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產(chǎn)品知識

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水泥回轉窯三次風(fēng)管砌筑硅酸鈣板,耐火磚掉磚如何解決?

三次風(fēng)管是預分解窯熟料燒成系統中重要組成部分,主要作用是連接冷卻機與預分解系統的熱風(fēng)通道,它在燒成系統中起到風(fēng)量、熱量和物流的平衡作用,其功能調節在燒成系統高產(chǎn)穩產(chǎn)中起到關(guān)鍵作用。

水泥窯在使用第三代篦冷機時(shí),以5000t/d為例,三次風(fēng)管直徑一般為3.3m,耐火材料內襯厚度為:115mm硅酸鈣板為保溫層,114mm耐堿磚為工作層,使用壽命能達到2年以上,基本能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。


但使用進(jìn)口第四代篦冷機以后,某公司新投產(chǎn)的多臺回轉窯三次風(fēng)管耐火材料使用周期都達不到設計周期2年,最短時(shí)間運行1月就出現三次風(fēng)管耐火磚垮塌現象。本文就水泥窯三次風(fēng)管耐火磚垮塌原因及對策進(jìn)行論述。


1 三次風(fēng)管耐火磚垮塌的原因分析


第四代篦冷機的特點(diǎn)就是熱回收效率高,直接導致入窯二次風(fēng)溫和入管三次風(fēng)溫都較傳統窯要高出200℃左右,管內瞬間氣流溫度最高可達1300℃,由于高溫熱應力,造成風(fēng)管內整體磚頂部下沉,停窯后隨著(zhù)冷窯時(shí)間的延長(cháng),耐火磚下沉現象加重或垮落?,F場(chǎng)部分現象見(jiàn)圖1、圖2。




火磚熱面不難看出,火磚工作面受到高溫熱應力和堿侵蝕的共同作用,表面已經(jīng)脆化,燒流痕跡已開(kāi)始深入磚體內部,對耐火磚體理化性能指標造成了極大的破壞,系引發(fā)耐火磚襯跨落的潛在因素之一。此現象說(shuō)明風(fēng)管內高強耐堿磚的配置方案已經(jīng)不適應配套四代篦冷機使用,應考慮用高荷軟和高致密材料予以替代。


耐堿磚的技術(shù)參數見(jiàn)表1。



5000t/d燒成系統三次風(fēng)管直徑為3.3m,耐火材料內襯厚度為:115mm硅酸鈣板,114mm耐堿磚。由于窯系統工況是波動(dòng)的,若三次風(fēng)溫度為1200℃或800℃之間波動(dòng)。

則整環(huán)耐堿磚在1200℃的膨脹量為:

∏×(3 300-230)×0.8%=77mm


(因為耐火泥在高溫中已經(jīng)燒結在耐堿磚上,所以在計算過(guò)程中只考慮磚的膨脹量。)

整環(huán)耐堿磚在800℃的膨脹量為:

∏×(3 300-230)×0.5%=48mm


冷卻檢修時(shí),耐堿磚收縮,上半環(huán)磚會(huì )下沉;若重新升溫,已經(jīng)下沉的耐堿磚不會(huì )向上升,只有向兩旁延伸,每次冷卻后升溫過(guò)程,耐火磚都向兩側延伸整環(huán)磚的膨脹量,直到殼體變形,磚垮塌。如圖3所示。



2 對策


(1) 提高三次風(fēng)管耐火磚質(zhì)量檔次,下半部分采用1450型復合磚,取消雙層結構(見(jiàn)圖4)。



目前三次風(fēng)管用磚為高強耐堿磚,但實(shí)際使用溫度達1100℃,已近耐火磚荷軟溫度,由于三次風(fēng)管工藝狀況是風(fēng)速較高、飛沙較大,再加上溫度高,目前雙層設計,整體結構致密性低,穩定性差,若出現局部小面積損壞,會(huì )迅速破壞隔熱層,進(jìn)而引起大面積損壞。三次風(fēng)管除膨脹節、擋磚圈、彎頭及塔架內的三次風(fēng)管外均使用1450型復合磚。


(2)適當提高三次風(fēng)管殼體壁厚,增加三次風(fēng)管剛度,減少熱態(tài)下三次風(fēng)管的變形。若三次風(fēng)管殼體厚度小于8mm,其剛度不夠,變形嚴重,造成安裝困難,會(huì )對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。同時(shí)目前耐火材料設計致密性低,當局部損壞使熱氣體接觸到殼體時(shí),使殼體發(fā)生變形,因此將三次風(fēng)管的壁厚增加到10mm~12mm。


(3)設計時(shí)增加三次風(fēng)管封口磚。由于現在三次風(fēng)管只有兩種主磚,沒(méi)有封口磚,因此封口操作比較困難,有時(shí)在沒(méi)有辦法的情況下采用多加鐵板、人工加工封口磚,影響了砌筑質(zhì)量,因此設計時(shí)增加兩種封口磚。


改進(jìn)后三次風(fēng)管徑向結構見(jiàn)圖4,圖5為底部采用復合磚的照片。


3 結束語(yǔ)


以上技改方案,經(jīng)過(guò)十多臺回轉窯(包括三臺12000t/d)實(shí)際使用驗證,三次風(fēng)管使用壽命都達到2年以上,徹底避免了因三次風(fēng)管內襯不配套造成停窯搶修的情況發(fā)生,最低可以避免每臺回轉窯兩年內停窯一次的損失,即每臺窯至少可減少一次停窯30萬(wàn)元直接損失和增加30 000t熟料產(chǎn)量,同時(shí)也防止了因三次風(fēng)管燒穿而發(fā)生重大安全事故。


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