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1、如何延长耐火材料的使用如何延长耐火材料的使用 周期周期 主讲主讲: :魏典平魏典平 n n 耐火材料作为在水泥窑上的消耗品，不仅耐火材料作为在水泥窑上的消耗品，不仅 保护着生产设备在高温下的正常运转，还保护着生产设备在高温下的正常运转，还 有效的降低了热损耗。随着水泥生产技术有效的降低了热损耗。随着水泥生产技术 的提高和发展，系统装备不断大型化，水的提高和发展，系统装备不断大型化，水 泥熟料的生产能力日趋扩大，水泥设备工泥熟料的生产能力日趋扩大，水泥设备工 作状况和窑内环境的变化，对耐火材料提作状况和窑内环境的变化，对耐火材料提 出了新的要求。出了新的要求。 n n 水泥预分解生产线窑炉耐火材
2、料使用的寿水泥预分解生产线窑炉耐火材料使用的寿 命，除了使用产品的材质、施工砌筑、养命，除了使用产品的材质、施工砌筑、养 护外，通常中控对窑的操作也非常重要。护外，通常中控对窑的操作也非常重要。 升温和降温制度是使用的一大关键升温和降温制度是使用的一大关键 。 n n 窑衬碱性砖的热膨胀系数最大，热稳定性窑衬碱性砖的热膨胀系数最大，热稳定性 差，又用于窑内温度最高部位，升温和降差，又用于窑内温度最高部位，升温和降 温的梯度最陡温的梯度最陡, ,温差压力最大，最容易开裂温差压力最大，最容易开裂 剥落，寿命也最短。剥落，寿命也最短。 n n 湿法砌全部窑衬，以湿法砌全部窑衬，以3030/h/h升温
3、为佳；升温为佳； n n 只检修部分碱性砖，以只检修部分碱性砖，以5050/h/h升温为佳；升温为佳； n n 停窑不检修砖，烧成带能保持在停窑不检修砖，烧成带能保持在300300以上以上 ，可加快到，可加快到125125/h/h升温；升温； 生产线规模换砖情况常温到800 0C常温到投料 2000t/d全部新窑衬8h22h 2000t/d只换碱性砖8h18h 4000t/d只换碱性砖10h22h 预热器烘烤预热器烘烤 n n 对水硬性浇注料，为了解决附着水和化学对水硬性浇注料，为了解决附着水和化学 结合水，结合水，2424小时内不得烘烤；小时内不得烘烤； n n 对含浇注料层在内的复合衬里，
4、烘烤时间对含浇注料层在内的复合衬里，烘烤时间 应达到应达到1 1星期；星期； 对只使用浇注料的衬里，其具体升对只使用浇注料的衬里，其具体升 温制度应如下：温制度应如下： 温度区段升温速度需用时间累计时间 2020015/h12h12h 200保温20h32h 20050025/h12h44h 500保温10h54h 500到使用温 度 40/h18h72h 操作员的注意事项操作员的注意事项 n n 烘窑必须是连续进行，不得中断。万一中断：烘窑必须是连续进行，不得中断。万一中断： n n 在时间短、保温好的情况下，可以从实际降到的温度开始在时间短、保温好的情况下，可以从实际降到的温度开始 ，接续
5、烘烤；，接续烘烤； n n 如中断的时间较长，则必须按冷窑制度降至常温，重新开如中断的时间较长，则必须按冷窑制度降至常温，重新开 始烘烤。始烘烤。 n n 烘窑期间，应按烘窑制度转窑，力求烧成带内砖各处温度烘窑期间，应按烘窑制度转窑，力求烧成带内砖各处温度 均匀均匀, ,保证窑胴体中心线规整，椭圆度正常。保证窑胴体中心线规整，椭圆度正常。 n n 停窑而不换砖时停窑而不换砖时, ,必须慢冷以保证窑衬安全。应在停窑后必须慢冷以保证窑衬安全。应在停窑后 用辅助传动间隙转窑，并停高温风机且关闭阀门，维持最用辅助传动间隙转窑，并停高温风机且关闭阀门，维持最 小负压（例如在排风机处为小负压（例如在排风机
6、处为30mmH2O30mmH2O），经），经24h24h后方后方 可打开窑门来加快冷却。可打开窑门来加快冷却。 n n 对于传统小窑，畜热量小及密闭条件差，对于传统小窑，畜热量小及密闭条件差， 冷却时间可以适当缩短，停窑时立即关闭冷却时间可以适当缩短，停窑时立即关闭 高温风机阀门，使高温风机保持空转，等高温风机阀门，使高温风机保持空转，等 窑皮和窑料表面变黑，不见红料，方可逐窑皮和窑料表面变黑，不见红料，方可逐 步开大阀门用排风机冷窑（抽风快冷）。步开大阀门用排风机冷窑（抽风快冷）。 达到窑皮及窑料变黑，大致需要达到窑皮及窑料变黑，大致需要58h58h不等不等 。 挂窑皮及保护窑皮：挂窑皮及保
7、护窑皮： n n 在正常窑皮保护下，碱性砖表面温度由无窑皮的在正常窑皮保护下，碱性砖表面温度由无窑皮的 14001400左右降到左右降到600600左右，砖内温度梯度显著左右，砖内温度梯度显著 平缓，显著地抑制了渗入变质的破坏作用，有效平缓，显著地抑制了渗入变质的破坏作用，有效 延长了碱性砖的寿命。延长了碱性砖的寿命。 n n 窑皮稳定存在的基本条件：窑皮稳定存在的基本条件： n n 入窑料（含窑灰、煤灰等入窑料（含窑灰、煤灰等) )成分稳定且适当；成分稳定且适当； n n 火焰位置与窑温必须稳定且合适；火焰位置与窑温必须稳定且合适； n n 窑体规整性好窑体规整性好, ,椭圆率正常；椭圆率正
8、常； n n 窑运行稳定，开停次数极少。窑运行稳定，开停次数极少。 n n 坚持用与煅烧熟料一样的正常温度挂窑皮坚持用与煅烧熟料一样的正常温度挂窑皮 ，严格控制挂窑皮期间的熟料质量，升重，严格控制挂窑皮期间的熟料质量，升重 正常，既不出黄料和生料，也不产生大量正常，既不出黄料和生料，也不产生大量 大块和大量拳头大小的料球，保持熟料颗大块和大量拳头大小的料球，保持熟料颗 粒细小均齐。采用镁铬砖时，分解窑的挂粒细小均齐。采用镁铬砖时，分解窑的挂 窑皮时间最多一天；采用白云石砖时可以窑皮时间最多一天；采用白云石砖时可以 更短。为求挂窑皮期间操作方便，必要时更短。为求挂窑皮期间操作方便，必要时 可适当
9、减少喂料量。可适当减少喂料量。 n从设备上讲，窑胴体表面温度不应超过370（瞬时不大 于400）。 n如掌握失当，一旦超过了这一温度，应及早采取降温措施 ，窑温在正常煅烧范围内偏低控制，适当减料，加紧补挂 窑皮。 n窑升温的几个关键： n对于干砌的镁铬砖： n在300以下,由于其膨胀量不足以超过砖缝，升温或降温 较快对砖也无大碍,因此在砖面温度20300区段,容许 升温速度达到240300 在800以上的普通镁铬砖，或10001200或更高温度 下的直接结合镁铬砖，因为砖内熔体的出现使砖内发生一定 的软化，形成应力松弛现象，因此升温稍快也无大碍，在砖 面温度800普镁砖(1000直镁砖)145
10、0区段，升温速度 以60/h为好； 关键在中间阶段，普镁砖300800、直镁砖3001000 （视砖的成分而定，有的直镁砖在3001200），升温速度 需控制在3050/h 关于砖的热工监控基准有： 6.1以砖的热面温度为控制基准； 6.2以距烧成带中心10m处的筒扫温度为控制基准； 6.3以窑尾烟室废气温度为控制基准。 应该说三种方法均属可行，但由于受现场条件所限，国内 厂家多以窑尾烟室废气温度为控制基准。由于窑尾烟室废气 温度受窑内通风、煤粉质量、火咀调节导致的火焰长短不同 的影响，其和砖的热面温度的相关性较差，这一点应该给以 充分考虑。 有关窑衬的主要损坏机理有关窑衬的主要损坏机理 n
11、n 一般将预分解窑窑内分为一般将预分解窑窑内分为3 3个带，即过渡带、烧成带和冷个带，即过渡带、烧成带和冷 却带。三带中，烧成带窑衬最为关键，目前国内外在预分却带。三带中，烧成带窑衬最为关键，目前国内外在预分 解窑烧成带主要采用碱性砖。解窑烧成带主要采用碱性砖。 n n 热、机械和化学种因素构成了窑衬内的应力并导致其破热、机械和化学种因素构成了窑衬内的应力并导致其破 坏。随窑型、操作及窑衬在窑内位置的不同，上述因素的坏。随窑型、操作及窑衬在窑内位置的不同，上述因素的 破坏作用亦不同。其中起决定性作用的是火焰、窑料和窑破坏作用亦不同。其中起决定性作用的是火焰、窑料和窑 筒体的变形状况，它们使窑衬
12、承受各种不同的应力。筒体的变形状况，它们使窑衬承受各种不同的应力。 n n 对碱性砖，具体有种破坏因素，即熟料熔体渗入、挥发对碱性砖，具体有种破坏因素，即熟料熔体渗入、挥发 性组分的凝聚、还原或还原氧化反应、过热、热震、热性组分的凝聚、还原或还原氧化反应、过热、热震、热 疲劳、挤压和磨刷。但这种因素对窑内不同带砖衬的破疲劳、挤压和磨刷。但这种因素对窑内不同带砖衬的破 坏作用各有不同，现就这种因素损坏碱性砖的机理分别坏作用各有不同，现就这种因素损坏碱性砖的机理分别 作一简述。作一简述。 n n 1 1，熟料熔体渗入：，熟料熔体渗入： n n 熟料熔体主要源自窑料和燃料，渗入相主要是熟料熔体主要源
13、自窑料和燃料，渗入相主要是 C2SC2S、C4AFC4AF。其中渗入变质层中的。其中渗入变质层中的C2SC2S和和C4AFC4AF 会强烈地溶蚀镁铬砖中的方镁石和铬矿石，析出会强烈地溶蚀镁铬砖中的方镁石和铬矿石，析出 次生的次生的CMSCMS和镁蔷薇辉石和镁蔷薇辉石(C3MS2)(C3MS2)等硅酸盐矿物等硅酸盐矿物 ，有时甚至还会析出钾霞石；而熔体则会充填砖，有时甚至还会析出钾霞石；而熔体则会充填砖 衬内气孔，使该部分砖层致密化和脆化；加之热衬内气孔，使该部分砖层致密化和脆化；加之热 应力和机械应力双重作用，导致砖极易开裂剥落应力和机械应力双重作用，导致砖极易开裂剥落 。因。因C2SC2S、
14、C4AFC4AF在在550550以上即开始形成，而预以上即开始形成，而预 分解窑入窑物料温度已达分解窑入窑物料温度已达800800860860，因此，因此 熟料熔体渗入贯穿于整个预分解窑内，即熟料熔熟料熔体渗入贯穿于整个预分解窑内，即熟料熔 体对预分解窑各带窑衬均有一定渗入侵蚀作用。体对预分解窑各带窑衬均有一定渗入侵蚀作用。 n n 2 2，挥发性组分的凝聚：，挥发性组分的凝聚： n n 预分解窑内，碱性硫酸盐和氯化物等组分挥发凝聚，反复预分解窑内，碱性硫酸盐和氯化物等组分挥发凝聚，反复 循环，导致生料中这些组分的富集。由生产实践，窑尾最循环，导致生料中这些组分的富集。由生产实践，窑尾最 热级
15、预热器中生料的热级预热器中生料的R2OR2O、SO3SO3和和CICI含量往往分别比含量往往分别比 原生料增至原生料增至5 5倍、倍、3 35 5倍和倍和8080100100倍。当热物料进入窑倍。当热物料进入窑 筒体后部筒体后部1/31/3部位部位(800(80012001200区段后区段后) )，物料中的挥，物料中的挥 发性组分将会在所有砖面及砖层内凝聚沉积，使该处高度发性组分将会在所有砖面及砖层内凝聚沉积，使该处高度 致密化，并侵蚀除方镁石以外的相邻组分，导致砖渗入层致密化，并侵蚀除方镁石以外的相邻组分，导致砖渗入层 的热震稳定性显著减弱，形成膨胀性的钾霞石、白榴石，的热震稳定性显著减弱，
16、形成膨胀性的钾霞石、白榴石， 使砖碱裂损坏，并在热机械应力综合作用下开裂剥落。使砖碱裂损坏，并在热机械应力综合作用下开裂剥落。 因预分解窑从窑尾至烧成带开始整个无窑皮带，越靠近高因预分解窑从窑尾至烧成带开始整个无窑皮带，越靠近高 温带，窑衬受碱盐侵蚀的深度越深，窑衬损坏就越严重，温带，窑衬受碱盐侵蚀的深度越深，窑衬损坏就越严重， 因此要特别注意对该部位窑衬的选型。因此要特别注意对该部位窑衬的选型。 n n 3 3，还原或还原氧化反应：，还原或还原氧化反应： n n 当窑内热工制度不稳时，易产生还原火焰或存在当窑内热工制度不稳时，易产生还原火焰或存在 不完全燃烧，使镁铬砖内的不完全燃烧，使镁铬砖内的Fe3+Fe3+还原或还原或Fe2+Fe2+， 发生体积收缩，而且发生体积收缩，而且Fe2+Fe2+在方镁石晶体中迁移扩在方镁石晶体中迁移扩 散散 能力比能力比Fe3+Fe3+强得多，这又进一步加剧了体积强得多
