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1、如何延长耐火材料的使用周期,主讲:魏典平,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，对耐火材料提出了新的要求。 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。,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，升温和降温的梯度最陡,温差压力最大，最容易开裂剥落，寿命也最短。,湿法砌全部窑衬，以30/h升温为佳； 只检修部分碱性
2、砖，以50/h升温为佳； 停窑不检修砖，烧成带能保持在300以上，可加快到125/h升温；,预热器烘烤,对水硬性浇注料，为了解决附着水和化学结合水，24小时内不得烘烤； 对含浇注料层在内的复合衬里，烘烤时间应达到1星期；,对只使用浇注料的衬里，其具体升温制度应如下：,操作员的注意事项,烘窑必须是连续进行，不得中断。万一中断： 在时间短、保温好的情况下，可以从实际降到的温度开始，接续烘烤； 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。 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,保证窑胴体中心线规整，椭圆度正常。 停窑而不换砖时,必须慢冷以保证窑衬安全。应在停窑后用辅助
3、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30mmH2O），经24h后方可打开窑门来加快冷却。,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58h不等。,挂窑皮及保护窑皮：,在正常窑皮保护下，碱性砖表面温度由无窑皮的1400左右降到600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，有效延长了碱性砖的寿命。 窑皮稳定存在的基本条件： 入窑料（含窑灰、煤灰等)成分稳定且适当； 火焰位置与窑温必须
4、稳定且合适； 窑体规整性好,椭圆率正常； 窑运行稳定，开停次数极少。,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更短。为求挂窑皮期间操作方便，必要时可适当减少喂料量。,从设备上讲，窑胴体表面温度不应超过370（瞬时不大于400）。 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。 窑升温的几个关键： 对于干砌的镁铬砖： 在300以下,由于其膨胀量不足以超过砖缝，升温
5、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)1450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。
6、 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,一般将预分解窑窑内分为3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，目前国内外在预分解窑烧成带主要采用碱性砖。 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，它们使窑衬承受各种不同的应力。 对碱性砖，具体有种破坏因素，即熟
7、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作一简述。,1，熟料熔体渗入： 熟料熔体主要源自窑料和燃料，渗入相主要是C2S、C4AF。其中渗入变质层中的C2S和C4AF会强烈地溶蚀镁铬砖中的方镁石和铬矿石，析出次生的CMS和镁蔷薇辉石(C3MS2)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。因C2S、C4AF在550以上即开始形成，而预分解窑入窑物料温度已达800860，因此熟料熔体渗
8、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。,2，挥发性组分的凝聚： 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，窑尾最热级预热器中生料的R2O、SO3和CI含量往往分别比原生料增至5倍、35倍和80100倍。当热物料进入窑筒体后部1/3部位(8001200区段后)，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，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
9、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，因此要特别注意对该部位窑衬的选型。,3，还原或还原氧化反应： 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Fe3+还原或Fe2+，发生体积收缩，而且Fe2+在方镁石晶体中迁移扩散 能力比Fe3+强得多，这又进一步加剧了体积收缩效应，从而使砖内产生孔洞、结构弱化、强度下降。同时，窑气中还原与氧化气氛的交替变化使收缩与膨胀的体积效应反复发生，砖便产生化学疲劳。这一过程主要发生在无窑皮保护的镁铬砖带。,4，过热： 当窑热负荷过高，使砖面长时间失去窑皮的保护时，热面层基质在高温下熔化并向冷面层方向迁移，而使砖衬冷面层致密化，
10、热面层则疏松多孔(一般易发生于烧成带的正火点区域)，从而不耐磨刷、冲击、震动和热疲劳，易于损坏。,5，热震： 当窑运转不正常或窑皮不稳定时，碱性砖易受热震而损坏。窑皮的突然垮落，致使砖面温度瞬间骤增(甚至高达上千度)，而使砖内产生很大的热应力。此外，窑的频繁开停使砖内频繁产生交变热应力。当热应力一旦超出砖衬的结构强度时，砖就突然开裂，并沿其结构弱化处不断加大加深，最后使砖碎裂。窑皮掉落时带走处于热面层的碎砖片，使砖不断损坏。热震现象极易发生在靠近窑尾方向的过渡带区域。,6，热疲劳： 窑运转中，当砖衬没入料层下，其表面温度降低，而当砖衬暴露于火焰中，则其表面温度升高。窑每转一周，砖衬表面温度升降
11、幅度可达150230，影响深度15mm20mm。如预分解窑转速为3r/min，这种周期性温度升降每月达130000次之多。这种温度升降多次重复导致碱性砖的表面层发生热疲劳，加速了砖的剥落损坏。,7，挤压： 回转窑运转时，窑衬受到压力、拉力、扭力和剪切等机械应力的综合作用。其中，窑的转动、窑筒体的椭圆度和窑皮垮落，使砖受到动力学负荷；砖和窑皮的重量及砖自身的热膨胀，使砖承受静力学负荷。此外，衬砖与窑筒体之间、砖衬与砖衬之间的相对运动，以及挡料圈和窑体上的焊缝等，均会使砖衬承受各种机械应力作用。当所有这些应力之和超过了砖的结构强度时，砖就开裂损坏。该现象发生于预分解窑整个窑衬内。,8，磨损： 预分
12、解窑窑口卸料区没有窑皮保护，而熟料和大块窑皮又较硬，会对该部位的砖衬，产生较严重的冲击和磨蚀损坏。,注重衬料的选型和合理匹配,把好进货质量关和窑衬施工质量关 准确把握局部挖补与整段更换窑衬的界限 坚持合理的烘窑升温制度 窑皮的粘挂及保护 减少停窑次数，提高预分解窑的运转率,耐火材料配置要求,预热器和三次风管与回转窑的工况环境不同,因此耐火材料的选用应区别于回转窑内用砖。预热器、三次风管通常配置耐碱砖, 其主要承受碱侵蚀危害( 预分解窑中以氯碱和硫碱侵蚀为主) 。高温烟气中的碱(Na2O 或K2O) , 能与硫( S2- ) 和氯(Cl- ) 反应。在700800 首先反应形成气态KCl;较多的
13、碱和硫存在时, 反应生成较高熔点的Na2SO4( 熔点884 ) 或K2SO4( 熔点1 069 ) 。在Ca2SO4KCl 相图中, KCl 和K2SO4 在690 形成共熔物; 当w(R2O) 1.0%、w(Cl- )0.01%时, 铝质砖就会形成长石类膨胀矿物( 体胀约10%20%不等) 而发生“碱裂”危险。碱裂的危害程度与铝质砖中其铝硅比w(Al2O3)/w(SiO2)和密实度有关。另外, 高铝砖中与碱含量相关的晶型转变也是造成碱裂的一个重要原因。高强耐碱砖就是在粘土砖中加入Al2O3 和SiO2,使砖面形成釉质层(CAS) 覆盖, 有效预防碱蒸气内浸导致“碱裂”, 改善耐碱砖的抗碱蚀
14、性能。根据预热器和三次风管内物料和气体的特性,通常配置的耐火材料品种主要有: 高强耐碱砖、耐碱浇注料、抗结皮浇注料( 用于窑尾烟室) 等; 分解炉耐火材料配置的品种主要有: 抗剥落砖、高强耐碱砖、耐碱浇注料等。,篦冷机耐火材料配置 篦冷机内耐火材料主要承受高含尘废气的磨蚀性作用, 因而一般配置莫来石浇注料。 窑头罩 窑头罩的耐火材料配置一般采用单一品种的莫来石或耐火喷涂料, 由于跨度较大, 易产生自重弯曲, 应完善设计, 合理控制窑头负压, 避免大面积跨塌。在冬季施工过程中需要特别注意采取的措施包括: 拌合水温、水量的控制; 足够的养护时间; 烘烤温度、时间。,燃烧器和窑口耐火材料的使用, 主
15、要考虑耐碱性和磨蚀性问题。窑口整体浇注料有稳定完整的窑皮覆盖, 磨蚀程度有很大好转; 但窑口端面裸露在强碱性和磨蚀性的二次风中, 耐碱性和热震性处理不好, 会出现大面积表层剥落问题。燃烧器端口通常位于窑端口内约200400 mm随入窑深度不同燃烧器表面的剥蚀范围大小有所不同。由于出窑熟料从窑口落入篦冷机, 熟料温度从1300下降到约100 , 碱性物急剧释放, 造成了燃烧器表面被含尘含碱的二次风集中影响。比较而言, 刚玉莫来石浇注料由于密实性好、具有热膨胀性增加了热态密实度, 降低了碱蚀的深度, 减缓了碱蚀的程度, 使用的表观效果稍好。,总结,强化内部管理,提高设备运转率 三班统一操作,及时调整工艺参数控制 加强窑内耐火材料的选用和施工,谢谢大家,
