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1、2000t/d 新型干法水泥窑窑口结构改进方案简介张育民 陕西省耀县水泥厂 (727100) 我厂 2000t/d 新型干法线于 1991 年 9 月点火试产。1994 年 7 月对窑口结构实施了改进性更换( 自行设计),现简介如下。 1 窑口筒体损坏形式、原因及对相关因素的影响 1.1 窑口筒体损坏形式 我厂 2000t/d 窑口原结构简图见图 1,1993 年 9 月停机检修时发现窑口筒体严重过热撕裂、变形外翻扩口呈“喇叭口”(见图 2);端部筒体裸露; 护板与筒体连接螺栓孔 27 处产生裂纹,占总数的 56%,纹长 50150mm;筒体(厚度 50mm)烧损量大(其中长度烧损 20mm,
2、厚度烧损 510mm);冷风套大面积烧损、撕裂、卷曲。窑口筒体失效分析表明“高温疲劳断裂、热撕裂、剥落、烧损”为其主要特征,亦是诸多失效形式综合作用的结果。 图 1 改前窑口结构 1.浇注料;2.方沉头螺栓;3. 护板;4. 档板 ;5.筒体;6.冷风套 图 2 变形窑口筒体 1.2 窑口筒体提前失效的原因 据不完全了解,我国自行设计已投产数年的几条 2000t/d 干法生产线,其窑口损坏形式基本相同,损坏原因亦大同小异,就我厂 2000t/d 生产线而言,窑口损坏原因大致如下。 (1)窑口结构的不尽合理是其使用寿命不理想的客观因素之一。主要表现在窑口筒体上第一排螺栓孔距端部距离过小(40mm
3、),易产生应力裂纹而撕裂使筒体外翻变形;采用反“丁”字型窑口护板难以实施端部浇注耐热混凝土对窑口筒体实现整体保护,且该护板规格大定位性能差;窑口筒体无反外翻扩口预防措施。 (2)相关工序不严格执行操作规程是窑口筒体急剧劣化的主观因素之一。主要表现在三方面:其一是篦冷机薄料层操作(与推荐的料层厚度 600mm 左右偏差太大,实际运行过程中有时只有 300mm 左右),冷却效果大幅度下降,不但严重影响煅烧工艺的稳定 ,而且辐射热超常使窑口筒体以及相关设备使用寿命失常。其二是窑口浇注料施工方案欠妥及施工和养护把关不严,使其早期脱落而影响窑口筒体使用寿命(如锚固件点焊出现大面积虚焊、浇注料非连续整体浇
4、注、选材配比出现偏差、养护时间过短等)。其三是系统原因使回转窑频繁点火熄火 ,倒料停窑时物料对窑口耐热衬的严重冲刷以及热平衡的不稳定对其的气蚀作用,加之有时窑口浇注料掉块、护板跌落出现的违章强制运行引发窑口筒体板材丧失性能,形成“豆腐渣”。 1.3 对相关因素的影响 窑口筒体的提前失效,无疑使一个企业或某条生产线的各项管理工作处于非计划状态(尤其是生产组织出现被动局面),具体表现在对相关工序的影响日趋尖锐,如窑口筒体失效后护板难以稳固,随着回转窑的运转护板与筒体出现微量相对位移、浇注料受到挤压冲撞以至提前脱落;窑口护板螺栓易剪切而脱落,对熟料冷却和输送等系统产生不良反应,迫使煅烧系统运行进入困
5、境。 2 窑口结构的改进 2.1 改进后的窑口结构及其优点 改进后的窑口结构(简图见图 3)主要包括以下三部分。 图 3 改后窑口结构 1.浇注料;2.方沉头螺栓;3. 护板;4. 筒体法兰( 加固圈);5.挡板;6. 筒体;7.冷风套 (1)筒体:筒体与护板连接螺栓孔加大且后移(以窑口端部为基准移至 100mm),预防应力裂纹;筒体外圈增设反外翻变形加固圈(与筒体端部平齐);按筒体损坏实况确定更换长度( 已投产数年且决定更换窑口筒体时)。 (2)护板:改 24 块为 36 块且加大螺栓,提高护板定位可靠程度;采用窑口端部易浇注耐热混凝土的正“丁”字型新结构形式。 (3)端部浇注料:PA-80
6、 钢纤维浇注料。浇注方法 :采用整体连续浇注法。施工简图见图 4,浇注料厚度大于 200mm。膨胀间隙:在锚固件上缠塑料带; 在圆周上设置 68 条轴向胀缝,缝宽 35mm。养护:自然养护(至少 3d)。 (4)优点:浇注料整体性提高后不易大面积脱落,真正实现了耐热衬对筒体和护板的有效保护;护板定位可靠性提高后,与浇注料无相对位移,实现了相互稳固;基本消除了使筒体端部提前外翻变形的客观因素。 图 4 浇注料施工简图 1.端部模板 ;2.环模支承圈;3.环模板;4. 护板;5. 筒体;6.挡砖圈;7.火砖 2.2 施工方法 根据我厂 2000t/d 窑口空间位置实况,在充分权衡窑口筒体整体更换和
7、环向分解四等份分体更换(挖补性) 利弊的基础上,认为作为悬臂支点的窑口采取环向分解挖补性更换筒体不存在太大风险。其施工方案要点如下: (1)新筒体的分解 新筒体分解的重点应突出解体前按窑门尺寸确定分解尺寸和切割前各弦上的反变形措施(可用适当规格的槽钢焊固弦拉筋)。 (2)筒体的对接 采取环向分解四等份在窑头罩内对接筒体的办法,其难度在于环缝、纵缝和中心线的同时找正,除环缝使用找正定位的搭接板、对接螺栓、压板外,纵缝应使用弧形搭接板,另外,在筒体端部纵缝上还应使用封口板。只有这样,才能保证解体筒体对接精度的提高。 (3)焊接方法 焊接方法采用手工焊,焊条选材为 J427。 操作程序:找正后内缝全
8、部段焊 (包括环纵缝)筒外找正件切除外破口起刨外缝施焊(先环缝后纵缝)筒内找正件切除内破口起刨 内缝施焊(先环缝后纵缝)端部封口板切除端缝破口起刨端缝施焊复核找正精度。 强调敲击释放焊接应力应严格贯穿于施焊过程的始终,否则挖补性更换窑口筒体的方案(工程质量) 将受到极大影响。 (4)焊缝检验 检验方法采用超声波探伤,验收标准采用 GB11345-89,达级以上即可。 3 运行效果验证及效益 (1)窑口浇注料使用寿命从改前的 34 个月提高到改后的 9 个月以上。 (2)改前窑口护板使用寿命为一年,改后使用一年后仍完好。 (3)窑口筒体改前累计产熟料 58 万 t(实际不足一年产量 ),改后(2000t/d 窑在篦冷机薄料层运行情况下)运行至 1995 年 7 月未见异常 ,可以预见改进后的窑口筒体安全使用寿命将大幅度提高。 (4)按每年少换两次浇注料,节省一套护板,达产达标后四年不换窑口筒体计 ,仅年节约直接费用 44万元。 (编辑 李 琳)
