影響耐火澆注料使用壽命的因素與改進方法
當今新型幹法水(shuǐ)泥生(shēng)産技(jì)術(shù)迅猛發展,窯内磚耗相(xiàng)對較高(gāo)的燒成帶和過渡帶使用耐火磚壽命得到(dào)了顯著提高(gāo),國(guó)内新近投産的先進企業(yè),該區域窯磚使用周期一(yī)般都在10~12個(gè)月(yuè),回轉窯總體磚耗降低(dī)到(dào)0.6kg/t熟料左右。
影響耐火澆注料使用壽命的因素與改進方法
相(xiàng)比而言,回轉窯前窯口澆注料使用情況仍舊(jiù)不太理想,全年(nián)總要搶修或者檢修兩到(dào)三次,甚至需要整體更換窯口筒體段節和護闆。窯口澆注料壽命與窯磚使用周期始終不能(néng)同步,極大地限制了窯綜合運轉率的進一(yī)步提高(gāo),無形中也增加了單位熟料消耗的耐火材料成本及其相(xiàng)關經濟技(jì)術(shù)指标。水(shuǐ)泥熟料煅燒工(gōng)藝過程中,前窯口處于極為(wèi)特殊的異形部位,又(yòu)是亞快速的轉動設備,承受著(zhe)高(gāo)溫、高(gāo)磨損侵蝕、高(gāo)冷熱交替頻率等工(gōng)況的綜合作用,因此是生(shēng)産中始終重點關注和維護的部位。主要淺析影響壽命的各種因素并提出有效的改進措施。
1、窯口工(gōng)況特性
預分解窯前窯口部位,約有1400℃左右的出窯熟料對澆注料有強烈的磨蝕性和堿侵蝕,入窯二次風溫在900~1200℃之間進行無規律地變化,并攜帶有大量的顆粒型窯灰沖刷。以3.5~4.7r/min的亞快速轉動,具有較強的機(jī)械剪切應力,裸露于高(gāo)溫下(xià)的窯口護闆熱膨脹,對澆注料産生(shēng)強大的擠壓破壞應力,1600~1700℃的窯頭火焰對其産生(shēng)較強的熱輻射。窯口筒體橢圓度變形,加大了澆注料脫離窯體的可能(néng)性。窯口澆注料在生(shēng)産中還(hái)要經受頻繁故障開(kāi)停窯的急冷急熱沖擊。
2影響窯口澆注料壽命的主要因素
2.1窯頭壓力控制的影響
在對窯頭用風及其壓力控制已進行了必要的分析,窯頭壓力大小(xiǎo)表征了窯爐内用風與入窯頭罩熱風量之間的平衡情況。一(yī)般增大窯尾高(gāo)溫風機(jī)的排風量,窯頭負壓增大,反之則減小(xiǎo)。采用篦冷機(jī)的生(shēng)産線,在窯尾高(gāo)溫風機(jī)風量相(xiàng)對固定的情況下(xià),關小(xiǎo)窯頭餘風風機(jī)風量,或者增加篦冷機(jī)各室冷卻風量,都會(huì)導緻窯頭形成正壓。
窯頭正壓的危害主要表現在:首先,正壓即表明窯頭罩内風量過剩、窯尾高(gāo)溫風機(jī)排風量不足或窯系統通(tōng)風欠佳,促使風速高(gāo)、含細粒熟料的過剩熱煙(yān)氣從(cóng)窯頭各個(gè)縫隙直往外冒出,窯口筒體外表面受高(gāo)溫熱氣燒蝕變形,進而導熱至内側筒體及其錨固釘受熱脫焊、膨脹,導緻澆注料炸裂脫落;其次,由于熱氣流飛(fēi)出,窯口筒體低(dī)壓冷卻風機(jī)鼓入的冷風難以對其産生(shēng)有效的冷卻保護作用,窯頭密封圈被磨損及燒損;再次,正壓使窯門(mén)燒損和窯頭罩内襯磨刷加劇,需要經常維修處理,甚至将窯頭罩燒垮塌;另外,正壓帶來較為(wèi)惡劣的作業(yè)環境,窯頭無法看(kàn)火,燒損附近的設備,污染環境。
如前所述,窯頭壓力受兩頭排風量大小(xiǎo)的影響。在特定的生(shēng)産線,窯爐通(tōng)風量是相(xiàng)對确定的,出窯高(gāo)溫熟料也必須得到(dào)必要的冷卻。這也就(jiù)是說系統設計配套時,窯頭餘風風機(jī)能(néng)力不能(néng)過小(xiǎo),否則剩餘的冷卻風量無處可排。我公司二号、三号窯都暴露出了此缺陷,窯頭餘風風機(jī)能(néng)力偏小(xiǎo)。一(yī)般設計中餘風風機(jī)的風量應達到(dào)窯尾高(gāo)溫風機(jī)的80%以上(shàng),如果餘風溫度較低(dī),工(gōng)況下(xià)排風量較少時,餘風風機(jī)也可适當選小(xiǎo)。
2.2窯系統綜合運轉率的影響
運轉率表征了生(shēng)産是否正常,操作是否精細與穩定,故障開(kāi)停機(jī)次數多(duō)少等一(yī)系列問題。一(yī)般情況下(xià),運轉率超過82%才算(suàn)基本正常;達到(dào)90%以上(shàng)算(suàn)正常生(shēng)産,說明生(shēng)産線故障停機(jī)情況較少。預分解窯生(shēng)産線耐火材料開(kāi)停窯,尤其窯口澆注料是開(kāi)停窯的受害部位,窯連續運轉率越高(gāo),壽命越長(cháng)。一(yī)旦出現預熱器(qì)堵塞等異常故障,窯口内襯表面溫度将在10多(duō)小(xiǎo)時内從(cóng)1400℃左右降低(dī)到(dào)100~200℃,故障排除後,又(yòu)急劇升溫到(dào)正常溫度,如此強烈的冷熱交替反複進行,澆注體高(gāo)溫組織結構遭到(dào)破壞,易炸裂剝落,會(huì)對使用壽命産生(shēng)極大的影響。
2.3窯口護闆結構形式的影響
窯口結構一(yī)般由筒體、護闆和澆注料組成。設置窯口護闆的主要目的,就(jiù)是為(wèi)了有效地保護普通(tōng)鋼制作的窯口筒體段節,免受高(gāo)溫熱煙(yān)氣燒損變形,兩者由2~5顆螺栓連接固定在一(yī)起,使之形成整體。護闆則需要靠澆注料來降低(dī)工(gōng)作溫度及磨蝕,保證高(gāo)溫下(xià)保持良好的結構穩定性。澆注料為(wèi)工(gōng)作層,窯體振動、護闆松動、筒體燒變形等三個(gè)方面是澆注料結構破壞的重要因素。窯體振動會(huì)使澆注料與窯筒體和扒釘脫離,扒釘拉力減弱,造成澆注料整體結構強度降低(dī),局部斷裂脫落。護闆松動和筒體燒變形往往同時出現,主要原因是窯口外筒體及其連接固定螺栓被高(gāo)溫熱氣流侵蝕膨脹,向外成喇叭型,導緻護闆和筒體間産生(shēng)間隙而松動,護闆上(shàng)方的澆注料也跟著(zhe)分塊斷裂。另外,窯口護闆端面與窯頭罩直牆的相(xiàng)對位置也較為(wèi)關鍵,窯口端面應縮在直牆澆注料裡(lǐ)面100~200mm,以避免來自(zì)篦冷機(jī)的含塵熱煙(yān)氣燒損沖刷。
2.4澆注料材質及施工(gōng)技(jì)術(shù)質量的影響
如前所述,前窯口工(gōng)況較為(wèi)特殊,一(yī)般的澆注料難以承受,材料應具備足夠的耐溫性能(néng)、機(jī)械強度、耐磨蝕性、熱震穩定性和耐堿性。當前國(guó)内生(shēng)産窯口澆注料的廠家較多(duō),魚龍混雜(zá),報(bào)出的噸價格在2000~7000元之間不等,壽命基本上(shàng)也跟價位呈線性關系。
施工(gōng)質量控制問題較多(duō)。錨固釘結構不合理,分叉處采用對頭焊接,高(gāo)溫下(xià)易燒融;扒釘為(wèi)單角,焊接點較少,不易焊牢,且易損傷底部彎頭;扒釘布局不科學,盲區多(duō),特别是護闆和擋磚圈上(shàng)方澆注料拉不住。澆注時對膨脹縫留設的重要性認識不夠,實際施工(gōng)中留設過少或不留,形成澆注料爆裂。不制模,直接在周向六點位置施工(gōng),澆注體密實度差。攪拌不規範,幹料未充分拌勻就(jiù)加水(shuǐ),考慮施工(gōng)便捷,加水(shuǐ)量過多(duō)。攪拌和制模施工(gōng)銜接不力,攪拌好的澆注料不能(néng)及時被使用。澆注振打不均勻,久振或重振現象突出。養護時間短,急于點火投入生(shēng)産。
3、技(jì)術(shù)措施
3.1優化設計窯口結構
窯口結構重新設計。整套護闆數量24塊保持不變,每塊護闆由原來的單塊固定改為(wèi)箱體組合型,即由内護闆和外箱體組成,窯筒體處于兩者之間,用沉頭螺栓連為(wèi)整體,外箱體内填充澆注料以保護固定螺栓和筒體不受高(gāo)溫燒損變形。應該說,保護好了固定螺栓和筒體,也就(jiù)等于保護了窯口結構的牢固性,可使澆注料免受過多(duō)的機(jī)械外力影響。
窯口護闆冷卻罩重新設計,與護闆外箱體連為(wèi)一(yī)體,鼓入的冷風充分冷卻護闆及筒體後再排入大氣中,同時也防止冷風流入窯内而增加熱耗,降低(dī)二次風溫;冷卻風由周向12個(gè)風口均布鼓入,改善整體冷卻效果。
窯口下(xià)方直牆澆注料厚度适當增厚,保證窯口端面在不影響熟料落入篦冷機(jī)的前提下(xià)縮在直牆裡(lǐ)面,避免窯口直接受篦冷機(jī)高(gāo)溫熱煙(yān)氣沖刷及燒損。
3.2施工(gōng)技(jì)術(shù)方案完善與改進
(1)窯口澆注厚度由200mm提高(gāo)為(wèi)260mm,使澆注料厚度超過耐火磚50mm左右,窯口護闆上(shàng)方澆注料有效厚度從(cóng)150mm增加到(dào)了200mm~220mm,增強抗耐磨性。
(2)錨固釘結構由單角焊接成形改進為(wèi)雙角冷彎成波浪狀,焊接面由“-”變為(wèi)“U”,徹底解決了焊接造成的質量問題;合理控制扒釘布局,交錯(cuò)立體布置,特别是護闆與護闆之間、護闆與筒體之間,以及擋磚圈上(shàng)方等關鍵薄弱部位進行重點設置,提高(gāo)整體拉力;特定公司高(gāo)級焊工(gōng)焊窯口扒釘,多(duō)點焊接牢固,且派專人檢查确認。
(3)澆注料施工(gōng)時采取多(duō)次架模澆注,嚴格在周向七點至九點位置施工(gōng)。
(4)專人負責攪拌,現用現拌,幹混均勻,嚴格稱量加水(shuǐ),水(shuǐ)分控制在低(dī)範圍内。
(5)膨脹縫留設按澆注料線膨脹變化率仔細核算(suàn),并結合實踐經驗而定,所有扒釘都纏繞黑(hēi)膠布來補償其膨脹空間。
(6)材質由高(gāo)性能(néng)澆注料改為(wèi)高(gāo)強莫來石澆注料,提高(gāo)耐磨性和耐高(gāo)溫性能(néng)。
(7)改變檢修思路(lù),每次檢修時,窯磚砌築好前5m後暫停作業(yè),優先施工(gōng)前窯口澆注料,盡可能(néng)地延長(cháng)養護時間。
3.3改進通(tōng)風系統,确保窯頭微負壓
(1)提高(gāo)窯尾通(tōng)風能(néng)力。下(xià)料斜坡整體沿原斜坡平行方向下(xià)落200mm,斜坡耐火材料總厚度由245mm(100mm鈣闆+145mm耐火磚)調整為(wèi)150mm,取消了100mm厚的矽酸鈣闆,全部采用高(gāo)強高(gāo)鋁質耐火澆注料。斜坡及其進料舌頭澆注料整體設計,為(wèi)确保拱頂到(dào)斜坡垂直距離盡可能(néng)增大,斜坡分三個(gè)傾斜角度平緩過渡入窯,上(shàng)段50°維持不變,中段以兩頭保證150mm襯厚為(wèi)控制基準,實際傾斜角度大約42.5°,下(xià)段即1000mm左右長(cháng)的入料舌頭約以33°的傾斜角度入窯,相(xiàng)應地把入料舌頭端面總襯厚由300mm減為(wèi)200mm,以增大傾斜度,取消了入料舌頭端面原有約150mm長(cháng)的水(shuǐ)平過渡段。窯尾拱頂長(cháng)度被縮短,拱頂與煙(yān)室之間的連接設計成50°左右的倒角,基本同斜坡平行,減薄耐火襯厚度,以進一(yī)步加大拱頂斷面。
(2)餘風處理系統改進。針對餘風處理能(néng)力偏小(xiǎo)的實際情況,在風機(jī)能(néng)力不變的情況下(xià)作相(xiàng)應改進:擴大餘風冷卻塔,冷卻風管比原來增加一(yī)倍,減小(xiǎo)了風速及阻力,降低(dī)風溫;篦冷機(jī)與冷卻塔之間增設一(yī)個(gè)大沉降室,收集餘風攜帶的窯灰顆粒,同時增加自(zì)然散熱量,進一(yī)步降低(dī)餘風風溫及含塵量。改進後,餘風風溫及含塵濃度大幅度降低(dī),玻纖袋收塵器(qì)阻力減小(xiǎo),餘風風機(jī)處理工(gōng)況風量能(néng)力得到(dào)提高(gāo),基本滿足了生(shēng)産要求。
4、改進效果分析
經過全方位優化改進後,窯口澆注料使用壽命實現了質的飛(fēi)躍,更換周期不但滿足了窯磚檢修的需要,甚至明顯超過了窯磚壽命,避免了檢修時廢舊(jiù)澆注料難拆除的被動局面。
找耐火材料網認為(wèi),窯口運行狀況事(shì)關整個(gè)生(shēng)産線的命運,在生(shēng)産中所處的地位非同一(yī)般,從(cóng)選材施工(gōng)到(dào)使用維護都應慎之又(yòu)慎,每一(yī)個(gè)細節都必須受控,才能(néng)使生(shēng)産進入良性循環。