水泥窯過渡帶耐火磚的損壞機(jī)理及解決方案
在水泥窯中,過渡帶是指從窯頭計(jì)算5D到7D(D為窯徑,單位為米)的位置(上過渡帶)和窯口到0.6D的位置(下過渡帶),該部位窯襯使用過程中承受來自各方面的腐蝕及壓力,導(dǎo)致耐火材料壽命通常低于燒成帶40%,究其原因,歸納為以下幾種:
一、損壞機(jī)理
高溫?fù)p害
放熱反應(yīng)主要發(fā)生在上過渡帶,此處物料溫度為1000℃~1300℃,氣體溫度為1400℃~1600℃,窯襯直接暴露在高溫環(huán)境下。
2、化學(xué)侵蝕
在高溫作用下,K2O,SO?、KCL等揮發(fā)性組分直接對(duì)耐火磚表面侵蝕、滲入,使耐火材料熱端逐漸變性、剝落、影響壽命。
機(jī)械應(yīng)力
①傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速為1r/min,而NSP窯轉(zhuǎn)速可高達(dá)3-4r/min,窯每旋轉(zhuǎn)一周,筒體的曲率都會(huì)發(fā)生周而復(fù)始的改變,耐火材料內(nèi)襯將不可避免地受到窯體周期性擠壓力以及磚圈內(nèi)部中平衡應(yīng)力的作用,在疲勞載荷反作用下發(fā)生損壞。
②隨著水泥窯產(chǎn)量設(shè)計(jì)越來越大,窯徑也越來越大。窯徑逐漸變大之后使耐火磚的熱端設(shè)計(jì)必須變寬,冷熱端的距離必須加長,磚的自重增加,迫使磚與磚的接觸面之間所受的力必須更大,才能保證整環(huán)磚的穩(wěn)定性,所以,對(duì)耐火磚的抗壓強(qiáng)度要求也越來越高。
③二檔輪帶一般都處在上過渡帶,由于筒體變形和筒體與輪帶膨脹量不匹配,使磚受到的擠壓力和剪切力增大。
4、由于煤粉粒度不夠細(xì),水分偏高,導(dǎo)致煤粉后燃,大量煤粉在上過渡帶燃燒,使此處溫度過高,同時(shí),噴煤管內(nèi)外風(fēng)調(diào)整不當(dāng),送煤風(fēng)機(jī)風(fēng)壓過大、二次風(fēng)溫過低等使煤粉燃燒速度低于煤粉顆粒在窯內(nèi)的前進(jìn)速度也是導(dǎo)致煤粉后燃的原因。
5、部分廠在使用無煙煤過程中,為提高燃燒速度,往往將無煙煤粉磨得很細(xì),出現(xiàn)超細(xì)粉,超細(xì)粉在窯口燃燒迅速,使窯口溫度偏高,縮短下過渡帶使用壽命。
6、上下過渡帶偶爾都會(huì)結(jié)窯皮,但很快會(huì)脫落,每脫落一次,都會(huì)將耐火磚剝離一層,如此循環(huán),使耐火磚很快變薄。
二、解決方案
1、為減少化學(xué)侵蝕,必須提高原材料的品位和純度。從源頭著手,減少生料中有害化學(xué)成分的含量。
2、使用優(yōu)質(zhì)燃煤,降低硫及其他有害成分含量。
3、調(diào)整合適的輪帶間隙,在窯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,定期測(cè)量滑移量(窯每轉(zhuǎn)一周,輪帶和筒體的相對(duì)位移)。
S理論≦Δμ/π
S實(shí)際≦Δμ/2.6
S理論——為輪帶理論間隙,單位mm
S實(shí)際——為輪帶實(shí)際間隙,單位mm
例如:φ4.8m回轉(zhuǎn)窯,當(dāng)Δμ=26mm時(shí),S理論≦Δμ/π=26/3.14=8.28mm
S實(shí)際≦Δμ/2.6 =26/2.6=10mm
具體控制指標(biāo)根據(jù)窯徑不同,請(qǐng)參閱相關(guān)資料。
優(yōu)化工藝制度,嚴(yán)格控制原燃材料的各項(xiàng)工藝指標(biāo)及生產(chǎn)過程當(dāng)中,風(fēng)、煤、料的匹配。
對(duì)于生產(chǎn)中一些不可抗拒、人為無法控制的現(xiàn)象,只能通過改變窯襯材質(zhì)來嘗試。目前,過渡帶使用最多的品種為硅莫磚,硅莫紅、鎂鋁尖晶石等,可選用聲譽(yù)較好的企業(yè)購進(jìn)此類產(chǎn)品。
嘗試使用新型材料,鄭州瑞泰耐火科技有限公司生產(chǎn)的低導(dǎo)熱多層復(fù)合莫來石磚,憑借其獨(dú)特的三層復(fù)合設(shè)計(jì),不僅使其綜合密度低至2.3g/cm3,而且綜合導(dǎo)熱系數(shù)(1.7~1.9W/m·K,1000℃)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅莫磚,筒體溫度均比比原用硅莫磚低60-90度,使用一年以后,磚厚仍然在13~15cm,且比使用硅莫磚節(jié)約標(biāo)煤達(dá)到1100噸,直接節(jié)約成本30萬左右,另外由于自重減輕,所帶來的電能的節(jié)省也相當(dāng)可觀。目前已經(jīng)在南方水泥、冀東水泥、華潤水泥、華新水泥、北方水泥、中聯(lián)水泥、西南水泥、葛洲壩水泥、福建水泥、祁連山水泥、賽馬水泥等國內(nèi)大型水泥企業(yè)80多條水泥窯使用,節(jié)能效果明顯,使用周期穩(wěn)定。
總之,每一條水泥窯都是一個(gè)不同的系統(tǒng),找出它問題產(chǎn)生的原因并解決之,有時(shí)需要多方配合,才能起到事半功倍的效果。
編輯:陳宗勤
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