活性石灰回转窑耐火材料应用现状
回转窑、预热器和冷却器耐火材料内衬对设备运行起着关键作用,耐火材料的损坏直接影响整个生产线的正常运行和设备寿命。目前,活性石灰回转窑耐火材料应用主要存在高温段侵蚀严重的问题,容易发生掉砖、塌窑,且窑口、分仓隔墙、转运溜槽等关键部位内衬使用寿命短,寿命不均衡。
1.1回转窑用耐火材料传统石灰回转窑砌筑常采用镁铝质烧成砖或不烧砖砌筑结构,该材料及砌筑结构导热系数高,回转窑筒体外表温度在300℃以上,能耗极高。该砌筑结构不稳定,常出现抽签、剥落、掉砖甚至坍塌现象,具有极大的安全隐患。国内不少石灰生产线投产不到3个月即发生塌窑事故。回转窑窑口部位冷热交替频繁,物料持续撞击与冲刷,使该部位耐火材料经常出现剥落现象,进而破坏钢构件,需要经常进行停窑检修。
1.2转运溜槽用耐火材料传统转运溜槽及下料漏斗部位采用低水泥浇注料整体浇注或小砖砌筑结构,难以达到烘烤条件,强度低、耐磨性差。该部位物料持续撞击与冲刷,使该部位耐火材料经常出现剥落现象。
1.3预热器用耐火材料大部分预热器料仓、分仓隔墙采用浇注料现场浇注施工,预热器内部结构较为复杂,空间狭小,现场支模施工困难,浇注料流动不到位,容易造成的空洞现象。因此,施工时常通过增加加水量来提高浇注料的流动性,但是加水量的增加会大大降低材料的耐磨性,直接影响到浇注料的使用性能,造成该部位耐火材料的使用寿命较短,满足不了使用要求,影响生产率。
生产工艺对耐火材料的影响
活性石灰回转窑生产工艺操作的稳定性、科学性是保证耐火材料使用寿命的重要因素,火焰燃烧、煤粉质量及烧嘴、转子称等设备因素均会产生重大影响,甚至能成为耐火材料损坏的直接因素。
2.1火焰燃烧回转窑活性石灰煅烧工艺需要的热量大部分是通过火焰辐射进行传递,火焰的温度和形状极为重要,火焰燃烧形状对耐火材料使用寿命有重大影响。正常的火焰形态应该在窑内呈柳叶形,均匀对物料进行煅烧。如果燃烧呈现团状,直接在耐火材料表面燃烧,会形成局部温度过高,造成回转窑耐火内衬局部坑状熔蚀。
2.2煤粉质量煤粉粒度较大,未能在规定的部位充分燃烧,未充分燃烧的煤核在重力和烧嘴旋风的作用下落至耐火材料表面继续燃烧,造成材料局部高温,高温状态下煤核中的杂质低融物与材料发生反应,进而损坏耐火材料。
图1 局部坑状熔蚀形貌图
煤粉水分大,水分是燃烧过程中的有害物质之一,它在燃烧过程中吸收大量的热量,造成燃烧波动大,产生大量气体,回转窑内压力波动大,是产生正压原因之一,影响回转窑内部温度分布及稳定性,造成耐火材料剥落或者熔蚀。挥发分对燃烧的影响,挥发分小,火焰燃烧速度慢,火焰长度就会变长,高温段就会向后移动,挥发分大,燃烧速度快,高温段就会集中在回转窑前段,造成耐火材料熔蚀。长时间煤粉粒度、水分、挥发分等质量波动,煤粉爆燃产生局部高温,在回转窑高温段造成坑状连续熔蚀(见图2)。
图2 坑状连续熔蚀形貌图
2.3 频繁停窑和快速升降温使窑内耐火材料承受较大的剪切应力,导致材料内部产生裂纹,对材料造成隐性伤害,叠加回转窑旋转产生的周期性应力,在频繁的内部应力作用下,材料强度逐步衰减。窑体在运行时成椭圆形,窑体转动时耐火材料制品与窑体钢构之间、耐火材料制品之间产生应力,当材料本身强度受热震破坏后不足以抵抗应力时,便会产生材料成块剥落的现象。
2.4 设备因素
(1)烧嘴由于火焰长度较长,如烧嘴位置发生稍许偏移就会使火焰末端产生较大偏移,有可能造成火焰直接喷向窑体材料的情况,导致局部耐火材料持续受到火焰的烘烤,造成局部温度过高,产生回转窑耐火内衬环状熔蚀(见图3)。烧嘴长时间没有维护或者结构不合理,燃烧不稳定,造成温度波动窑内压力波动,影响耐火材料的使用寿命。
图3 耐火内衬环状熔蚀形貌图
(2)转子秤转子秤计量不准确,造成煤粉单位时间供应量波动比较大,从而影响燃烧的稳定性,造成温度波动窑内压力波动,影响耐火材料的使用寿命。