某廠石灰豎窯預熱帶、煅燒帶結瘤嚴重,瘤子大厚度可達800mm,內襯損壞比較嚴重,特別是預熱帶距窯頂約1.5m部位四周工作層損壞一大半,有2m長距離,東側損壞較西側輕,預熱帶耐火磚損壞主要是由熱應力和化學侵蝕共同造成的。在煅燒帶下部和冷卻帶襯磚損壞較輕。

石灰豎窯內襯損壞機理分析

(1) 煅燒帶上移造成預熱帶承受高溫反應。

其原因:一是風氣配分失調;二是引風過大;三是出灰量少或出灰時間間隔過長。

(2) 

石灰石堿性氧化物易與硅酸硅質耐火磚在高溫下發生化學反應。

其中CaO與Al2O3在熔融溫度為1545℃的條件下,生成3CaO·Al2O3。由于原料帶入雜質中有Fe2O3,在熔點為1415℃時生成4CaO·Fe2O3·Al2O3,在窯的高溫區,當局部產生超過1400℃高溫時,此部位的襯磚就會產生低熔物熔化而熔融損壞。而在正常的煅燒溫度范圍內,石料帶入的雜質(泥沙中含有SiO2、Na2O、K2O)和石灰石在一起與硅酸鋁質耐火磚反應生成3CaO·Al2O3為基質的四元、五元礦物,其熔點更低。同時在高溫條件下,在窯壁處已分解的CaO沿著襯磚工作面的氣孔侵入與磚內的巖相發生化學反應,也會生成上述有關低熔點鹽類,使磚的工作面被侵蝕軟化,這種侵蝕會不斷向磚內部滲透擴散,同時襯磚受熱應力作用以及在高溫下磚內部的重結晶體積膨脹,使磚的工作面產生龜裂導致結構疏松,為以后的壞損埋下隱患。

(3) 

窯壁效應的影響。

豎窯生產不可避免的存在“窯壁效應”,有時由于窯透氣性不好,通風阻力增大,可形成較大的“窯壁效應”,使窯周易出現超過1400℃高溫,如前面所述預熱帶東側比西側損毀輕的原因,就是布料偏析產生窯壁效應后,東側透氣性差,而西側透氣好,造成高溫偏析所至(針對這一現象在后邊如何改進有所論述),當煅燒帶上移之后,在燃燒區窯周形成1400~1500℃的高溫,使用的粘土磚或高鋁磚會很快損壞。

(4) 

窯壁結瘤的影響。

窯壁掛上比較薄的一層瘤子(結圈),對窯內襯可以起到一定的保護作用,避免耐火磚裸漏在火焰之中,如果瘤子較厚就影響窯內的風量分布及下料順暢,就起到了反作用。我廠使用的石灰石,雜質含量時常超標,尤其雨季,泥沙附著在石灰石上一起入窯煅燒,從觀察孔很容易看到結瘤現象。雜質與CaO在高溫下反應生成4CaO·Fe2O3·Al2O3、CaO·Al2O3及熔渣粘結在窯壁上,形成窯壁掛瘤。在高溫下瘤塊越結越大、越結越牢,還可能增加磚體內的液相量,降低磚的強度。受物料沖擊拉動,一旦瘤塊剝落將會把耐火磚拉松或隨瘤塊一起脫落。在一套窯襯磚使用的后期時常有襯磚粘帶掉落現象,可見窯襯的使用后期,結瘤是影響爐齡的重要因素。

(5) 

停窯的影響。

該廠6×155m3白灰豎窯使用高爐煤氣做燃料,高爐順行,才有可能得到穩定的煤氣供給。由于近幾年公司技改項目較多,用煤氣的地方多,管網煤氣不夠平衡,致使豎窯經常性的勒令停窯,隨后又重新升溫,這就意味著耐火磚又要經歷一次冷熱交變的過程。耐火磚經歷急冷急熱,內部容易開裂,一層一層剝落,在停窯恢復生產后,在成品鏈板上發現有的瘤子上面還有0.5cm左右厚的耐火材料,這是由于經常臨時停窯后溫度應力造成的。

(6) 

窯襯磚砌筑質量的影響。

砌筑質量的好壞直接影響窯的運轉周期。如果砌筑的不好而產生掉磚現象。窯及局部會出現高溫,嚴重時窯皮會見紅,磚環之間要留有一定的溫度變化縫隙,是為耐火磚受熱膨脹而留下的空間。如果磚縫太小,耐火磚受熱膨脹而造成相互擠壓而破碎,也會影響使用壽命;如果耐火泥的水分比較大或磚縫耐火泥不飽滿且較厚,在點火烘窯過程中由于水分的劇烈蒸發,就會產生大的收縮縫或裂紋,為襯磚的掉落埋下隱患。

延長豎窯耐火磚內襯使用壽命的5條措施

豎窯爐齡的長短主要取決于耐火磚的使用周期,所以分析和研究石灰豎窯耐火襯磚損毀機理,找出損毀原因,并采取相應的預防措施,可以大大延長石灰豎窯的窯齡,降低生產成本。

延長豎窯內襯耐火磚磚使用壽命的措施

(1) 

保證砌筑質量,特別是磚縫要符合設計要求,泥漿要飽滿,耐火泥在攪拌過程中水灰比要達到要求。不但要調整好布料,還要減少上料過程中物料間的落差,避免產生大量粉末影響窯的透氣率。選擇適合窯爐各部位工作條件的窯襯材質,要求一是料純,二是荷重軟化高,三是氣孔率小,四是抗熱震性好。

(2) 

制定合理的煅燒制度,穩定工藝操作,減少窯壁效應。我廠把煅燒溫度控制在1150℃左右,主燒工還要根據各帶溫度的變化情況及時調節溫度,使各帶相對穩定,不允許煅燒帶上下大幅度移動,即使停窯時也要根據情況每隔1~2h活一次窯。

(3) 

爐況的判斷,在煅燒過程中,料面下降均衡,相同出灰時間料面下降深度大體一樣,各帶溫度穩定,這是爐況正常標志。如果某帶某點溫度突然大波動,或出窯時料面不下降,灰溫過高,或風壓突然升高,送風不進,或爐頂有明火現象,都表明爐況異常,需及時處理。

(4) 嚴把原料石灰石入廠、入窯關口,盡量減少小粒度石灰石和粉末的入窯對窯況的影響。

(5)精心準備,利用大修期間把1#、2#、3#窯頂布料設備———料盅角度進行合理調整,解決好布料偏析問題及布料器擋板的位置來避免石灰石料沖擊窯襯磨損問題,把由于設備故障而臨時停窯的,幾率降到低,不斷提高作業率。

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