随著(zhe)新型幹法窯的(de)快(kuài)速發展,窯型越來(lái)越多(duō)樣化(huà),窯的(de)規格及能力也(yě)越來(lái)越大(dà),同時(shí)伴随著(zhe)原料燃越來(lái)越緊張,用(yòng)在窯上的(de)原燃材料也(yě)越來(lái)越多(duō)樣化(huà),這(zhè)些條件的(de)變化(huà),都會引起對(duì)窯襯的(de)影(yǐng)響。作爲一名技術人(rén)員(yuán),我們不僅僅對(duì)砌築要有不斷的(de)創新,同時(shí)對(duì)耐火材料的(de)性能、發展,及使用(yòng)要有一個(gè)全方面的(de)研究。
一、 耐火磚的(de)砌築
1、 膨脹縫的(de)重要性
膨脹縫的(de)留設是爲了(le)減少因磚的(de)熱(rè)膨脹和(hé)窯筒體橢圓度造成的(de)應力。
我國水(shuǐ)泥窯的(de)耐火材料使用(yòng)及砌築方法,主要有受兩個(gè)大(dà)公司的(de)影(yǐng)響,一是雷法公司,一是悟而發公司。這(zhè)兩家公司在堿性磚的(de)徑向縫中用(yòng)1mm厚的(de)鋼闆或紙闆,或用(yòng)火泥。許多(duō)公司由于膨脹縫的(de)留設不當,對(duì)點火升溫後再冷(lěng)卻的(de)窯襯往往造成不當的(de)影(yǐng)響,主要表現在擋磚圈部位,因爲磚縫留的(de)過大(dà),窯筒體的(de)膨脹量一定,在窯冷(lěng)卻時(shí)往往出現問題。
2008年在厄瓜多(duō)爾,此公司的(de)配磚是燒成帶用(yòng)36米的(de)鎂鋁尖晶石磚,該設計也(yě)是在36米的(de)尖晶石磚後是第二檔擋磚圈,但由于砌築時(shí)業主堅持不把環向面的(de)紙闆取掉,結果在點火生産10天後大(dà)修,進入窯内檢查時(shí)發現36米鎂鋁尖晶石磚到擋磚圈有一寬40mm的(de)收縮縫。原因很簡單,就是36米磚有180環,每環當中有一個(gè)厚度爲1.5mm的(de)紙闆,紙闆同火泥不同,在點火升溫後紙闆被燒掉,磚與磚之間就有了(le)大(dà)的(de)間隙,當窯冷(lěng)卻時(shí)磚随著(zhe)冷(lěng)卻收縮,磚之間的(de)縫大(dà)于筒體的(de)收縮,就有了(le)大(dà)的(de)無磚地帶——大(dà)的(de)收縮縫。解決辦法,隻能是拆掉4到5環,把收縮縫去除掉。這(zhè)就提醒工藝人(rén)員(yuán),在配磚時(shí)不僅僅要考慮各帶的(de)用(yòng)磚情況,還(hái)要想到砌築時(shí)所配磚的(de)長(cháng)度,要與窯筒體的(de)膨脹量相近。
2、 擋磚圈的(de)位置
回轉窯是斜度爲3——4%的(de)旋轉鋼筒,包括窯皮在内的(de)沉重窯襯在窯中形成向前窯口的(de)巨大(dà)推力。窯口護鐵一方面是保護窯口,另一方面就是護住耐火材料不掉下(xià)來(lái)。僅僅依靠窯口護鐵不足以承受沉重窯襯的(de)巨大(dà)推力,再加上爲更換磚方便所以設置幾道擋磚圈。在設置擋磚圈時(shí),也(yě)要注意幾點,一在燒成帶和(hé)過渡帶不要設擋圈。因爲在此區(qū)設置時(shí)不利于窯皮的(de)穩定。二,低溫區(qū)内有擋磚圈時(shí),要注意擋磚圈與最近的(de)輪帶或是大(dà)傳動齒圈中心線至少保持5米距離,以防内外應力的(de)影(yǐng)響,使該區(qū)的(de)磚過早的(de)受應力而被損壞。三,擋磚圈的(de)形狀。不是任意來(lái)焊一道圈就行,朱磚圈的(de)結構也(yě)很重要。首先擋磚圈不能是連續一個(gè)整圈,中間最少要斷開4到5處,每處要留有3——4mm的(de)間隙,簡單的(de)說就是減少因擋磚圈而産生的(de)應力。
3、 砌築中的(de)創新
根據窯的(de)變形,大(dà)膽采用(yòng)新技術新方法。在##公司,該公司窯筒體變形大(dà),經常出現掉磚情況,經過驗研決定采用(yòng)江西東方科力公司生産的(de)DK-1#高(gāo)溫膠泥,此産品不需加熱(rè)自行固化(huà),常溫下(xià)就有6MPa的(de)抗壓強度。其可(kě)以代替火泥砌築,可(kě)将所用(yòng)被膠結耐火磚“焊”成爲一體,相當于現場(chǎng)燒制出的(de)整塊異形磚。在大(dà)膽使用(yòng)這(zhè)種新材料後,13月(yuè)後該公司反饋信息,燒成帶磚用(yòng)到15mm時(shí)磚也(yě)不會掉,大(dà)修拆磚時(shí),磚是相互膠結在一起的(de),是被一片片拆下(xià)來(lái)的(de)。鑒于此膠泥的(de)特點,我們開創了(le)不少新的(de)有效的(de)使用(yòng)方法。此膠泥還(hái)可(kě)用(yòng)于掉磚時(shí)的(de)熱(rè)補,掉磚量不大(dà),隻有一兩塊是,可(kě)以把該處的(de)磚清理(lǐ)幹淨,然後找一同種磚,将磚搗碎成骨料,與膠泥相混成澆注料,用(yòng)力搗打,澆注完即可(kě)點火生産,可(kě)用(yòng)三個(gè)多(duō)月(yuè)。
二、預分(fēn)解窯耐火材料的(de)配套及使用(yòng)
在回轉窯運行使用(yòng)過程中,耐火材磚主要承受的(de)機械應力有兩種:一是窯的(de)徑向剪切應力,二是沿窯筒體方向的(de)軸向擠壓應力。徑向剪切應力主要來(lái)源于回轉窯運行中産生的(de)機械形變。窯筒體會發生橢圓變形,筒體中心線不再是一條直線;另一方面,在支撐輪帶附近區(qū)域,窯筒體會發生最大(dà)的(de)橢圓變形,用(yòng)測試議(yì)對(duì)運轉中的(de)窯筒體進行連續測量可(kě)發現筒體的(de)水(shuǐ)平直徑與垂直直徑之間相對(duì)差值可(kě)達0.3‰,在較舊(jiù)的(de)窯上甚至可(kě)達0.6‰~0.7‰。橢窯徑加大(dà),窯速加快(kuài),窯筒體這(zhè)種周期性的(de)受壓作用(yòng)加劇,耐火磚将承受更大(dà)的(de)徑向剪切應力破壞,燒成帶及上過渡帶是徑向剪切應力最大(dà)的(de)部位。軸向擠壓應力的(de)産生主要有兩個(gè)方面。一是因窯内物(wù)料在窯運轉時(shí)從窯尾向窯頭方向運動,窯内的(de)耐火磚在運動物(wù)料的(de)推力及磚自身重力的(de)軸箱向分(fēn)力的(de)共同作用(yòng)下(xià)有向窯頭方向移動的(de)趨勢;二是耐火磚受熱(rè)後産生的(de)膨脹力。耐火磚在1400~1450℃時(shí)的(de)膨脹系數在1.4‰~1.6‰,常用(yòng)每塊磚長(cháng)爲198mm,測膨脹量爲2.8~3.2mm.。如果在烘窯時(shí)升溫速度太快(kuài),窯筒體膨脹速度相對(duì)磚而言較慢(màn),就會限制耐火磚的(de)進一步膨脹便會産生很大(dà)的(de)應力,甚至導緻磚的(de)爆裂。窯内這(zhè)種惡劣的(de)工況環境要求耐火磚必須有足夠的(de)機械強度,同時(shí),在窯磚砌築時(shí)合理(lǐ)地預留好膨脹縫也(yě)可(kě)以很好地緩解這(zhè)兩種應力的(de)破壞。熱(rè)應力破壞:測試結果表明(míng),窯轉一圈中窯襯表面溫度變化(huà)達400℃以上,由此産生的(de)熱(rè)應力是耐火磚損壞的(de)主要原因之一。随水(shuǐ)泥工業大(dà)型化(huà)的(de)發展趨勢,窯外分(fēn)解窯的(de)窯徑增大(dà)(10
000t/d生産線窯徑達到6m),窯的(de)産量随窯徑增加呈3次方增加,容積産量提高(gāo)到傳統窯的(de)3倍以上,達到5t/(m3.d)。這(zhè)不僅使機械應力加大(dà)爲增加,窯内熱(rè)力強度大(dà)幅度提高(gāo),耐火磚所受的(de)單位熱(rè)負荷也(yě)增加,熱(rè)應力破壞作用(yòng)加劇。此外,窯速也(yě)加快(kuài)(3~4r/min),使窯襯所受的(de)周期性溫差的(de)頻(pín)率也(yě)大(dà)爲增加,這(zhè)就要求耐火磚具有更好的(de)熱(rè)震穩定性。化(huà)學侵蝕作用(yòng)的(de)破壞:化(huà)學侵蝕是耐火材料損壞的(de)主要原因之一。在窯内1350~1450℃環境溫度下(xià),具有強堿性的(de)熟料會對(duì)窯襯産生強烈的(de)化(huà)學侵蝕。熟料中的(de)液相物(wù)質會與磚中的(de)鹽基性物(wù)質反應生成底熔點的(de)中間相(硫酸鹽,鉀鈉鹽等),深入磚體40~50mm深處沉積,這(zhè)會導緻磚的(de)結構變脆硬、疏松,進而容易發生剝落。克服化(huà)學侵蝕作用(yòng)破壞的(de)關鍵是阻止水(shuǐ)泥中的(de)某些成分(fēn)的(de)滲透(SiO2,CaO,kcI等)。此外,生料中的(de)有害成分(fēn)堿、氯、硫等也(yě)會對(duì)窯襯産生嚴重的(de)侵蝕破壞作用(yòng)。堿的(de)硫酸鹽和(hé)錄化(huà)物(wù)在預熱(rè)器系統揮發、凝聚、反複循環而不斷富集。通(tōng)常,同原始生料相比,最熱(rè)級旋風筒的(de)熱(rè)料中堿、氯、硫富集濃度分(fēn)别達到5倍,80~100倍,3~5倍之多(duō)耐火材料受到來(lái)自窯料和(hé)窯氣中堿化(huà)合物(wù)的(de)侵蝕,形成膨脹性礦物(wù)使其開裂剝落,發生
堿裂
破損。耐火材料的(de)合理(lǐ)使用(yòng):訂購(gòu)耐火材料時(shí)要把好耐火材料長(cháng)期安全使用(yòng)的(de)第一關,首先考慮生産廠家的(de)資質及生産加工能力,關注耐火材料質量和(hé)售後服務。訂購(gòu)耐火材料時(shí)應對(duì)供貨産品的(de)包裝運輸提出要求如沒有堅實牢固的(de)包裝,可(kě)靠的(de)運輸,極易造成損壞,直接影(yǐng)響使用(yòng)壽命。
對(duì)于有保質時(shí)效的(de)耐火材料(如一些澆注料等)應當避免長(cháng)期存放,耐火磚應注意防潮,并做(zuò)到有序堆放,避免混亂。
提高(gāo)砌築施工質量:窯襯的(de)質量是決定窯運轉周期的(de)最主要因素之一,砌築施工質量又是确保窯襯質量的(de)關鍵環節。1995年頒布試行的(de)《水(shuǐ)泥回轉窯用(yòng)耐火材料使用(yòng)規程》爲規範化(huà)施工提供了(le)依據,企業應當對(duì)築爐施工人(rén)員(yuán)進行培訓,全面學習(xí)推廣應用(yòng)《水(shuǐ)泥回轉窯用(yòng)耐火材料使用(yòng)規程》,以提高(gāo)施工人(rén)員(yuán)技術水(shuǐ)平。但由于種種原因,施工中常常存在有章(zhāng)不循的(de)現象,這(zhè)需要在加強管理(lǐ)方面做(zuò)工作。砌築施工過程中應當注意一下(xià)問題:
按要求控制加水(shuǐ)量。加水(shuǐ)量大(dà)雖然方便施工,卻極大(dà)降低了(le)澆注料的(de)強度性能。注重施工後的(de)養護。常見情況是施工施工單位爲了(le)搶進度水(shuǐ)泥企業爲了(le)搶時(shí)間早投産,幾乎很少能按要求時(shí)間對(duì)澆注料進行合理(lǐ)養護。這(zhè)勢必直接影(yǐng)響其使用(yòng)性能。澆注料施工後升溫烘烤時(shí)應充分(fēn)考慮排氣孔的(de)設置,特别是窯頭罩部位。在大(dà)部分(fēn)情況下(xià),該處無單獨烘烤過程,出窯熱(rè)熟料進入窯頭罩後溫度從400℃左右急劇升高(gāo)到1100℃左右,如未合理(lǐ)設置排氣孔,耐火材料爆裂危險極大(dà)。砌築時(shí)襯磚不能有懸空點、懸空面。大(dà)頭靠緊筒體,焊縫不平處要打磨平整,筒體變形處用(yòng)火泥墊平找正。根據磚的(de)膨脹系數留出膨脹縫。留縫過大(dà)會發生磚抽簽,甚至于掉磚事故,留縫不足會加重磚的(de)應力破壞。調整鐵闆的(de)使用(yòng)應當規範。用(yòng)量不能過多(duō),更要嚴禁大(dà)頭小頭同事調整,不能縫連加;鐵闆不應一半插入磚縫,導緻小頭縫緊,大(dà)頭縫松;夾入鐵闆時(shí)不能硬砸,不能将鐵闆鍛厚打彎損傷磚面。用(yòng)橡皮錘或木(mù)錘對(duì)磚面敲打,确保磚與磚之間切實接觸。合理(lǐ)使用(yòng)和(hé)操作,烘窯升溫操作。首先是根據耐火磚的(de)性能合理(lǐ)制定烘烤升溫曲線并嚴格控制升溫速度(通(tōng)常30~50℃/h),以有效減少熱(rè)應力對(duì)磚的(de)破壞;同時(shí),嚴格執行窯升溫盤車制度,減少窯筒體機械變形對(duì)磚造成的(de)機械應力破壞。新窯襯烘烤時(shí),在從油烘烤轉到油煤混燒時(shí)較難控制,極易造成升溫速度失控,因
然加快(kuài)而導緻熱(rè)應力破壞。
1 回轉窯的(de)砌築:
2 回轉窯的(de)砌築的(de)基本要求是:磚襯緊貼筒體體,磚與磚緊貼
3 回轉窯砌築一般均采用(yòng)環砌法,環于環之間錯縫砌築工具采用(yòng)氣壓式砌磚機砌築。
4爲了(le)保證火磚砌體與窯的(de)中心線的(de)平行,在砌築前必須在窯内放線,使用(yòng)水(shuǐ)平儀或經緯儀在窯的(de)約0度、90度.180度.270度部位劃出幾條基準線(基準線根據窯徑的(de)大(dà)少而等分(fēn)條數一般約1.5~2m),在基準線上分(fēn)别對(duì)窯的(de)長(cháng)度進行等分(fēn),作爲控制磚襯偏移的(de)控制點,以0度點作爲底部砌築的(de)基準.
5 鎖磚要采用(yòng)規定的(de)鎖磚鎖緊,大(dà)小鎖磚要與标準磚錯開,鎖磚用(yòng)的(de)鐵闆不可(kě)在一塊磚的(de)兩側同時(shí)使用(yòng),必須錯開,并且控制鋼闆用(yòng)量,同一環中盡量不超過3塊。
6 模闆的(de)制作安裝:模闆制作安裝要有足夠強度,不走形,不移位,不漏漿,幾何尺寸滿足圖紙要求,重複使用(yòng)的(de)模闆要及時(shí)清理(lǐ)、修整,模闆安裝時(shí)可(kě)以在模闆表面刷一層機油,以方便拆模爲準,不宜過多(duō)。
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嚴格控制澆注料加水(shuǐ)量,加水(shuǐ)量不得(de)超出材料說明(míng)書(shū)最高(gāo)限量,在保證流動性的(de)前提下(xià),加水(shuǐ)量易少不易多(duō),已初凝甚至結塊的(de)澆注料不得(de)倒入模框中,也(yě)不得(de)加水(shuǐ)攪拌再用(yòng)。可(kě)以采用(yòng)“抛球”試驗的(de)方法簡易地做(zuò)出含水(shuǐ)率是否合适的(de)判斷,即用(yòng)手将攪拌好的(de)澆注料團一個(gè)球,抛起用(yòng)手接住,以球不散開也(yě)不流淌爲合适。
參考施工用(yòng)水(shuǐ)量:G-14N:5.5-7%;G-16:5.5-6.5%;GC-13:6.5-7.5%;G-18:5.5-6.5%;G-16P:6-7%;氣溫較高(gāo)時(shí)可(kě)适當增加。
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澆注料攪拌:攪拌機攪拌要均勻,幹料攪拌一般爲1分(fēn)鐘(zhōng)後,加入水(shuǐ)後攪拌時(shí)間G-14N爲3分(fēn)鐘(zhōng),其它低水(shuǐ)泥澆注料約4-5分(fēn)鐘(zhōng),攪拌好的(de)澆注料必須在30分(fēn)内用(yòng)完,超過時(shí)間禁止使用(yòng),加入模闆内的(de)澆注料應立即用(yòng)振動棒分(fēn)層振實,每層高(gāo)度應≤0.3m,振動棒插入間距以0.20m爲宜,出漿爲标準,應振搗密實,不得(de)出現孔洞,但允許少量的(de)細小表面排水(shuǐ)微孔和(hé)局部不明(míng)顯麻面。
9 大(dà)面積澆注時(shí),要分(fēn)塊澆注施工,膨脹縫按照(zhào)設計圖紙要求留設,不得(de)遺 漏,且應留設在錨固件中間位置。一般隔開的(de)面積應不大(dà)于1平方米。
澆注料表面幹燥後,應立即将其暴露在露天部位的(de)澆注料蓋嚴,高(gāo)溫天氣初凝後應定期灑水(shuǐ)養護并用(yòng)塑料覆蓋,保持其表面濕潤;澆注料終凝後可(kě)拆除模闆繼續灑水(shuǐ)養護,承重模須待強度達到70%以後再拆除。
三、耐火材料的(de)發展越趨勢
1、水(shuǐ)泥生産技術的(de)進展對(duì)耐火材料的(de)需求
1.1傳統回轉窯對(duì)耐火材料的(de)需求
早期的(de)傳統回轉窯是料漿煅燒的(de)濕法窯和(hé)料粉煅燒的(de)幹法長(cháng)窯、餘熱(rè)鍋爐窯,一般配用(yòng)單筒和(hé)多(duō)筒冷(lěng)卻機。窯的(de)熱(rè)耗均在6500kJ/kg熟料以上,熟料在窯内煅燒溫度一般低于1350℃,燒成帶用(yòng)普通(tōng)高(gāo)鋁磚,其餘部份使用(yòng)粘土磚,此後,出現了(le)利用(yòng)窯尾廢氣的(de)立波爾加熱(rè)機以及配套的(de)篦冷(lěng)機,熱(rè)耗降低至5000kJ/kg熟料左右,熟料煅燒溫度超過1350℃,要求具有較高(gāo)的(de)耐火度和(hé)抗熟料化(huà)學侵蝕及抗震性能強的(de)新品種耐火磚,此時(shí),出現了(le)特種高(gāo)鋁磚、磷酸鹽磚及普通(tōng)鎂質堿性磚,這(zhè)些耐火磚滿足了(le)生産需求,還(hái)進一步提高(gāo)了(le)一般的(de)傳統窯襯料的(de)使用(yòng)周期,得(de)以廣泛推廣應用(yòng)。
1.2預熱(rè)器窯對(duì)耐火材料的(de)需求
1.2.1襯砌部位的(de)不同
傳統窯襯料主要用(yòng)在回轉窯,冷(lěng)卻筒和(hé)窯門罩,材質、磚型砌築主要按回轉設備要求考慮的(de),立波爾窯除了(le)回轉窯使用(yòng)的(de)襯磚外,增加了(le)加熱(rè)機和(hé)篦冷(lěng)機的(de)襯砌,而預熱(rè)器窯的(de)襯料隻有部分(fēn)用(yòng)在回轉窯内,大(dà)部分(fēn)用(yòng)在形狀複雜(zá)的(de)預熱(rè)器系統的(de)設備内,所需襯料的(de)材質、磚型、砌築要求與回轉窯内襯料是不同的(de)。
1.2.2窯溫及其影(yǐng)響
預熱(rè)器窯的(de)配料率值中的(de)矽酸率SM、鋁氧率IM較傳統窯高(gāo),熟料煅燒溫度高(gāo),再加上多(duō)風道燃燒器形成的(de)高(gāo)溫,使整個(gè)窯内氣流和(hé)物(wù)料溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統窯相似部位的(de)溫度,國外的(de)大(dà)型預熱(rè)器窯内熟料煅燒溫度超過1400℃,熱(rè)耗低于3500kJ/kg熟料,在此高(gāo)溫情況下(xià),熟料中的(de)鈣矽融熔物(wù)和(hé)堿硫化(huà)合物(wù)與Al2O3形成低溫共熔體,在工況苛刻的(de)窯上,幾天之内可(kě)将高(gāo)鋁質襯磚損壞,隻得(de)在窯内大(dà)量使用(yòng)堿性磚,窯内堿性磚的(de)長(cháng)度約(7~10)D。
1.2.3堿硫揮發性組分(fēn)的(de)侵蝕及影(yǐng)響、
預熱(rè)器系統内,堿硫氯等化(huà)合物(wù)組分(fēn)揮發凝聚,反複循環導緻窯料中這(zhè)些組分(fēn)的(de)富集,在系統下(xià)部的(de)預熱(rè)器、進料室、上升煙(yān)道等溫度較高(gāo)的(de)部位易結皮阻塞、幹擾正常生産。此外,襯料受堿氯硫化(huà)合物(wù)的(de)氣體和(hé)結皮物(wù)的(de)侵蝕,形成膨脹性堿裂損壞,在上述易結皮部位,采用(yòng)系列耐堿侵蝕的(de)半酸性粘土磚和(hé)耐火澆注料。
另一差别在回轉窯内,部分(fēn)富集的(de)堿氯硫化(huà)合物(wù)随窯料從預熱(rè)器進入窯内,在熟料煅燒過程中,部分(fēn)化(huà)合物(wù)揮發,侵蝕窯内未結皮的(de)襯磚,而熟料内的(de)化(huà)合物(wù)因熔融溫度較低,在高(gāo)溫煅燒部位以液相形式存在熟料内,侵蝕燒成帶和(hé)上下(xià)過濾帶的(de)襯磚,給上述部位的(de)窯内襯磚提出了(le)較高(gāo)的(de)抗堿氯硫化(huà)合物(wù)的(de)侵蝕功能的(de)需求。
1.2.4窯速的(de)影(yǐng)響
常規窯的(de)窯速爲1r/min,而預熱(rè)器窯的(de)窯速爲2r/min,窯速高(gāo),窯内火焰和(hé)窯料之間溫差對(duì)襯磚造成的(de)熱(rè)震破壞次數增大(dà),遭受的(de)軸向擠壓和(hé)向下(xià)的(de)推力增強,對(duì)襯磚的(de)強度和(hé)襯砌縫隙以及膠泥的(de)性能均提出了(le)要求。
1.2.5材質的(de)差别
預熱(rè)器窯内的(de)襯磚不論從窯溫、窯在回轉過程中造成的(de)機械應力,以及堿氯硫化(huà)合物(wù)的(de)化(huà)學侵蝕均提出了(le)比立波爾窯更高(gāo)的(de)要求,在此期間出現了(le)半直接接合鎂鉻磚、直接接合鎂鉻磚和(hé)白雲石磚等産品。此類産品耐火度高(gāo)、抗熟料和(hé)堿氯硫等化(huà)學侵蝕,抗熱(rè)震等機械性能強,挂窯皮性能優良,進一步滿足了(le)各種不同生産方式窯型的(de)需求。
1.2.6系統内不動設備結構複雜(zá)的(de)影(yǐng)響
預熱(rè)器系統内不動設備多(duō)而形狀複雜(zá),爲簡化(huà)磚型,一方面制定标準化(huà)的(de)磚型,在圓形和(hé)圓錐部位采用(yòng)配磚設計,簡化(huà)磚形數量,另一方面在形狀複雜(zá)的(de)部位使用(yòng)耐火澆注料,相應減少磚形數量,通(tōng)過上述措施,一套預熱(rè)器窯的(de)磚型數量由原來(lái)的(de)120種減少至20餘種,由于不同部位對(duì)耐火澆注料的(de)需求,促進了(le)它的(de)發展。
1.2.7節能要求
預熱(rè)器窯不動設備的(de)表面散熱(rè)面積>1m2/d.t熟料,筒體散熱(rè)損失較大(dà)。減少襯體散熱(rè)損失,不僅降低能耗,更重要的(de)是維持系統内的(de)溫度,提高(gāo)入窯物(wù)料分(fēn)解率,有利于保持窯内熱(rè)工制度正常和(hé)穩定。在此需求下(xià),出現了(le)導熱(rè)系數低,工況溫度高(gāo),容重輕的(de)硬質矽酸鈣闆隔熱(rè)材料和(hé)性能優良的(de)隔熱(rè)磚。
1.3窯外分(fēn)解窯對(duì)耐火襯料的(de)需求
70年代中期,在預熱(rè)器窯生産的(de)基礎上,出現了(le)窯外分(fēn)解窯,在窯尾預熱(rè)器系統内增設分(fēn)解爐,從冷(lěng)卻機抽熱(rè)風通(tōng)過三次風管入分(fēn)解爐内作燃燒空氣。分(fēn)解爐内燃料提供的(de)熱(rè)量供生料分(fēn)解用(yòng),煅燒熟料的(de)熱(rè)量由窯頭燃燒器提供。由于生料分(fēn)解所需的(de)熱(rè)量較熟料煅燒的(de)熱(rè)量多(duō),在生産過程中,約60%的(de)燃料由分(fēn)解爐提供,而40%的(de)燃料由窯頭燃燒器供應,因而在同一直徑的(de)窯,産量幾乎增加了(le)1倍以上,熱(rè)耗相應降低。窯外分(fēn)解窯出現後,就成爲水(shuǐ)泥生産技術發展的(de)主流,在世界各國廣爲發展。窯外分(fēn)解窯是從預熱(rè)器窯技術發展的(de),耐火材料的(de)技術要求基本和(hé)預熱(rè)器窯接近,差别在于:
(1)在相同産量的(de)情況下(xià),窯外分(fēn)解窯在燒成帶的(de)熱(rè)力強度較預熱(rè)器窯有較大(dà)程度的(de)下(xià)降,入窯物(wù)料分(fēn)解率提高(gāo),燒成帶的(de)窯皮長(cháng)度較預熱(rè)器窯有所增長(cháng),窯内同一部位使用(yòng)相同材質的(de)耐火磚,則磚的(de)使用(yòng)周期有所提高(gāo)。
(2)窯尾物(wù)料分(fēn)解率提高(gāo),窯尾廢氣溫度增加,窯料内所含的(de)堿氯硫相同的(de)情況下(xià),窯外分(fēn)解窯在預熱(rè)器系統下(xià)部設備内的(de)襯磚所遭受的(de)堿氯硫侵蝕較預熱(rè)器窯重些。
(3)窯速加快(kuài)至3r/min,對(duì)窯内襯磚的(de)熱(rè)震破壞和(hé)機械應力增大(dà)。
2窯外分(fēn)解窯生産技術的(de)進展
窯外分(fēn)解窯出現以來(lái),窯的(de)熱(rè)效率和(hé)單機生産能力大(dà)幅度提高(gāo),促進了(le)水(shuǐ)泥工業向大(dà)型化(huà)、現代化(huà)的(de)發展,與耐火材料有關的(de)主要表現在:
2.1生産能力大(dà)型化(huà)
70年代水(shuǐ)泥熟料生産線主要規模爲1000~4000t/d,80年代爲3000~5000t/d,90年代爲4000~10000t/d。世界上已投産的(de)日産5000t熟料以上規模的(de)生産線超過80條,7000t以上生産線接近30條,9000~10000t生産線爲4條,正在興建的(de)最大(dà)規格窯爲Φ6.2m×105m,日産12000t熟料生産線。
2.2先進的(de)水(shuǐ)泥熟料生産技術
2.2.1生料均化(huà)技術
生料均化(huà)技術主要包括礦山計算(suàn)機三維開采、預均化(huà)堆場(chǎng)、在線測試控制、精度高(gāo)的(de)計量秤、均化(huà)庫,确保了(le)入窯生料成分(fēn)和(hé)數量的(de)均勻,保持了(le)窯的(de)穩定生産和(hé)産品質量優良。
2.2.2熟料煅燒技術
熟料煅燒裝備由預熱(rè)器、分(fēn)解爐系統、回轉窯、篦冷(lěng)機、燃燒器等項裝備組成,主要技術進展爲:
(1)預熱(rè)器、分(fēn)解爐系統的(de)性能和(hé)效率進一步完善與提高(gāo),預熱(rè)器由4級逐步增加到6級,分(fēn)解爐能使不同性能的(de)原燃料分(fēn)解和(hé)燃燒。系統的(de)入窯物(wù)料分(fēn)解率已增至95%,窯尾廢氣溫度提高(gāo)至1200℃以上。
(2)入窯物(wù)料分(fēn)解率逐步增加,窯的(de)長(cháng)度逐步縮短,長(cháng)徑比從 >15下(xià)降到10~11,轉速從3r/min,逐漸提高(gāo)到4r/min以上,窯的(de)容積産量從2.5t熟料/m3.d,提高(gāo)至5t熟料/m3.d以上。
(3)高(gāo)效率的(de)充氣梁篦冷(lěng)機逐步取代厚層篦冷(lěng)機,熱(rè)效率從68%~70%提高(gāo)至76%以上,入窯二次風溫提高(gāo)至1200℃,入分(fēn)解爐三次風溫接近900℃。(4)多(duō)風道燃燒器廣泛應用(yòng),此類燃燒器不僅用(yòng)于燒油,更多(duō)的(de)适用(yòng)于燒煤和(hé)工業廢燃料,做(zuò)到不同燃料混燒,燃燒器火焰集中,氣溫高(gāo),還(hái)可(kě)減少NOx的(de)排放。
上述裝備組成的(de)燒成系統熱(rè)耗,70年代一般爲3350~3550kJ/kg熟料,筒體散熱(rè)損失爲450kJ/kg熟料,窯運轉率85%左右,
90年代技術先進的(de)大(dà)型窯外分(fēn)解窯6級預熱(rè)器的(de)熱(rè)耗低于2900kJ/kg熟料,筒體散裝損失低于200kJ/kg熟料,窯運轉率提高(gāo)至95%以上。
2.3生态化(huà)水(shuǐ)泥生産技術
2.3.1燃料結構的(de)變化(huà)
早期的(de)窯外分(fēn)解窯所用(yòng)的(de)燃料主要爲燃油,70年代的(de)石油危機造成燃油價格上漲,價格低的(de)燃煤逐步取代燃油。燃煤所含的(de)揮發分(fēn)、灰分(fēn)、熱(rè)值、硫含量變化(huà)較大(dà),燃燒較燃油困難,總的(de)說來(lái),在生料設計中,必須考慮燃煤灰分(fēn)沉積在窯料内作爲熟料成分(fēn),而分(fēn)解爐設計時(shí),必須考慮足夠的(de)燃燒時(shí)間,确保燃料燃燼,燃燒器設計必須考慮火焰有利于熟料煅燒。在燒煤的(de)基礎上,一些工業化(huà)國家從80年代中期開始,逐步使用(yòng)價格更爲便宜的(de)工業廢燃料,如石油焦、廢輪胎、廢機油、廢塑料及有毒有害工業廢棄物(wù)等,且愈來(lái)愈多(duō)。
2.3.2污染物(wù)排放控制
從80年代起,工業化(huà)國家在水(shuǐ)泥生産過程中,加強了(le)有害物(wù)排放的(de)控制,主要爲CO2、NOX、SOX、粉塵以及六價鉻造成的(de)水(shuǐ)污染等,上述物(wù)質的(de)排放制定了(le)嚴格的(de)控制指标,在水(shuǐ)泥熟料生産控制過程中,一些技術先進的(de)水(shuǐ)泥熟料生産線均能滿足環保控制的(de)需求.