天鐵8#300 t/d石灰氣燒豎窯改造

盧淑娥

（天津天鐵冶金集團(tuán)石灰石礦，河北涉縣056404）

天鐵8#300 t/d石灰氣燒豎窯改造

盧淑娥

（天津天鐵冶金集團(tuán)石灰石礦，河北涉縣056404）

針對(duì)天鐵石礦8#300 t/d石灰氣燒豎窯窯殼煅燒帶局部高溫、窯內(nèi)耐火材料砌體竄氣與竄火、休風(fēng)率高等現(xiàn)象進(jìn)行了分析。通過對(duì)內(nèi)煅燒帶燒嘴部位耐火材料進(jìn)行優(yōu)化選材、改善砌筑方式等改造措施，將煅燒帶窯殼溫度下降至平均溫度80℃左右，降低了非正常休風(fēng)率，保障了生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

石灰；氣燒豎窯；改造

1 引言

天鐵集團(tuán)8#300 t/d石灰氣燒豎窯于2009年投產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了窯殼煅燒帶溫度大幅度上升，平均溫度達(dá)到150℃左右，局部高溫點(diǎn)甚至達(dá)到近300℃、窯內(nèi)耐火材料砌體竄氣與竄火、經(jīng)常休風(fēng)停窯檢修等問題，以致產(chǎn)量下降，單位產(chǎn)品熱耗上升，設(shè)備故障率升高。在停窯冷卻后發(fā)現(xiàn)兩排燒嘴之間的窯內(nèi)襯耐火材料砌體上形成了很多縱向深溝，甚至局部耐火材料脫落現(xiàn)象嚴(yán)重。對(duì)此分析后，認(rèn)為煅燒帶燒嘴部位耐火材料選材及砌筑方式是造成窯殼溫度上升的主要原因，為此決定停窯大修改造。通過煅燒帶燒嘴部位耐火材料優(yōu)化選材和改善砌筑方式等，實(shí)現(xiàn)了煅燒帶窯殼溫度下降至平均溫度80℃左右，降低了非正常休風(fēng)率，保障了生產(chǎn)穩(wěn)定順行。

2 300 t/d石灰氣燒豎窯主要工藝參數(shù)

300 t/d石灰氣燒豎窯采用矩形窯型斷面結(jié)構(gòu)，窯膛內(nèi)部沿高度方向自上而下分為儲(chǔ)料帶、預(yù)熱帶、煅燒帶和冷卻帶；在豎窯的矩形斷面上，34個(gè)煤氣燒嘴沿?cái)嗝娴拈L邊方向分兩排彼此平行設(shè)置，均勻分布，上排9個(gè)燒嘴，燒嘴中心設(shè)置在19．846 m處，下排8個(gè)燒嘴，燒嘴中心設(shè)置在19．166 m；短邊的長度可以滿足燒嘴火焰穿透深度的要求，每支燒嘴承擔(dān)一定的矩形區(qū)域，使窯內(nèi)同一斷面上的溫度分布均勻，可實(shí)現(xiàn)物料均勻煅燒；燒嘴安裝在煅燒帶的下端，采用兩側(cè)對(duì)噴，上下兩排交錯(cuò)的方式設(shè)置，既滿足了物料在煅燒帶的分解時(shí)間，又滿足了燃料在煅燒帶的均勻擴(kuò)散燃燒時(shí)間，使窯內(nèi)溫度分布均勻，避免了溫度過于集中造成物料過燒；窯內(nèi)襯采用輕型薄壁結(jié)構(gòu)，既可延長窯的使用壽命，又減少了窯體的散熱損失。主要工藝參數(shù)見表1。

3 現(xiàn)象及原因分析

3．1 故障現(xiàn)象

用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量8#石灰氣燒豎窯窯殼溫度，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)顯示煅燒帶月平均溫度從70℃左右逐漸上升到150℃左右，局部高溫點(diǎn)甚至達(dá)到近300℃，此情況下觀察窯皮呈現(xiàn)“發(fā)紅”，且在煅燒帶燒嘴部位發(fā)生了竄氣與竄火。停窯冷卻后發(fā)現(xiàn)兩排燒嘴之間的窯內(nèi)襯耐火材料砌體上形成很多縱向深溝，甚至局部耐火材料脫落嚴(yán)重。

3．2 原因分析

在氣燒豎窯的煅燒過程中，物料由上向下運(yùn)動(dòng)，而熱氣流由下向上運(yùn)行，高溫?zé)煔饨?jīng)引風(fēng)機(jī)排出窯外，長時(shí)間的物料磨損和高溫?zé)煔鉀_刷，使窯內(nèi)耐火材料砌體工作環(huán)境極其惡劣。特別是在燃料和助燃空氣進(jìn)入窯內(nèi)時(shí)，窯膛內(nèi)堆積緊密的料層阻礙了氣體的進(jìn)入，為了讓窯內(nèi)物料全部受到高溫預(yù)熱和煅燒，使燃料進(jìn)行有效和充分燃燒，并使燃料燃燒后高溫?zé)煔獾臒崃總鬟f到窯內(nèi)的每個(gè)角落，物料和高溫?zé)煔膺M(jìn)行充分的熱交換，以煅燒出高質(zhì)量的活性石灰。要求提高入窯燃料和助燃空氣的壓力，使其具有較強(qiáng)的穿透力，而在這種壓力作用下，窯內(nèi)的物料和耐火材料砌體均要承受巨大的壓力，極容易在窯內(nèi)耐火材料砌體的縫隙空點(diǎn)發(fā)生竄氣、竄火，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)窯內(nèi)耐火材料砌體竄氣、透火、變形、剝落，窯殼溫度上升，造成停窯停產(chǎn)。經(jīng)過綜合分析，砌筑在煅燒帶的耐火材料必須具備耐火度高、耐磨性能好、耐腐蝕性好、抗壓強(qiáng)度高、抗熱震性好等性能，最為關(guān)鍵的是耐火材料砌體必須具備較高的整體密實(shí)度。

結(jié)合記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)和停窯休風(fēng)時(shí)觀察現(xiàn)象得出結(jié)論：（1）煅燒帶燒嘴部位砌筑時(shí)用巖棉繩填塞在燒嘴磚和燒嘴之間，而巖棉繩耐火度僅1 000℃左右，在煅燒帶達(dá)1 200℃的高溫下燒損，形成了縫隙空點(diǎn)；（2）工作層用高鋁磚砌筑，永久層用輕質(zhì)黏土磚砌筑，磚層之間存在縫隙空點(diǎn)；（3）安裝熱電偶的異型磚中間也用巖棉繩填塞，巖棉繩被燒損后也形成了縫隙空點(diǎn)；（4）傳統(tǒng)的烘窯方式溫度上升不易控制，烘窯后窯內(nèi)襯耐火材料砌體整體質(zhì)量不能保證。因此，對(duì)煅燒帶燒嘴部位耐火材料進(jìn)行改造，優(yōu)化選材和改善砌筑方式，以滿足煅燒要求。

3．3 改造方案

表1 300 t/d石灰氣燒豎窯主要工藝參數(shù)

8#氣燒豎窯大修時(shí)，針對(duì)煅燒帶耐火材料選材和砌筑方式以及烘窯方式進(jìn)行了改造，將新建時(shí)設(shè)計(jì)的煅燒帶耐火材料選材和砌筑方式與大修改造后的耐火材料選材和砌筑方式進(jìn)行了對(duì)比，見表2。烘窯方式由新建時(shí)的傳統(tǒng)木材加焦炭的點(diǎn)火烘窯方式改為純焦?fàn)t煤氣空膛烘窯方式。

表2 改造前后耐火材料選材與砌筑方式對(duì)比表

3．4 改造措施

3．4．1 耐火材料改造

耐火材料改造中煅燒帶永久層澆注料總體澆筑高度達(dá)4．24 m，澆筑時(shí)先鋪設(shè)模板然后進(jìn)行澆筑，邊澆筑邊振動(dòng)密實(shí)，確保澆注料內(nèi)沒有氣泡與孔洞，根據(jù)澆注料的膨脹系數(shù)留設(shè)膨脹縫，且澆注料膨脹縫不可與磚的膨脹縫相通。工作層高鋁磚在砌筑時(shí)嚴(yán)格控制耐火泥漿的粘結(jié)時(shí)間、添加劑用量和水的用量；每塊磚的磚縫不論是平縫還是立縫都控制在2 mm以內(nèi)，特別是加工磚與鎖口磚，不得使用加工寬度小于1/2或厚度小于2/3的磚，且耐火磚進(jìn)行錯(cuò)縫砌筑，耐火磚的磚縫根據(jù)磚的膨脹系數(shù)進(jìn)行留設(shè)，不可上下對(duì)縫，需避開受力位置；砌體要確保平整和垂直，砌筑時(shí)進(jìn)行拉線，用水平尺和靠尺檢查砌體表面的平整度，用控制樣板檢查垂直度，嚴(yán)格控制表面平整誤差和垂直誤差。燒嘴磚和安裝熱電偶的異型磚均用輕質(zhì)澆注料直接澆筑，提高了窯內(nèi)襯耐火材料砌體的整體密實(shí)度，確保滿足煅燒要求。

3．4．2 烘窯方式改造

改造后采用了純焦?fàn)t煤氣空膛烘窯的方法：開始采用純焦?fàn)t煤氣空膛烘窯，在煅燒帶窯墻溫度達(dá)350℃后保溫24 h，然后加料至燒嘴部位，繼續(xù)用純焦?fàn)t煤氣烘窯，觀察窯內(nèi)物料變化，在石灰石原料呈暗紅色時(shí)撤臨時(shí)焦?fàn)t煤氣燒嘴，用高爐煤氣烘窯，此時(shí)煅燒帶窯墻溫度達(dá)700℃左右，然后根據(jù)窯內(nèi)物料和溫度變化情況逐漸增加煤氣量，連續(xù)加料，并根據(jù)窯內(nèi)物料料位情況開始間隔出料，直至正常生產(chǎn)。

烘窯過程中經(jīng)常上窯觀察物料料位情況、燒嘴火焰燃燒狀態(tài)，根據(jù)煤氣量的變化及時(shí)調(diào)整一、二次風(fēng)配比和出料次數(shù)；同時(shí)勤觀察廢氣溫度，以分析窯內(nèi)物料和熱氣流之間的熱交換狀態(tài)，從而調(diào)整加料和出料次數(shù)，使熱交換處于平衡狀態(tài)，使耐火材料砌體的溫度均勻上升，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。采用這種烘窯方式縮短了烘窯時(shí)間，耐火材料砌體的溫度均勻上升，烘窯質(zhì)量較好，為延長窯內(nèi)耐火材料砌體使用壽命奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 改造效果

改造完成后，工作層的耐火磚磚縫與隔熱層不能連通，燒嘴磚和異型磚因取消填塞巖棉繩改用隔熱輕質(zhì)耐火澆注料澆筑密實(shí)沒有了縫隙，消除了在高溫高壓下竄火與透火的可能性，也在極大程度上降低了窯內(nèi)耐材砌體變形的可能性，整個(gè)窯內(nèi)耐火材料砌體具有較好的砌筑質(zhì)量，砌體的強(qiáng)度、密實(shí)度、抗熱震性都能確保實(shí)現(xiàn)煅燒工藝要求。8#石灰氣燒豎窯大修改造完成投產(chǎn)以來，沒有產(chǎn)生窯殼高溫點(diǎn)現(xiàn)象，沒有發(fā)生結(jié)瘤停窯停產(chǎn)事故，生產(chǎn)穩(wěn)定順行。

投產(chǎn)以來，窯殼（煅燒帶）平均溫度在80℃左右，下降幅度近50%。窯殼溫度降低，減少了對(duì)窯體附屬設(shè)施的高溫炙烤，保障了設(shè)備的正常運(yùn)行。且由于窯殼溫度降低，減少了熱量損失，窯膛內(nèi)可有效利用熱量增加，熱量利用率提高，噸灰消耗煤氣量顯著下降。

5 結(jié)束語

改造完成后，8#石灰氣燒豎窯的主體設(shè)備和附屬設(shè)備運(yùn)行正常，窯內(nèi)耐火材料砌體沒有變形與損壞，滿足了煅燒工藝的要求，也積累了大量的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了使用與考核要求；同時(shí)，減少了設(shè)備更換率，降低了設(shè)備維護(hù)及維修費(fèi)用，降低了工人工作強(qiáng)度；且此次煅燒帶燒嘴部位耐材改造方案在同期建設(shè)的10#、6#、9#石灰氣燒豎窯大修以及150 t/d氣燒豎窯的5#石灰氣燒豎窯大修中得到了推廣應(yīng)用，均產(chǎn)生了良好的效果。

全國冶金科技活動(dòng)周暨“全國冶金科技成果展覽”在天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司開幕

2014年5月27日，由中國金屬學(xué)會(huì)主辦、天津市金屬學(xué)會(huì)協(xié)辦、天津冶金集團(tuán)有限公司及天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司承辦的“2014年全國冶金科技活動(dòng)周“開幕式暨”全國冶金科技成果展覽”在天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司隆重召開。中國金屬學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長王天義、中國工程院院士、中國金屬學(xué)會(huì)材料深度加工分會(huì)名譽(yù)主任委員王一德、中國金屬學(xué)會(huì)顧問、原攀鋼董事長洪及鄙、天津市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)副主席白景美、中國金屬學(xué)會(huì)材料深加工分會(huì)名譽(yù)副主任、軋鋼分會(huì)秘書長陳其安教授、中國金屬學(xué)會(huì)金屬材料深度加工分會(huì)主任委員、高效軋制國家工程研究中心唐荻教授；天津市冶金集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理劉喆、天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司黨委書記隋建平、中國金屬學(xué)會(huì)、天津市科協(xié)領(lǐng)導(dǎo)及來自全國各地的鋼材深加工領(lǐng)域的專家學(xué)者和職工代表共200余人參加了開幕式活動(dòng)。科技周活動(dòng)期間，通過舉辦技術(shù)咨詢、培訓(xùn)、講座等方式，邀請(qǐng)?jiān)菏俊⑿袠I(yè)知名專家深入鋼鐵企業(yè)普及前沿、先進(jìn)的冶金科學(xué)技術(shù)知識(shí)，滿足服務(wù)企業(yè)一線的要求；通過舉辦大型冶金科普展覽，集中展出來自全國二十余家重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)、高等院校、設(shè)計(jì)與研究院的冶金技術(shù)創(chuàng)新成果，激發(fā)企業(yè)科技工作者對(duì)科技創(chuàng)新的熱情，為促進(jìn)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，引導(dǎo)公眾理解、支持和參與鋼鐵行業(yè)科技創(chuàng)新活動(dòng)起到了非常積極的作用。

（2014-05-28天津市金屬學(xué)會(huì)供稿）

Modification of Tiantie 300 t/d Gas Fired Lime Kiln 8

LU Shue
(Lime Stone Mines,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province 056404,China)

Analysis is made on the problems of local high temperature at burning zone shell,gas leakage and flame over of refractory castable inside the kiln and high shutdown rate at 300 t/d Gas Fired Lime Kiln 8 of Tiantie Lime Stone Mines．Measures of optimizing refractory selection and improving masonry method at the burner position of burning zone were taken to lower shell temperature at burning zone to about average 80℃, reduce abnormal shutdown rate and ensure the stable running of production．

lime;gas fired kiln;modification

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．03．016

2014-01-04

2014-01-27

盧淑娥（1981—），女，工程師，主要從事煅燒冶金石灰技術(shù)管理工作。