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耐火材料行业知识

窑速增大和窑温增高对回转窑内衬耐火材料的影响

  水泥回转窑系统是新型干法生产线的关键设备,耐火材料又是砌筑水泥窑内衬的关键,耐火材料的好坏、配置以及维护都会影响回转窑的生产效率,并且对耐火材料的寿命也有一定的影响。因此,在合理的配置耐火材料时需要考虑到水泥煅烧对耐火材料产生的影响,以此提高耐火材料的使用效果。今天的文章我们分析窑温增高和窑速加快对耐火材料的影响。
  窑温增高对耐火材料的影响
  新型干法水泥窑预热系统的热交换能力很好。但是,回转窑部分的热交换能力较差,降低了烧结能力。因此,水泥回转窑需要提高烧成温度加以补偿。水泥回转窑中火焰的最高温度可达1700℃,高温作用十分强烈。如果没有窑皮的保护,裸露的耐火材料将很快损毁。
  随着水泥窑产量的增大,回转窑的高温负荷也逐步增大。当产量从2000t/d 提高至7000t/d时,窑的截面热负荷从4.2X109cal/(m2.h) (lcal = 4.18J,下同)提高至6.2X109cal(m2?h),高温带耐火材料表面的热负荷约从3.0X109cal/(m2.h)提高至4.8X 109cal/(m2.h),表面产量负荷也从8t/dm2提高至llt/dm2。
  大型预分解(PC)窑使用热回收效率在60%以上的高效冷却机以及使用燃烧充分、一次风比例又少的多风道烧嘴,窑头还加强了密闭和隔热。某4.7mX74m预分解窑上,二次空气温度达1150°C,窑尾气流温度达1050?1100℃ (最高1200℃),且离开窑筒熟料的温度达1400℃。它的过渡带、烧成带、冷却带、 窑门罩、冷却机的喉部和高温区以及烧嘴外侧等部位的工作温度远高于传统水泥窑的相应部位。
  高温虽有利于水泥的烧成,但会削弱耐火材料的性能,并加速对耐火材料的侵蚀,致使耐火材料发生损坏,影响耐火材料寿命。因此,水泥预分解窑必须使用一系列新型耐火材料来取代传统窖上原来采用的传统材料。例如.水泥回转窑烧成带的正火点(中心)部位需要使用高级镁质耐火材料,包括荷重软论温度>1650℃的直接结合镁铬砖或优质无铬碱性砖。
  如果水泥窑中的耐火砖部分损毁。剩余窑衬的厚度就会变小,衬体的隔热作用就会减弱,窑体表面温度就会升高。由此,将引起耐火材料损毁速度进一步增加。例如,高温带筒体温度从正常温度250?300℃增高达350?400℃时,窑体就会产生很大变形。窑体和耐火材料之间就会出现热膨胀差:某些情况下,这种差异可以使筒体和耐火砖之间出现很大空隙,使耐火材料发生松动,运转中的筒体和窑衬发生相对运动,耐火材料受到磨损。另一些情况下,窑体的膨胀受到整体性耐火耐火材料(如浇注料)的限制,窑体和耐火材料之间产生很大应力:这种应力可以将锚固件拔出或者损害锚固件周围的耐火材料。
  窑速加快对耐火材料的影响
  传统水泥窑的转速为lr/min,大型预分解窑的转速却高达3?4r/min:高温、高速和大直径的预分解窑上,窑体、窑衬的工作环境都要比传统回转窑苛刻得多。
  水泥回转窑的筒体经轮带支承在托轮上。筒体有很大自重,又受到耐火砖、窑皮、窑料重力的作用,轮带之间的筒体的横截面上会产生的很大径向变形。用筒体测量仪对运转中的窑体进行连续测量,可以显示出茼体水平直径和垂直直径的尺寸差达0.3%,有时甚至达到0.6%?0.7%。运转中,窑体每转一圈,筒体的曲率都会发生周而复始的改变,耐火材料内衬将不可避免地受到窑体周期性挤压力以及砖圈内部中平衡应力的作用,在疲劳载荷的作用下发生损坏。
  此外,制造、安装的误差,托轮调整不当,以及窑基础发生不均匀沉降等原因,也能使窑体的弯曲超过允许值,使筒体失去直线性和圆整性。若弯曲发生在端部,将使端部筒体发生跳动,导致窑头、窑尾漏风、密封装置和耐火材料损坏。若发生在传动齿轮处,则使大小齿轮啮合不均匀,引起振动,导致耐火材料发生松动、“抽签”、掉砖或承受过大机械应力作用而损坏。
  在选择和配置干法水泥回转窑内衬耐火材料时,要综合考虑,并且预分解窑比传统的回转窑系统要复杂,冷却机、三通道烧嘴、窑门罩、窑体、窑尾烟室、三次风管、分解炉、预热系统、风机、收尘器等等,任何一个环节出现问题都会影响到水泥的正常生产。


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