麥爾茲并流式石灰窯懸掛缸的設(shè)計及應(yīng)用

杜宗斌，蔣鵬(邯鄲鋼鐵集團有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司，河北 邯鄲 056000)

0 引言

麥爾茲窯是以天然氣、煤氣、燃油、煤粉為燃料，能夠?qū)⑹沂?、菱鎂礦、白云石等礦物質(zhì)進行煅燒的輕燒窯，其主要特點為節(jié)約能源和流體蓄熱。麥爾茲窯第一座窯建造于1957年。目前我國已從麥爾茲歐芬堡公司引入數(shù)十座麥爾茲窯，均保持了良好的運營狀況。我公司于2005年引入第一座牛腿式麥爾茲窯，截至目前共引進兩座牛腿式500 t/d及兩座懸掛港式600 t/d麥爾茲窯，每天產(chǎn)量達到2 200 t。在實際生產(chǎn)中，麥爾茲窯普遍存在制品未能達到燒結(jié)溫度、過火、高爐結(jié)瘤、偏窯、煅燒帶移動、噴槍出現(xiàn)故障、懸掛缸式窯型的缸發(fā)生掉落和相連部位漏氣等問題，需要對麥爾茲窯關(guān)鍵設(shè)備不斷改進，實現(xiàn)有效降低故障率，以保證生產(chǎn)順利進行[1]。

1 技術(shù)發(fā)展

麥爾茲并流式石灰窯技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷如下階段：

(1)采用麥爾茲并流蓄熱式圓形窯的懸掛構(gòu)造，適合于每天產(chǎn)量600 t及其之上的石灰窯；懸掛式缸應(yīng)用耐火澆注料，最大限度地減少了施工耗用時間和維修時間，降低了成本；(2)對上料技術(shù)進行完善，使其生產(chǎn)量增大；(3)運用專一上料技能，增加石灰石應(yīng)用程度，減少浪費；(4)并流蓄熱式石灰窯最新達成燃燒體系的專利技術(shù)，能夠應(yīng)用低熱值燃氣或者氣體和固體燃料混合的雙燃料體系；(5)麥爾茲窯規(guī)模向大型化發(fā)展，現(xiàn)如今懸掛式窯每天產(chǎn)量最多達到800 t，2007年巴西成功建造一座800 t/d的石灰窯，延用至今；(6)研制出完成能夠煅燒10～40 mm小密度石灰石材料的石灰窯，能夠合理運用現(xiàn)有的物資[2]。

2 懸掛缸的結(jié)構(gòu)特點

麥爾茲石灰窯懸掛缸是由耐火澆注料和鎂磚構(gòu)成。在制作石灰窯的進程中，懸掛缸部分經(jīng)常受到石灰石的碰撞，很容易壞。因此，在制作這一部分時，應(yīng)該先對耐火澆注料加工，隨后在制作好的澆注料表層上面鋪上鎂磚。在制作澆注料時應(yīng)先用水進行稀釋，這當(dāng)中存在許多游離水。在之后烘爐時，游離水將和鎂磚融合，發(fā)生反應(yīng)，致使鎂磚破裂、發(fā)揮不到作用。這個部分成為石灰窯里面極為薄弱的地方，應(yīng)該經(jīng)常進行檢查才可以保持石灰石生產(chǎn)不出現(xiàn)問題。為了防止這種狀況產(chǎn)生，在砌鎂磚之前，把澆注料里面的游離水稀釋掉，才可以保障之后的烘爐期間減少水分對鎂磚的侵害，最大限度地達到生產(chǎn)的需求。

3 存在的問題

懸掛鋼窯型的懸掛鋼澆注料掉落。我國的懸掛缸式麥爾茲窯普遍均存在澆注料掉落的狀況，對這個問題進行剖析，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵因素有兩方面，一方面為策劃或施工原因，就是澆筑方式、選取的材料形成的掉落；另一方面，相比牛腿式窯型，此類型的窯型需要的技術(shù)水準(zhǔn)較高?？傮w來說，懸掛缸式麥爾茲窯由于通風(fēng)較好，和牛腿式窯型的相比更容易控制。

懸掛缸澆注料掉落的防治或處理方案有：增加澆注料的數(shù)量，使每塊澆注料承受的作用力減少；將澆注料替換為更適合的材料；增加通風(fēng)裝置使通道及懸掛缸內(nèi)氣溫降低。麥爾茲窯原窯頂增添材料技術(shù)步驟為：窯頂使用工具稱量，運用可逆皮帶機，旋轉(zhuǎn)式料斗，最后是蓄熱膛。在這個流程里面，因為可逆皮帶的長度為5 mm，容易發(fā)生破損、偏移，致使經(jīng)常性停窯，因此這里為加料步驟中的關(guān)鍵故障因素，對于石灰窯的生產(chǎn)會有不利因素。麥爾茲石灰窯最開始的設(shè)計樣式為運用66根金屬軟管將煤氣噴槍進行銜接，在實際應(yīng)用時金屬軟管使用年限不長，少數(shù)軟管在一個月左右就會發(fā)生煤氣外漏情況，導(dǎo)致停窯更改，不僅僅生產(chǎn)進度減慢，還使器械的維護成本增加[3]。

4 麥爾茲并流式石灰窯懸掛缸的設(shè)計及應(yīng)用

4.1 麥爾茲石灰窯的設(shè)計特點

(1)雙膛石灰窯的策劃理念完成了蓄熱體系和并流加熱的相互融合，石灰石和燃燒氣體在煅燒帶里同時運動，燃燒氣體在預(yù)熱過程中蓄熱，加快熱效率；(2)換向裝置：燃燒窯膛和蓄熱窯膛中間的調(diào)換需要配備原、燃料，協(xié)助燃燒空氣和廢氣轉(zhuǎn)換裝置；運用閥門進行燃料之間的轉(zhuǎn)換，運用液壓裝置操控雙向閘板進行燃燒空氣和廢氣之間的變換；(3)麥爾茲石灰窯不只可以燃燒顆粒度為30～80 mm的石灰，還可以燃燒25～90 mm的石灰，石灰石種類齊全；(4)麥爾茲石灰窯能夠運用低熱值煤氣，其所耗用的熱能和排放的廢氣在全部窯型中即為最少的；(5)最新策劃的懸掛耐火材料圓筒可以將通道里的臟物清除完畢；(6)懸掛缸耐火材料圓筒總?cè)萘勘绕渌男?0%或30%；(7)其電氣自動化裝置應(yīng)該和世界上相同窯型的創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)形成一致[4]。

4.2 懸掛缸澆注料砌筑

R4S型麥爾茲石灰窯的關(guān)鍵構(gòu)成要素即為懸掛缸，處于石灰窯里煅燒帶附近，其別致的架構(gòu)可以高效保障環(huán)形通道里氣體的流動，防止產(chǎn)生原始石灰窯通道里灰塵難以清潔的問題。在工作時，應(yīng)該先把錨固筋焊到懸掛缸底下，將模具裝上以后，隨后使用澆注料對模具澆注。15塊澆注料相互銜接形成一個圓形構(gòu)成了一個窯筒懸掛缸底部，全部工作層耐火磚的分量均需要懸掛缸的架構(gòu)來維持。懸掛缸耐火澆注料需要在1 000 ℃的溫度下開展，因為石料在運動時持續(xù)碰撞澆注料表層，所以需要澆注料一定要具備耐高壓、耐磨損的特征和具備保持穩(wěn)定的特性，并且需要具備一定的堅硬程度，才可以達到石灰窯在超高溫度下耐高溫、耐磨損的特性。以前的設(shè)計因為剛玉澆注料具有很強的導(dǎo)熱性能，導(dǎo)致錨固件容易發(fā)生破損，從而出現(xiàn)2008年12月麥爾茲石灰窯窯懸掛缸澆注料接踵發(fā)生掉落情況，出現(xiàn)不能繼續(xù)生產(chǎn)，致使?fàn)t窯需要停產(chǎn)維修。在新的設(shè)計理念里，運用我國生產(chǎn)的錨固筋和高鋁質(zhì)錨固磚相互融合的方法，將懸掛缸底部實行改造，錨固磚運用卡槽使其牢固。在工作過程中，運用導(dǎo)熱程度小于剛玉澆注料的莫來石鋼纖維澆注料完成砌體工程。自從2009年2月開始運行，截至到目前依然未出現(xiàn)懸掛缸澆注料掉落情況，并且懸掛缸通道溫度適當(dāng)，窯爐一直正常運轉(zhuǎn)。

4.3 傳感器的設(shè)置

按照策劃方案的計劃尺寸研制同時安裝好模具，依照方案需求開始澆注料的工作，同時依照直角進行劃分，使每一個懸掛缸上能安裝四個溫度感應(yīng)器，用它來檢查烘烤過程中懸掛缸澆注料里面的溫度。模板拆除以后把烘爐放到澆注料下面，其間距應(yīng)該為250 mm，放穩(wěn)當(dāng)之后連接電路，通過絕熱材料把澆注料封鎖。同時在懸掛缸和通道銜接區(qū)域安裝一個溫度感應(yīng)器，用來勘測澆注料外面溫度高低。進行澆注料里外溫度的高度，能夠完成里外溫度差異的抑制[5]。

4.4 組對及焊接

(1)筒板依照設(shè)計圖編號進行安裝，安裝需要用到鋼尺、線、鋼絲勘察銜接筒體的高度和形狀，使其和設(shè)計圖一致。同時在勘察無誤后在上風(fēng)口、下風(fēng)口對應(yīng)位置安裝米字形支架，來保證其精準(zhǔn)度。(2)筒體安裝之后即為冷卻氣體通道的組裝，其安裝步驟必須準(zhǔn)確無誤，來保障各個腔室互不相通。如若安裝步驟出現(xiàn)問題，即使外面看不出有何問題，但是有些區(qū)域無法銜接，會出現(xiàn)腔室和腔室存在氣流，形成部分腔室氣流短路，沒有辦法達成規(guī)定冷卻成果，致使懸掛缸部分氣溫較高，使用年限減少。(3)下風(fēng)口組對。下風(fēng)口結(jié)構(gòu)特殊，組隊難度大，應(yīng)該按照順序?qū)Φ装?、隔板和里外架?gòu)進行組裝，按照設(shè)計圖勘查下風(fēng)口的立體尺寸，嚴(yán)控架構(gòu)之間的縫隙和差異?？辈榻Y(jié)束未出現(xiàn)問題之后才能開展焊接，里面焊接完畢后再蓋上板子。里面蓋板應(yīng)該為45°，同時在恰當(dāng)區(qū)域完成焊接工程。特別需要強調(diào)的是，這個位置焊接應(yīng)采用100%超聲波探傷，所以應(yīng)該用氬弧焊打底技術(shù)。(4)上風(fēng)口組對，依照底板、外側(cè)板、中隔板、上蓋板的步驟開展工作，同時在組對過程中將焊接工程做完，若步驟錯誤一定會出現(xiàn)遺漏。上下風(fēng)口能夠使架構(gòu)更加牢固，對懸掛缸立體精確度起著關(guān)鍵作用。所以，組對時應(yīng)該仔細勘查恰當(dāng)?shù)某叽?，并且?cè)重于焊接品質(zhì)，增大步驟的檢測。(5)最后一步即為筒體內(nèi)風(fēng)道的焊接，最好使用小電流、對稱焊接。因為懸掛缸焊接結(jié)束之后剛性加大，如若形狀不圓將不易改變，所以在焊接時應(yīng)該對它的形狀及時記錄，通過改變焊接步驟和采用別的方案保障精準(zhǔn)度。(6)筒體焊接結(jié)束之后，將全部焊接縫隙開始涂色，檢驗縫隙處的品質(zhì)。施工完畢以后，將支柱拆除，對懸掛缸的尺寸勘查，例如缸的圓度、高度等[6]。

5 結(jié)語

麥爾茲石灰窯在運用過程中，其低能耗、高產(chǎn)能的技術(shù)優(yōu)勢得到了充分的驗證。在不斷積累操作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，摸索出了一套成熟的操作法，對進一步提高產(chǎn)能和穩(wěn)定質(zhì)量起到了重要作用。同時，通過對麥爾茲窯關(guān)鍵設(shè)備不斷的改進，有效降低了故障率，為保證生產(chǎn)順利進行奠定了良好的基礎(chǔ)。