫度后,即可進(jìn)行投料。第一層窯皮的形成就是從物料進(jìn)入燒成帶及前后過渡帶時開始,必須嚴(yán)格控制熟料結(jié)粒細(xì)小均齊,配料合理;耐火磚熱面層中應(yīng)形成少量熔體(俗稱:出汗),使熟料與磚面牢固地粘結(jié)。粘結(jié)后,磚襯表面層溫度降低,熔體量減少,粘度增大,粘結(jié)層與磚襯面間粘結(jié)力就越大;而熟料繼續(xù)粘到新粘結(jié)的熟料上,使窯皮不斷加厚,直至窯皮過厚時,窯皮表面溫度過高而造成該處熟料中熔體含量過多且粘度小,熟料不能再相互粘結(jié)為止。
  第一層窯皮粘掛的質(zhì)量優(yōu)劣對延長窯襯壽命有重要的作用。
  窯皮實(shí)質(zhì)上就是窯料的流量和成分。窯正常運(yùn)行時,入窯燃料的質(zhì)和量及其燃燒性狀,以及耐火磚在高溫下的性態(tài)等是不斷變化的。因此為了掛好窯皮且保護(hù)好窯皮,必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施:
  a 砌完磚必須進(jìn)行窯內(nèi)清理;投料后應(yīng)嚴(yán)格保證系統(tǒng)溫度及燒成帶溫度,使第一批窯料和該處耐火磚同時處于良好的掛窯皮狀態(tài)。掛窯皮時喂料量按正常量的60~80% 投料;
  b 由于掛好第一層窯皮是非常重要的,確切的說,掛好窯皮比掛高質(zhì)量的窯皮更重要,尤其重要的是在初始投料后不得跑黃料。
  掛窯皮期間按正常的配料方案比較好,不用專門配制生料。有些公司為了掛高質(zhì)量的窯皮,專門配制高KH的窯皮料,實(shí)際上對一條新投產(chǎn)的窯來講,由于各種不確定因素很多,很難保證窯況達(dá)到最佳狀態(tài),高KH容易跑黃料,即使隨后掛上了窯皮,也會有很多空洞窯皮,好心會做成壞事;
  c 開窯前要嚴(yán)格檢查燃燒控制系統(tǒng)、噴嘴結(jié)構(gòu)和位置及火焰形狀,并使之保持正常。預(yù)分解窯掛窯皮時間一般有一天就夠了。

  6 減少停窯次數(shù),提高預(yù)分解窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率
  所謂:“機(jī)怕開,電怕停,耐火磚最怕開開停?!薄?BR>  由于頻繁的非計(jì)劃開停窯,往往是緊急止料停窯,會造成襯磚熱面迅速冷卻,收縮過快,磚內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞應(yīng)力,應(yīng)力隨多次停窯頻繁作用于磚內(nèi),導(dǎo)致其過早開裂損壞;再次開窯時,磚熱面層往往隨窯皮剝落,還使窯襯磚位扭曲,降低窯襯使用壽命。那么,如何減少開停窯次數(shù)呢?
  6.1 對生產(chǎn)者來講:
  a 首先設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)要穩(wěn)定,這是前提;
  b 第二煤和料的質(zhì)要穩(wěn),這是基礎(chǔ);
  c 第三煤和料的量要穩(wěn),這是責(zé)任。
  6.2對操作者來講:
  “預(yù)打小慢車,防止大變動”。關(guān)鍵在一個預(yù)字,只有預(yù)想預(yù)料預(yù)計(jì),才能預(yù)見,才能做到預(yù)調(diào)和預(yù)處理;只有預(yù)調(diào)和預(yù)處理,才能防止大波動和大事故;只有杜絕大波動和大事故,才能防止大變動。
  6.3正確的選擇和使用火咀(燃燒器):
  對水泥廠生產(chǎn)熟料來講,火咀就是我們手中的槍,能否有一個好槍、能否把好槍用好直接關(guān)系到戰(zhàn)斗的勝負(fù)。鑒于篇幅所限,這里不展開討論,只是強(qiáng)調(diào)一下火咀的重要性,不要企圖在火咀上省錢,哪是要吃虧的。[Page]

  六、垃圾處理及代用燃料對水泥窯耐火材料的影響

  水泥窯用于處理垃圾,在配料合適的情況下,主要是有害成分的帶入,這不但對燒成工藝和熟料質(zhì)量形成有害影響,對耐火材料也會加重剝蝕,這一點(diǎn)要引起足夠的重視。
  水泥窯采用或部分采用代用燃料,同樣存在上述危害,同時還影響到火焰的強(qiáng)度、力度和形狀,進(jìn)而影響到窯內(nèi)各帶的分布、影響到熟料質(zhì)量、影響到耐火材料的使用。根據(jù)歐洲一些廠家的使用經(jīng)驗(yàn),需要注意以下幾點(diǎn)變化,這些變化都對耐火材料構(gòu)成了傷害:

  1 帶入的SO4-離子、CI-離子、R2O等有害成分的提高,即影響熟料強(qiáng)度,又會加重窯尾系統(tǒng)的結(jié)皮堵塞和窯內(nèi)的結(jié)圈現(xiàn)象;

  2 有害成分的提高會增大液相量、降低液相粘度,造成窯皮的不穩(wěn)定,窯皮的反復(fù)掛掉導(dǎo)致磚的頻繁熱震,加劇了有害成分對磚的滲透、被滲透部分的強(qiáng)度下降,最終剝落掉。對原料中MgO含量高的廠家影響更大;

  3 代用燃料的燃盡時間一般較長,不充分的燃燒會增加CO,加重結(jié)皮、結(jié)圈、結(jié)蛋和黃心料的產(chǎn)生。燃盡時間長導(dǎo)致火焰長、燒成帶變長。通常燒成帶長度是窯徑的8倍左右,替代燃料可能使燒成帶加長到窯徑的9~10倍;

  4 替代燃料也遵循磨得越細(xì)燃盡時間越短、著火點(diǎn)越低的規(guī)律。德國某廠的經(jīng)驗(yàn),當(dāng)揮發(fā)份在30%左右時,90um篩余需控制到20%左右;

  5 不同的代用燃料具有不同的燃燒特性,一般不宜混合使用?;旌鲜褂萌紵匦圆顒e大的代用燃料,會出現(xiàn)幾段窯皮的現(xiàn)象;

  6 堿性磚比非堿性磚更耐堿浸蝕,也可回避CaO對非堿性磚內(nèi)AL-、Si- 的交代置換。

  七、天瑞水泥窯的耐火磚配置

  1 5000t/d線:
  天瑞水泥的5000t/d線,窯的規(guī)格為∮4.8×72m,冷卻帶、燒成帶、過渡帶的使用周期基本上達(dá)到一年以上,分解帶能達(dá)到3年以上。
  具體配磚方案如下:
  a 冷卻帶:約3m的硅莫紅Ⅰ磚;
  b 燒成帶:約30m的鎂鐵尖晶石磚;
  c 過渡帶:約15m的硅莫紅Ⅰ磚;
  d 分解帶:約24m的硅莫紅Ⅱ磚、或硅莫磚、或低氣孔莫來石磚。

  2 12000t/d線:
  天瑞水泥的12000t/d線,是目前世界上最大的生產(chǎn)線,窯的規(guī)格為∮6.2×92m ,2009年投產(chǎn),配磚方案還不太成熟,僅供參考。磚的使用周期除冷卻帶在3~4個月外,其他部位也只有一年多點(diǎn)。
  和其他公司的萬噸線一樣,耐火磚的薄弱部位在窯口,損壞形式主要是被擠碎。為了解決這一難題,天瑞的12000噸線在設(shè)計(jì)時,還專門采取了冷卻帶縮徑(∮6.2→∮6.0)措施,企圖靠縮徑過度段(長1.76m)來抵擋后部磚的推力,應(yīng)該說有一定效果,但還沒有徹底解決問題。
  具體配磚方案如下:(從窯頭往后排)
  0.790m 澆注料;
  9.360m 大連奧鎂公司的 AL-R2鎂鋁尖晶石磚;
  24.000m大連奧鎂公司的 AL-ZC鎂鐵尖晶石磚;
  26.000m大連奧鎂公司的 AL-R2鎂鋁尖晶石磚;
  31.000m 鄭州華威公司的 抗剝落高鋁磚;
  0.850m 澆注料。


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