賈華平:環(huán)保長效需用好水泥窯耐火材料

中國水泥網信息中心 · 2011-03-24 00:00 留言

天瑞集團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告

  眾所周知,水泥窯是水泥廠生產的心臟,保護這個心臟得以安全運行的是耐火材料,而水泥窯耐火材料的短板是回轉窯內的耐火磚。

  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,保護設備安全,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)程中關于使用的要點摘編如下,并將作者的一些看法和資料奉上,供有關技術人員和操作員參考。

  一、《水泥回轉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,仍然是國內水泥窯用耐火材料的最高、最新、最具權威性、也是唯一的規(guī)程,其中包含了研究院所、制造廠家、使用單位的寶貴經驗,也隱含有他們的慘痛教訓?,F在,原國家建筑材料工業(yè)局已經取消,該規(guī)程也不再具有強制性,但建議水泥廠的有關人員最好嚴格執(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費甚至更大損失的準備。】

  1 窯襯堿性磚的熱膨脹系數最大,熱穩(wěn)定性差,又用于窯內溫度最高部位,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,可適當加快升溫速度:
  20~300℃區(qū)段,可加快至240~300℃/h;
  300~800℃關鍵段,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。

  按此制度總結烘烤時間如下:

生產線規(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 預熱器烘烤:
  2.1 對水硬性澆注料,為了解決附著水和化學結合水,24小時內不得烘烤;
  2.2 對含澆注料層在內的復合襯里,烘烤時間應達到1星期;
  2.3 對只使用澆注料的襯里,其具體升溫制度應如下:

溫度區(qū)段

升溫速度

需用時間

累計時間

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,應按烘窯制度轉窯,力求燒成帶內磚各處溫度均勻,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。應在停窯后用輔助傳動間隙轉窯,并停高溫風機且關閉閥門,維持最小負壓(例如在排風機處為30mmH2O),經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,冷卻時間可以適當縮短,停窯時立即關閉高溫風機閥門,使高溫風機保持空轉,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機冷窯(抽風快冷)。達到窯皮及窯料變黑,大致需要5~8h不等。

  6 掛窯皮及保護窯皮:
  在正常窯皮保護下,堿性磚表面溫度由無窯皮的1400℃左右降到600℃左右,磚內溫度梯度顯著平緩,顯著地抑制了滲入變質的破壞作用,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;
  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 窯運行穩(wěn)定,開停次數極少。
  6.2正常掛窯皮:
  堅持用與煅燒熟料一樣的正常溫度掛窯皮,嚴格控制掛窯皮期間的熟料質量,升重正常,既不出黃料和生料,也不產生大量大塊和大量拳頭大小的料球,保持熟料顆粒細小均齊。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,必要時可適當減少喂料量。
  6.3保護好窯皮:
  要經常觀察控制、嚴密監(jiān)視胴體表面溫度,發(fā)現窯皮蝕薄、筒體溫度升高,要及時補掛,補掛時也可適當減少喂料量,且不考核補掛的班產量。窯皮是回轉窯的命根子,保護窯皮就是在保護生命,補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就是保護窯皮!
  6.4從設備上講,窯胴體表面溫度不應超過370℃(瞬時不大于400℃)。
  如掌握失當,一旦超過了這一溫度,應及早采取降溫措施,窯溫在正常煅燒范圍內偏低控制,適當減料,加緊補掛窯皮。[Page]

  二、建立一些基本觀念

  1 一般來講,在掛窯皮期間產量都比較低,但這不能理解為產量低有利于掛窯皮,而是低窯速有利于掛窯皮。減產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,停窯能壓補就是這個道理。注意:停窯壓補在操作中是嚴禁行為)。
  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,便進一步的降低窯速和投料量,結果還是掛不上窯皮,這關鍵就是投料量的降低幅度大于了窯速的降低幅度,導致窯內填充率過低所致,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,這與導熱系數有關,另外還要考慮磚的熱面溫度與窯胴體的溫度差值,實際上是磚的膨脹量與窯胴體的膨脹量相適應的問題。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,把自己的經驗到處推廣。
  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!
  關于恒溫時間的控制,多數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。應以窯筒體高溫段的溫升速度為判斷標準,當溫升速度快時就應該繼續(xù)恒溫一段時間,而當溫升速度已經很慢時就可以停止恒溫了,沒必要再浪費時間。

  3 大窯內火焰溫度可達1700℃以上,若無窯皮保護,耐火磚極易因磚內溫差應力太大而炸裂剝落。無窯皮時, 堿性磚的熱面層的熱膨脹率很大,造成窯襯內溫差壓力可達30~70MPa,超過磚的強度,導致磚的開裂后隨窯皮而剝落。
  同時,耐火磚直接暴露在窯內,磚的表層溫度有可能超過了他的耐火度,導致磚的表層強度大幅度下降,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??膳碌模?00mm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。
  窯皮的導熱系數為1.163W/mk,而堿性磚的導熱系數為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。實際上,窯體淋水雖然能很快的補掛窯皮,但這種窯皮并不結實,好掛也好掉。
  窯體吹風也是這個道理,只不過是比淋水危害小點罷了。實際上只要我們平時注意保護窯皮并及時補掛窯皮,這種窯皮比通過吹風淋水強掛的窯皮要好得多。實際上,取消了吹風淋水這個拐棍,增加了操作員平時注意補掛窯皮的責任,更能減少窯皮脫落造成的風險。所以,有的公司近幾年新建的分解窯,干脆不再設置窯筒體冷卻風機。

  5 窯升溫的幾個關鍵:
  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合鎂鉻磚,因為磚內熔體的出現使磚內已經發(fā)生了一定的軟化,形成了一定的應力松弛現象,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。應該注意的是,目前國內生產的白云石磚還不盡滿意。

  6 關于磚的熱工監(jiān)控基準有:
  6.1 以磚的熱面溫度為控制基準;
  6.2 以距燒成帶中心10m處的筒掃溫度為控制基準;
  6.3 以窯尾煙室廢氣溫度為控制基準。
  應該說三種方法均屬可行,但由于受現場條件所限,國內廠家多以窯尾煙室廢氣溫度為控制基準。由于窯尾煙室廢氣溫度受窯內通風、煤粉質量、火咀調節(jié)導致的火焰長短不同的影響,其和磚的熱面溫度的相關性較差,這一點應該給以充分考慮。[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。
  點火后2h,現場轉1800;
  點火后3h,現場轉1800;
  以后每隔0.5h,現場轉1200;
  點火21h后,每20min現場轉1200;
  點火23h后,每15min現場轉1200;
  點火27h后,每10min現場轉1200;
  點火第28~29h,連續(xù)轉窯1h;
  之后根據系統(tǒng)情況開始投料。
  該廠窯為ф4.2×68m,設計能力為3200t/d。初始投料量設定為滿負荷的35%,與之對應的投料量為70t/h。當投料量加到80~100t/h時,分解爐點火投入運行。

  2 正常停窯:
  2.1 每隔半小時減料30t/h,并相應減少分解爐油量。當喂料量減至100t/h時,分解爐止火;
  2.2 分解爐止火后,30min~1h內可停止喂料;
  2.3 止料后,應根據窯尾和燒成帶的溫度及時調節(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致垮窯皮;
  2.4 止料后,熟料量逐漸減少,在此過程中要適當調節(jié)冷卻機風量、篦床速度,當熟料不多時,一般先將第二段和第三段除最后1臺外的風機停掉;
  2.5 止料后,當窯內物料基本倒空,窯頭可止火,進入冷窯階段。

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

  四、有關窯襯的主要損壞機理

  一般將預分解窯窯內分為4個帶,即分解帶、過渡帶、燒成帶和冷卻帶。四帶中,燒成帶窯襯最為關鍵,目前國內外在預分解窯燒成帶主要采用堿性磚。
  熱、機械和化學3種因素構成了窯襯內的應力并導致其破壞。隨窯型、操作及窯襯在窯內位置的不同,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、過熱、熱震、熱疲勞、擠壓和磨刷。但這8種因素對窯內不同帶磚襯的破壞作用各有不同,現就這8種因素損壞堿性磚的機理分別作一簡述。

  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。其中滲入變質層中的C2S和C4AF會強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氣孔,使該部分磚層致密化和脆化;加之熱應力和機械應力雙重作用,導致磚極易開裂剝落。因C2S、C4AF在550℃以上即開始形成,而預分解窯入窯物料溫度已達800℃~860℃,因此熟料熔體滲入貫穿于整個預分解窯內,即熟料熔體對預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:
  預分解窯內,堿性硫酸鹽和氯化物等組分揮發(fā)凝聚,反復循環(huán),導致生料中這些組分的富集。由生產實踐,窯尾最熱級預熱器中生料的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。當熱物料進入窯筒體后部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-機械應力綜合作用下開裂剝落。因預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:
  當窯內熱工制度不穩(wěn)時,易產生還原火焰或存在不完全燃燒,使鎂鉻磚內的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散 能力比Fe3+強得多,這又進一步加劇了體積收縮效應,從而使磚內產生孔洞、結構弱化、強度下降。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反復發(fā)生,磚便產生化學疲勞。這一過程主要發(fā)生在無窯皮保護的鎂鉻磚帶。

  4 過熱:
  當窯熱負荷過高,使磚面長時間失去窯皮的保護時,熱面層基質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:
  當窯運轉不正常或窯皮不穩(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(甚至高達上千度),而使磚內產生很大的熱應力。此外,窯的頻繁開停使磚內頻繁產生交變熱應力。當熱應力一旦超出磚襯的結構強度時,磚就突然開裂,并沿其結構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:
  窯運轉中,當磚襯沒入料層下,其表面溫度降低,而當磚襯暴露于火焰中,則其表面溫度升高。窯每轉一周,磚襯表面溫度升降幅度可達150℃~230℃,影響深度15mm~20mm。如預分解窯轉速為3r/min,這種周期性溫度升降每月達130000次之多。這種溫度升降多次重復導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:
  回轉窯運轉時,窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機械應力的綜合作用。其中,窯的轉動、窯筒體的橢圓度和窯皮垮落,使磚受到動力學負荷;磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹,使磚承受靜力學負荷。此外,襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對運動,以及擋料圈和窯體上的焊縫等,均會使磚襯承受各種機械應力作用。當所有這些應力之和超過了磚的結構強度時,磚就開裂損壞。該現象發(fā)生于預分解窯整個窯襯內。

  8 磨損:
  預分解窯窯口卸料區(qū)沒有窯皮保護,而熟料和大塊窯皮又較硬,會對該部位的磚襯,產生較嚴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分解窯,使用了熱回收效率在60%以上的高效冷卻機以及燃燒充分且一次風比例較少的多通道噴煤嘴(火力集中,靈活可調);且窯頭和窯罩又加強了密閉和隔熱,因此,出窯熟料溫度可高達1400℃,入窯二次風溫可高達1200℃,從而造成系統(tǒng)內過渡帶、燒成帶、冷卻帶及窯門罩、冷卻機高溫區(qū)以及燃燒器外側等部位的工作溫度遠高于傳統(tǒng)窯。因此:
  a 燒成帶正火點可使用直接結合鎂鉻磚、特種鎂磚、鎂鐵尖晶石磚或白云石磚;
  b 正火點前后兩側,視設備、操作和原燃料情況,可采用與正火點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圈;
  d 窯卸料口內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合高鋁磚;若窯口變形時則可用剛玉質或鋼纖維增強剛玉質澆注料或低水泥型高鋁質澆注料。

  2 把好進貨質量關和窯襯施工質量關
  2.1 耐火材料的重要性不言而喻,性價效益比差別很大,寧肯多花點錢也一定要買好產品,少停幾次窯就什么錢都有了。好的產品首先要選好供貨廠,看一個耐火材料生產廠怎么樣,主要應關注能生產優(yōu)質產品的三個條件:
  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 要嚴格遵守“水泥回轉窯用耐火材料使用規(guī)程”中的相關要求,選購耐火材料時,應要求供貨商提供產品質量擔保書,并應取樣送有關權威監(jiān)測部門復檢;嚴格進廠驗貨,以杜絕假冒偽劣產品進廠。對查出的不合格品嚴禁入庫,磚庫內不得有任何不合格磚;
  2.3 由于磚對窯的生產影響很大,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,最好不設預付款,達到試用期后一次付清,寧肯磚價高一些;
  2.4 對施工質量亦要進行嚴格的監(jiān)督,以確保窯襯的耐火性、密封性、隔熱性、整體性、耐久性。重點應對耐火泥的配制、磚縫和膨脹縫處理等一系列技術問題嚴格把關。首先,更換窯襯前要編制施工方案,按砌筑要求在窯內劃出縱向和橫向控制線;其次,每天召開有關負責人協調會,及時解決施工中出現的問題;第三是實行項目負責制,設立專人跟班監(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,這是大多數廠容易忽略的問題。耐火材料對保存和搬運有嚴格的要求,各廠的儲運條件又參差不齊,在砌筑前必須進行嚴格的再檢驗,嚴防破損、掉角、裂紋、受潮的磚入窯。對查出的不合格磚,要當場銷毀,更不得回庫存放,以免再次混入窯內。

  3 準確把握局部挖補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%,且掉磚周圍磚的實際使用時間不長、未受過惡劣條件的折騰、結構未發(fā)生裂縫和排列錯亂現象,這時可采用挖補的方法,否則就需要進行整段更換。
  正確的判斷,不僅可以降低窯襯消耗,縮短停窯時間,而且可提高窯的運轉率。需要強調的是,換轉就像切除癌瘤一樣,寧肯過之不可不及,不要舍不得,以防反復停窯挖補。

  4 堅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,以免產生過大的熱應力而導致磚襯開裂、剝落。
  由于耐火磚的品種較多,根據實踐及文獻介紹,使用B型磚時,因磚數量較多,對磚襯膨脹的補償量較大,按0.5℃/min~1℃/min區(qū)段內的升溫制度烘烤時,磚襯內壓應力總是低于磚的強度,非常安全。因此,預分解窯一般都選擇B型磚作為窯襯。
  有些廠家更換窯襯后急于投料生產,常采用6~8h的快速烘窯制度,加之缺乏必要的措施來保護窯體和窯襯的安全,導致窯體及窯襯不必要的損壞。尤其直接結合鎂鉻磚對6~8h的快速烘窯不適應,應注意。
  窯襯烘烤必須連續(xù)進行,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)設備聯動試車,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。對于大型預分解窯,在停窯時可用輔助傳動進行慢轉窯,扣風,并在24h后方可打開窯門進行快速冷卻。
  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。
  如果窯內濕汽較大,烘窯時一定要注意定期轉窯,以免水汽在窯筒體內壁凝結,沿筒體內壁下流對下部的磚造成浸蝕。這在一些廠時有發(fā)生,磚的表現為蝕溝現象,即某一角度范圍的磚表現出明顯的損失加重。

  5 窯皮的粘掛及保護
  燒成帶及其兩側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,按正常升溫制度達投料溫度后,即可進行投料。第一層窯皮的形成就是從物料進入燒成帶及前后過渡帶時開始,必須嚴格控制熟料結粒細小均齊,配料合理;耐火磚熱面層中應形成少量熔體(俗稱:出汗),使熟料與磚面牢固地粘結。粘結后,磚襯表面層溫度降低,熔體量減少,粘度增大,粘結層與磚襯面間粘結力就越大;而熟料繼續(xù)粘到新粘結的熟料上,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為止。
  第一層窯皮粘掛的質量優(yōu)劣對延長窯襯壽命有重要的作用。
  窯皮實質上就是窯料的流量和成分。窯正常運行時,入窯燃料的質和量及其燃燒性狀,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好窯皮,必須采取相應的保護措施:
  a 砌完磚必須進行窯內清理;投料后應嚴格保證系統(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量的窯皮,專門配制高KH的窯皮料,實際上對一條新投產的窯來講,由于各種不確定因素很多,很難保證窯況達到最佳狀態(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 開窯前要嚴格檢查燃燒控制系統(tǒng)、噴嘴結構和位置及火焰形狀,并使之保持正常。預分解窯掛窯皮時間一般有一天就夠了。

  6 減少停窯次數,提高預分解窯的運轉率
  所謂:“機怕開,電怕停,耐火磚最怕開開停?!?。
  由于頻繁的非計劃開停窯,往往是緊急止料停窯,會造成襯磚熱面迅速冷卻,收縮過快,磚內產生嚴重的破壞應力,應力隨多次停窯頻繁作用于磚內,導致其過早開裂損壞;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呢?
  6.1 對生產者來講:
  a 首先設備運轉要穩(wěn)定,這是前提;
  b 第二煤和料的質要穩(wěn),這是基礎;
  c 第三煤和料的量要穩(wěn),這是責任。
  6.2對操作者來講:
  “預打小慢車,防止大變動”。關鍵在一個預字,只有預想預料預計,才能預見,才能做到預調和預處理;只有預調和預處理,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系到戰(zhàn)斗的勝負。鑒于篇幅所限,這里不展開討論,只是強調一下火咀的重要性,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量形成有害影響,對耐火材料也會加重剝蝕,這一點要引起足夠的重視。
  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度、力度和形狀,進而影響到窯內各帶的分布、影響到熟料質量、影響到耐火材料的使用。根據歐洲一些廠家的使用經驗,需要注意以下幾點變化,這些變化都對耐火材料構成了傷害:

  1 帶入的SO4-離子、CI-離子、R2O等有害成分的提高,即影響熟料強度,又會加重窯尾系統(tǒng)的結皮堵塞和窯內的結圈現象;

  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,窯皮的反復掛掉導致磚的頻繁熱震,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,加重結皮、結圈、結蛋和黃心料的產生。燃盡時間長導致火焰長、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燃盡時間越短、著火點越低的規(guī)律。德國某廠的經驗,當揮發(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,會出現幾段窯皮的現象;

  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到一年以上,分解帶能達到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線,窯的規(guī)格為∮6.2×92m ,2009年投產,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。
  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噸線在設計時,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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