技術(shù) | 三次風(fēng)管掉耐火磚的原因及對策
水泥窯在使用第三代篦冷機(jī)時,以5000t/d為例,三次風(fēng)管直徑一般為3.3 m,耐火材料內(nèi)襯厚度為:115 mm硅酸鈣板為保溫層,114 mm耐堿磚為工作層,使用壽命能達(dá)到2年以上,基本能滿足生產(chǎn)需求。
但使用進(jìn)口伯利休斯第四代篦冷機(jī)以后,某公司新投產(chǎn)的多臺回轉(zhuǎn)窯三次風(fēng)管耐火材料使用周期都達(dá)不到設(shè)計周期2年,最短時間運(yùn)行1月就出現(xiàn)三次風(fēng)管耐火磚垮塌現(xiàn)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
伯利休斯第四代篦冷機(jī)的特點就是熱回收效率高,直接導(dǎo)致入窯二次風(fēng)溫和入管三次風(fēng)溫都較傳統(tǒng)窯要高出200 ℃左右,管內(nèi)瞬間氣流溫度最高可達(dá)1 300 ℃,由于高溫?zé)釕?yīng)力,造成風(fēng)管內(nèi)整體磚頂部下沉,停窯后隨著冷窯時間的延長,耐火磚下沉現(xiàn)象加重或垮落?,F(xiàn)場部分現(xiàn)象見圖1、圖2。
從火磚熱面不難看出,火磚工作面受到高溫?zé)釕?yīng)力和堿侵蝕的共同作用,表面已經(jīng)脆化,燒流痕跡已開始深入磚體內(nèi)部,對磚體理化性能指標(biāo)造成了極大的破壞,系引發(fā)磚襯跨落的潛在因素之一。此現(xiàn)象說明風(fēng)管內(nèi)高強(qiáng)耐堿磚的配置方案已經(jīng)不適應(yīng)配套四代篦冷機(jī)使用,應(yīng)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(shù)見表1。

5000t/d燒成系統(tǒng)三次風(fēng)管直徑為3.3 m,耐火材料內(nèi)襯厚度為:115 mm硅酸鈣板,114 mm耐堿磚。由于窯系統(tǒng)工況是波動的,若三次風(fēng)溫度為1 200 ℃或800 ℃之間波動。
則整環(huán)耐堿磚在1 200 ℃的膨脹量為:
∏×(3 300-230)×0.8%=77 mm
(因為耐火泥在高溫中已經(jīng)燒結(jié)在耐堿磚上,所以在計算過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%=48 mm
冷卻檢修時,耐堿磚收縮,上半環(huán)磚會下沉;若重新升溫,已經(jīng)下沉的耐堿磚不會向上升,只有向兩旁延伸,每次冷卻后升溫過程,耐火磚都向兩側(cè)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(fù)合磚,取消雙層結(jié)構(gòu)(見圖4)。

目前三次風(fēng)管用磚為高強(qiáng)耐堿磚,但實際使用溫度達(dá)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(shè)計,整體結(jié)構(gòu)致密性低,穩(wěn)定性差,若出現(xiàn)局部小面積損壞,會迅速破壞隔熱層,進(jìn)而引起大面積損壞。三次風(fēng)管除膨脹節(jié)、擋磚圈、彎頭及塔架內(nèi)的三次風(fēng)管外均使用1450型復(fù)合磚。
(2)適當(dāng)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8 mm,其剛度不夠,變形嚴(yán)重,造成安裝困難,會對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。同時目前耐火材料設(shè)計致密性低,當(dāng)局部損壞使熱氣體接觸到殼體時,使殼體發(fā)生變形,因此將三次風(fēng)管的壁厚增加到10 mm~12 mm。
(3)設(shè)計時增加三次風(fēng)管封口磚。由于現(xiàn)在三次風(fēng)管只有兩種主磚,沒有封口磚,因此封口操作比較困難,有時在沒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(shè)計時增加兩種封口磚。
改進(jìn)后三次風(fēng)管徑向結(jié)構(gòu)見圖4,圖5為底部采用復(fù)合磚的照片。

3 結(jié)束語
以上技改方案,經(jīng)過十多臺回轉(zhuǎn)窯(包括三臺12000t/d)實際使用驗證,三次風(fēng)管使用壽命都達(dá)到2年以上,徹底避免了因三次風(fēng)管內(nèi)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(zhuǎn)窯兩年內(nèi)停窯一次的損失,即每臺窯至少可減少一次停窯30萬元直接損失和增加30 000 t熟料產(chǎn)量,同時也防止了因三次風(fēng)管燒穿而發(fā)生重大安全事故。
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