淺談耐火磚在回轉(zhuǎn)窯過渡帶的使用經(jīng)驗(yàn)

巫裕旋 潘國文 黃少琴

【摘 要】鎂砂價格上漲導(dǎo)致鎂磚價格翻倍，窯內(nèi)過渡帶使用鎂磚增加了生產(chǎn)成本，鎂磚導(dǎo)熱系數(shù)高造成筒體溫度偏高，筒體散熱大，能耗偏高，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗在117 kg/t。目前市場不斷研發(fā)和推廣新型耐火材料，硅莫紅磚替代窯內(nèi)過渡帶鎂鋁尖晶石磚推廣使用，能降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品使用性能，對此文章主要分析了硅莫紅磚在回轉(zhuǎn)窯過渡帶中的使用。

【關(guān)鍵詞】硅莫紅磚;筒體溫度;生產(chǎn)成本;使用壽命;節(jié)能降耗

【中圖分類號】TQ175.71 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）10-0121-03

廣西魚峰水泥股份有限公司現(xiàn)有4條規(guī)模不同的水泥熟料生產(chǎn)線，二線窯是1986年引進(jìn)的丹麥?zhǔn)访芩构救债a(chǎn)熟料3 200 t/d的新型干法生產(chǎn)線，窯規(guī)格為4.55 m×68 m，2011年之前窯內(nèi)50～68 m使用抗剝落磚和粘土磚，2012—2016年更換為鎂鋁尖晶石磚。由于鎂鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)高，造成回轉(zhuǎn)窯筒體溫度偏高，從過渡帶25 m開始至45 m，筒體溫度基本在33～350 ℃，筒體散熱造成的熱量損失較大，無形中增加了煤耗。從窯系統(tǒng)能源分布狀況分析來看，系統(tǒng)表面散熱能耗約為8.6 kgce/t，占系統(tǒng)熱耗6%[1]。而筒體表面散熱為系統(tǒng)散熱主要部分，因此降低筒體表面散熱為節(jié)能降耗重要環(huán)節(jié)，另外鎂砂價格上漲導(dǎo)致鎂磚價格翻倍，增加了生產(chǎn)成本。目前市場不斷研發(fā)和推廣新型耐火材料，硅莫紅磚在國內(nèi)其他回轉(zhuǎn)窯過渡帶中有部分使用經(jīng)驗(yàn)，如能夠在廣西魚峰水泥股份有限公司回轉(zhuǎn)窯過渡帶推廣使用，將對降低生產(chǎn)成本和能耗有很好的促進(jìn)作用，在此進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)探討。

1 生產(chǎn)基本情況

2016年通過對外考察和引進(jìn)新技術(shù)，公司統(tǒng)一配磚，二線窯35 m后更換為導(dǎo)熱系數(shù)低的硅莫1680耐火磚，更換后筒體溫度下降30～50 ℃，卓有成效。但因考慮到兩種耐火磚的性能及窯內(nèi)不同部位耐火材料損壞機(jī)理的差異，二線窯內(nèi)仍有一些部位繼續(xù)使用鎂鋁尖晶石磚。技改后二線窯內(nèi)配磚方案見表1。

2018年，公司面臨的問題如下：①隨著鎂砂價格上漲，鎂鋁尖晶石磚的價格也隨之翻倍，極大地增加了檢修及生產(chǎn)成本;②鎂鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)高，過渡帶筒體溫度偏高，維持在330～350 ℃，筒體散熱大，能耗偏高，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗在117 kg/t，與行業(yè)先進(jìn)水平差距大;③鎂磚耐磨性能偏低，過渡帶耐火磚因沒有窯皮保護(hù)，受到物料磨損嚴(yán)重，運(yùn)行后期偏薄后容易出現(xiàn)高溫和掉磚，使用壽命基本維持在9～10個月，制約檢修運(yùn)行周期1年的目標(biāo)。

2 改造方案

為應(yīng)對使用鎂鋁尖晶石磚所導(dǎo)致的問題，改善回轉(zhuǎn)窯筒體配磚方案，公司進(jìn)行了多次考察。廣西某水泥有限公司擁有兩條產(chǎn)能為5 000 t/d、規(guī)格為4.8 m×72 m的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，其窯內(nèi)配磚方案曾與公司類似，即在過渡帶使用鎂鋁尖晶石磚，同時也出現(xiàn)了窯筒體溫度偏高的問題。因此，從降低筒體溫度和熟料煤耗等方面考慮，2015年該公司開始使用導(dǎo)熱系數(shù)更低的硅莫紅磚代替鎂鋁尖晶石磚（見表2），換磚后窯筒體溫度下降40～50 ℃，耐火磚使用周期不變，且沒有出現(xiàn)質(zhì)量問題。

考察過程中從某廠的筒體掃描圖看，使用硅莫紅磚的過渡帶溫度顯示最高為272 ℃，現(xiàn)場測量實(shí)際溫度比筒體掃描高20 ℃，且確認(rèn)現(xiàn)場沒有軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，因此過渡帶實(shí)際溫度應(yīng)為290 ℃左右。公司二線窯1月對過渡帶進(jìn)行定檢換磚，從23.2 m更換為29.4 m，所使用的耐火磚為奧鎂的鎂鋁鐵尖晶石磚，開窯后此處溫度也達(dá)到360 ℃，常開軸流風(fēng)機(jī)冷卻后下降到330 ℃（如圖1所示）。相比之下可以看出，使用硅莫紅磚代替鎂鋁尖晶石磚對于降低窯筒體溫度、減少散熱損失的作用是顯著的。

3 可行性分析

綜合廣西某水泥有限公司與公司二線窯耐火材料成本及使用周期對比（見表3），硅莫紅磚與鎂鋁尖晶石磚相比較，成本更低，使用壽命更長，在過渡帶使用硅莫紅磚代替鎂鋁尖晶石磚應(yīng)該是可行的。如果將公司二線窯21～35 m的耐火磚更換為硅莫紅磚，預(yù)計(jì)購磚成本將下降50萬～60萬元，筒體溫度下降40～50 ℃，筒體散熱損失減少，對降低煤耗有很大的促進(jìn)作用。另外，公司4條窯普遍存在窯筒體溫度高的現(xiàn)象，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗均達(dá)到117 kg/t，如果此方案在二線窯試用成功，以后推廣到其他3條窯，其降本效果很可觀。當(dāng)然此方案也存在一定風(fēng)險，尤其是二線窯全年停窯次數(shù)比廣西某公司高很多，甚至達(dá)到40次，反復(fù)停窯對耐火磚的使用壽命影響很大，這是技改存在的主要風(fēng)險。

砌筑施工質(zhì)量是提高窯磚使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，優(yōu)質(zhì)的耐火磚，如果砌筑質(zhì)量不過關(guān)，其使用壽命必然大大縮短[2]。因此，在確定好耐火磚方案之后，還要保證砌筑質(zhì)量，通過選合適的磚和確保砌筑質(zhì)量，改造方案是完全可行的。

4 技改效果

在2018年檢修時，二線窯按照上述方案對窯內(nèi)耐火材料配置進(jìn)行改善，將21～35 m由鎂鋁尖晶石磚更換為硅莫紅磚，技改前后對比見表4。由表4可以看出，此次二線窯過渡帶耐火材料技改取得圓滿成功。

5 技改推廣

廣西魚峰水泥股份有限公司一線窯始建于1958年，原為濕法長窯，于2001年進(jìn)行改造，目前為4 m×56 m日產(chǎn)熟料2 350 t/d的半干法窯，2014年之前窯內(nèi)固相反應(yīng)帶及過渡帶使用抗剝落高鋁磚與高強(qiáng)耐堿黏土磚，2014—2018年由鎂鋁尖晶石磚替代。在使用鎂鋁尖晶石磚期間，除面臨成本及正常生產(chǎn)時筒體溫度偏高的問題外，在每個生產(chǎn)周期的末期都會因?yàn)橥搀w溫度異常升高而影響正常生產(chǎn)，甚至還發(fā)生過多次掉磚紅窯事故，且每年停窯大修入窯檢查耐火材料使用情況時都會發(fā)現(xiàn)過渡帶的鎂鋁尖晶石磚損耗較大，耐火磚剩余厚度較薄，不得不進(jìn)行更換。

因此，在二線窯技改取得成功后，一線窯也隨之在2019年檢修時將窯內(nèi)過渡帶的部分鎂鋁尖晶石磚替換為硅莫紅磚。新?lián)Q磚后，升溫是最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，我們按以下經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，在更換窯磚超過20 m，烘烤時升溫速度控制在20～30 ℃/h較為適宜，更換磚襯長度在20 m以內(nèi)，烘烤升溫速度為40～50 ℃/h[3]。經(jīng)過嚴(yán)格的升溫程序投料穩(wěn)定后，一線窯的過渡帶筒體溫度由340 ℃降至300 ℃左右，筒體散熱損失減少，全年熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗大幅降低，且運(yùn)轉(zhuǎn)周期末期筒體溫度較為平穩(wěn)，同時購磚成本降低了40萬元左右。

6 結(jié)語

通過對二線窯過渡帶耐火磚技改并推廣，廣西魚峰水泥股份有限公司不僅每年節(jié)約耐火材料成本100萬元左右，且對延長耐火磚使用壽命也有很大促進(jìn)作用，技改后二線窯創(chuàng)造了窯內(nèi)耐火磚連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)13個月的歷史記錄。另外，筒體表面溫度大幅下降，降低體表散熱對系統(tǒng)節(jié)能降耗也有很大促進(jìn)作用。對回轉(zhuǎn)窯耐火磚的換磚方案進(jìn)行調(diào)整與嘗試，尋求更優(yōu)、更合理的方案，對節(jié)能降耗產(chǎn)生了積極作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]齊硯勇，鄧國亮，柯勝強(qiáng).中國水泥工業(yè)燒成系統(tǒng)技術(shù)升級路線圖之預(yù)熱器現(xiàn)狀與創(chuàng)新性改造[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2017，23（1）：36-42.

[2]納杰.關(guān)于延長回轉(zhuǎn)窯耐火磚使用壽命的探討[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2017，34（1）：62-64.

[3]張志勇.回轉(zhuǎn)窯耐火磚的使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)[J].新世紀(jì)導(dǎo)報(bào)，2008，14（2）：38-40.