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如何延长水泥回转窑耐火材料使用寿命

2017年05月19日 09:17 耐火材料网 zr/文

导读:在当今的水泥行业中,新型干法窑、预分解窑和各种类型的传统窑多种形式共存,而新型干法预分解技术是当今世界技术发展的主流。新型干法水泥熟料在煅烧过程中,烧成温度1450℃左右,而回转窑内部的燃烧气体温度最高可达1700℃以上,甚至接近2000℃。不论是技术先进还是传统的烧成系统设备,均需配置高性能的耐火材料

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    在当今的水泥行业中,新型干法窑、预分解窑和各种类型的传统窑多种形式共存,而新型干法预分解技术是当今世界技术发展的主流。新型干法水泥熟料在煅烧过程中,烧成温度1450℃左右,而回转窑内部的燃烧气体温度最高可达1700℃以上,甚至接近2000℃。不论是技术先进还是传统的烧成系统设备,均需配置高性能的耐火材料。优质的耐火材料不仅可确保窑的高产和安全运转,而且有利于产品质量的提高,达到生产过程中高效低耗的目的。

    影响窑内耐火材料使用周期的因素很多。窑内衬料在使用过程中因受机械负荷、热负荷和化学侵蚀等综合效应的影响,往往达不到窑衬的正常使用寿命,从而会过早损坏,其原因较为复杂,必须通过仔细观测分析,才能找出不正常损坏的原因,减少窑衬的过早损坏事故。通过多年的生产实践发现在众多的影响因素当中,以下3个方面尤为重要,水泥厂对此不应忽视,要侧重管理。

机械应力对耐火材料使用寿命的影响

    回转窑是旋转体,机械应力对耐火材料的损伤非常突出,由于不同状况的操作条件,耐火砖受到不同机械应力的作用,当所承受的机械应力强度超过耐火砖自身的强度时,砖体在应力作用下产生局部或全部损坏。因此机械应力是最为重要的损坏因素。

1.椭圆变形带来的砖损伤

①椭圆变形如何带来砖损伤

   窑筒体变形是由窑内衬砖、窑料和筒体重力等综合因素造成,在上述重力及热负荷作用下,筒体的圆形截面变成椭圆形。当窑运转时,椭圆对耐火砖造成机械应力,椭圆度愈大所产生的机械应力也愈大。为减少轮带对筒体的应力变形,在筒体和轮带之间设计时留有间隙,在生产过程中,应经常对间隙进行调整,保持合适的间隙。即使采用预防性措施,窑筒体在长期运转过程中仍会出现椭圆形变,致使窑内衬砖遭受椭圆度应力。由椭圆产生的剪切应力随窑旋转每周至少变化4次,使用6~8个月衬砖受剪切应力循环作用360万~480万次,这是十分巨大的疲劳作用,对耐火材料的破坏格外严重。由椭圆产生的剪切应力作用在每环砖的切线方向,故残砖剥落成环状损坏,而剥片厚度一般均匀、坚硬。

②椭圆率的管理

    Holderbank公司提出的椭圆率管理数值,一般将其作为椭圆率的管理基准值,这个数值有上限值和下限值,与窑径呈直线关系,上限和下限之间的部分为理想范围。上限值是对荷重或间隙引起大窑变形而造成耐火材料损伤所能允许的最大界限值,如果超过上限会给砖带来不良影响,造成砖脱落等事故,引起耐火砖破损。下限值是为了避免间隙不足时产生窑筒体被轮带夹住(所谓轮带夹紧现象)的数值。

    椭圆率的值是通过椭圆度计算出的,椭圆率=椭圆度/窑有效内径×100%。椭圆度计算式为W=4/3D2σ,其中W为椭圆度,σ为筒体测示仪测得的最大偏差值,D为筒体外径。合理的椭圆度应小于窑外径的1/10,因此椭圆度要控制在窑外径的1/10范围内。若没有筒体测试装备,可以通过轮带和筒体相对滑动(滑移量)和间隙对椭圆度进行控制。

    实践表明,砖的损耗速度与热窑椭圆率有一定的相关关系,通过它们的关系得到近似公式得出:热窑椭圆率的允许值为1年运转要控制在0.42%以下,半年运转要控制在0.78%以下。但是在烧成区域,由于椭圆度的增大会造成结皮不稳定从而引起熔化损伤等异常损耗,因此要进行更加严密的椭圆率管理。

      椭圆率管理不仅对稳定大窑操作、延长砖的使用寿命有重要意义,而且通过定期测定热窑椭圆度也可以准确掌握机械状况,制定出更加准确的大窑维修计划。

③管理要点

   通常的运转管理中,如果在热态窑情况下测出的椭圆率(实测值)等于或超过0.6%,并且轮带滑移量等于或超过30~50mm,必须考虑调整垫板高度。实际工作中必须考虑以下几点:一是抑制卡紧现象发生。要掌握通常运转时的轮带滑移量并对从滑移量中计算出来的椭圆率变化进行管理。同时要确认这个数值和筒体椭圆率测定仪的实测值呈何种关系。如果有条件,筒体测定仪的实测值可以两个月测定一次,但最少要大修前测定一次,用以制定维修计划。点火时要监视轮带和筒体的温度及轮带滑移量,要将筒体进行冷却以消灭温度差、抑制卡紧现象发生。在运转方面可采取改变升温速度等措施。二是使椭圆率靠近理想范围即0.4%~0.6%。可采用加强筋或加大筒体板厚以增强窑的刚性并及时进行椭圆率的测定。

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