水泥窯三次風(fēng)管耐火磚垮塌原因及對(duì)策

徐金福

安徽蕪湖海螺建筑安裝工程有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241000

水泥窯三次風(fēng)管耐火磚垮塌原因及對(duì)策

徐金福

安徽蕪湖海螺建筑安裝工程有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖 241000

公司三次風(fēng)管耐火磚垮塌，源自篦冷機(jī)高的熱回收效率。這種因素說明三次風(fēng)管內(nèi)的高強(qiáng)耐堿磚的配置方案已不能滿足新的工況，只有提高耐火磚質(zhì)量檔次，提高三次風(fēng)管殼體壁厚，增加三次風(fēng)管封口磚。

三次風(fēng)管 耐火磚 垮塌 質(zhì)量 壁厚 封口磚

0 引言

三次風(fēng)管是預(yù)分解窯熟料燒成系統(tǒng)中重要組成部分，主要作用是連接冷卻機(jī)與預(yù)分解系統(tǒng)的熱風(fēng)通道，它在燒成系統(tǒng)中起到風(fēng)量、熱量和物流的平衡作用，其功能調(diào)節(jié)在燒成系統(tǒng)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)中起到關(guān)鍵作用。

水泥窯在使用第三代篦冷機(jī)時(shí)，以5 000 t/d為例，三次風(fēng)管直徑一般為3.3 m，耐火材料內(nèi)襯厚度為：115 mm硅酸鈣板為保溫層，114 mm耐堿磚為工作層，使用壽命能達(dá)到2年以上，基本能滿足生產(chǎn)需求。

但使用進(jìn)口伯利休斯第四代篦冷機(jī)以后，某公司新投產(chǎn)的多臺(tái)回轉(zhuǎn)窯三次風(fēng)管耐火材料使用周期都達(dá)不到設(shè)計(jì)周期2年，最短時(shí)間運(yùn)行1月就出現(xiàn)三次風(fēng)管耐火磚垮塌現(xiàn)象。本文就水泥窯三次風(fēng)管耐火磚垮塌原因及對(duì)策進(jìn)行論述。

1 三次風(fēng)管耐火磚垮塌的原因分析

伯利休斯第四代篦冷機(jī)的特點(diǎn)就是熱回收效率高，直接導(dǎo)致入窯二次風(fēng)溫和入管三次風(fēng)溫都較傳統(tǒng)窯要高出200 ℃左右，管內(nèi)瞬間氣流溫度最高可達(dá)1 300 ℃，由于高溫?zé)釕?yīng)力，造成風(fēng)管內(nèi)整體磚頂部下沉，停窯后隨著冷窯時(shí)間的延長，耐火磚下沉現(xiàn)象加重或垮落?，F(xiàn)場部分現(xiàn)象見圖1、圖2。

從火磚熱面不難看出，火磚工作面受到高溫?zé)釕?yīng)力和堿侵蝕的共同作用，表面已經(jīng)脆化，燒流痕跡已開始深入磚體內(nèi)部，對(duì)磚體理化性能指標(biāo)造成了極大的破壞，系引發(fā)磚襯跨落的潛在因素之一。此現(xiàn)象說明風(fēng)管內(nèi)高強(qiáng)耐堿磚的配置方案已經(jīng)不適應(yīng)配套四代篦冷機(jī)使用，應(yīng)考慮用高荷軟和高致密材料予以替代。

圖1 耐火磚垮落

圖2 磚體表面釉化系過燒痕跡

耐堿磚的技術(shù)參數(shù)見表1。

5 000 t/d燒成系統(tǒng)三次風(fēng)管直徑為3.3 m，耐火材料內(nèi)襯厚度為：115 mm硅酸鈣板，114 mm耐堿磚。由于窯系統(tǒng)工況是波動(dòng)的，若三次風(fēng)溫度為1 200 ℃或800 ℃之間波動(dòng)。則整環(huán)耐堿磚在1 200 ℃的膨脹量為：

∏×(3 300-230)×0.8%=77 mm（因?yàn)槟突鹉嘣诟邷刂幸呀?jīng)燒結(jié)在耐堿磚上，所以在計(jì)算過程中只考慮磚的膨脹量。)

表1 耐堿磚的技術(shù)參數(shù)

整環(huán)耐堿磚在800℃的膨脹量為：

∏×(3 300-230)×0.5%=48 mm

冷卻檢修時(shí)，耐堿磚收縮，上半環(huán)磚會(huì)下沉；若重新升溫，已經(jīng)下沉的耐堿磚不會(huì)向上升，只有向兩旁延伸，每次冷卻后升溫過程，耐火磚都向兩側(cè)延伸整環(huán)磚的膨脹量，直到殼體變形，磚垮塌。如圖3所示。

圖3 耐火磚垮落過程分析

2 對(duì)策

（1） 提高三次風(fēng)管耐火磚質(zhì)量檔次，下半部分采用1450型復(fù)合磚，取消雙層結(jié)構(gòu)（見圖4）。目前三次風(fēng)管用磚為高強(qiáng)耐堿磚，但實(shí)際使用溫度達(dá)1 100 ℃，已近耐火磚荷軟溫度，由于三次風(fēng)管工藝狀況是風(fēng)速較高、飛沙較大，再加上溫度高，目前雙層設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)致密性低，穩(wěn)定性差，若出現(xiàn)局部小面積損壞，會(huì)迅速破壞隔熱層，進(jìn)而引起大面積損壞。三次風(fēng)管除膨脹節(jié)、擋磚圈、彎頭及塔架內(nèi)的三次風(fēng)管外均使用1450型復(fù)合磚。

（2）適當(dāng)提高三次風(fēng)管殼體壁厚，增加三次風(fēng)管剛度，減少熱態(tài)下三次風(fēng)管的變形。若三次風(fēng)管殼體厚度小于8 mm，其剛度不夠，變形嚴(yán)重，造成安裝困難，會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。同時(shí)目前耐火材料設(shè)計(jì)致密性低，當(dāng)局部損壞使熱氣體接觸到殼體時(shí)，使殼體發(fā)生變形，因此將三次風(fēng)管的壁厚增加到10 mm～12 mm。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)增加三次風(fēng)管封口磚。由于現(xiàn)在三次風(fēng)管只有兩種主磚，沒有封口磚，因此封口操作比較困難，有時(shí)在沒有辦法的情況下采用多加鐵板、人工加工封口磚，影響了砌筑質(zhì)量，因此設(shè)計(jì)時(shí)增加兩種封口磚。

改進(jìn)后三次風(fēng)管徑向結(jié)構(gòu)見圖4，圖5為底部采用復(fù)合磚的照片。

圖4 改進(jìn)后三次風(fēng)管徑向結(jié)構(gòu)

圖5 底部采用復(fù)合磚

3 結(jié)束語

以上技改方案，經(jīng)過十多臺(tái)回轉(zhuǎn)窯（包括三臺(tái)12 000 t/d）實(shí)際使用驗(yàn)證，三次風(fēng)管使用壽命都達(dá)到2年以上，徹底避免了因三次風(fēng)管內(nèi)襯不配套造成停窯搶修的情況發(fā)生，最低可以避免每臺(tái)回轉(zhuǎn)窯兩年內(nèi)停窯一次的損失，即每臺(tái)窯至少可減少一次停窯30萬元直接損失和增加30 000 t熟料產(chǎn)量，同時(shí)也防止了因三次風(fēng)管燒穿而發(fā)生重大安全事故。

2015-06-30）

TQ172.622.26;TU54

B

1008-0473(2015)06-0029-02

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.06.006