水泥窑系统是水泥企业中最重要且投资最大的设备,而耐火材料在其中扮演着关键角色。尤其是对回转窑而言,确保和延长耐火材料的使用寿命可以降低资金和能源消耗,使企业在市场竞争中具备更大的优势。
影响回转窑耐火材料使用寿命的因素众多,主要涵盖质量,配置和砌筑、科学窑炉维护等几个方面。接下来将从这几个方面逐一分析对回转窑耐火材料使用寿命的具体影响,并探讨延长窑衬使用寿命的管理和技术措施。
一、制约耐火材料使用寿命的情况分析
1.干法水泥窑工况环境恶劣
水泥窑内最热部位的气体温度超过℃,热辐射在该区域向四周扩散。此高温环境下存在严重的侵蚀性物质如碱、硫和氯等,这会对耐火材料造成极大的影响。同时,耐火材料还会受到机械应力和摩擦力的作用。恶劣的工况和环境直接影响耐火材料的性能和寿命。
因此,在水泥窑的设计和运行中,需充分考虑这些因素,并选择适合的耐火材料来确保窑内设备的持久稳定运行。
2.水泥企业没有正确选择和配置符合工艺要求的耐火材料
这会导致耐火材料的性能与实际工况不匹配,容易受到高温、热循环和化学侵蚀等因素的损害。如果反复的停窑检修,导致耐火砖经常处于极冷极热的状态,也会缩短耐材的使用周期。
3.耐火材料施工队伍的整体技术水平参差不齐
除一些大型水泥集团有相对比较稳定的维修队伍外,大部分中小水泥企业要靠外协施工队来检修或更换耐火材料,因此不同程度地制约了耐火材料的整体施工质量。
二、延长耐火材料使用寿命的技术措施
1.根据工况专属定制
以干法水泥窑为例,它具有具有窑温较高、窑速较慢、碱侵蚀较严重、结构复杂和节能要求较高等工艺特点。不是价钱贵的耐火材料就适合,必须与工况相匹配。针对不同的工况环境,需要选择不同品种的耐火材料。
(1)烧成带熟料烧结温度℃~℃,而火焰温度高达℃~℃,在如此强高温下,任何耐火砖都会迅速分解摧毁,为了抵御高温,需要粘挂一层窑皮来保护衬砖。特别要指出镁铁尖晶石砖,耐高温强度高,容易挂窑皮,还解决了水泥窑用镁铬砖的环境污染问题,是水泥烧成带应用最多的产品。
(2)上下过渡带的选择比较多,如镁铝尖晶石砖、硅莫红砖、硅莫耐磨砖,复合结构硅莫砖等,其中近年来开发的铝硅系耐材——硅莫砖,特别是增加了红柱石的硅莫红砖,抗热震性能优越,制品耐磨性显著提高,在过渡带取得了很好的效果。
真金公司孟电水泥4.8*70米水泥窑,不同温度带配砖方案,硅莫砖最长可使用3年。
(3)安全带耐火材料的选用主要就是考虑资金和寿命,如高强耐碱砖可安全使用1-2年、抗剥落高铝砖2-3年、ZJAS-硅莫砖3-5年。
真金耐材硅莫耐磨砖(4)冷却带内衬是大型窑窑衬中最薄弱的环节之一,因气温高达℃左右,且温度波动较大,此处熟料的磨损和气流的冲刷都很严重。这就要求砖衬的导热系数小、耐磨性和抗热震性好;抗热震性优良的碱性砖,可用硅莫砖、镁铝尖晶石砖等。
(5)窑口因机械力对耐材的挤压,可采用热震性比较好的耐材,刚玉质或钢纤维增强刚玉质浇注料或窑口浇筑料。喷煤管属于独立的燃料运送部件,由钢管构成,它暴露在℃高温,因长期处于窑内二次风强烈冲刷下工作,所以需要喷煤管外面浇注一层浇注料对喷煤管进行保护。而普通浇筑料在高温状态下易产生收缩,裂纹,脱落,真金耐材研发的喷煤管浇注料针对特殊的环境,专门研发的以刚玉和碳化硅复合生产,能够承受高温和高速气流的冲刷,使用周期最低6个月以上。
2.专业施工
耐火材料的使用寿命和更换周期与耐火材料自身性能及施工质量有很大关系,其使用效果与施工质量的优劣关系更大,行业内有称‘三分材料,七分施工’的说法。因此,耐火材料的施工一定要严格按照施工规范,控制每一个环节、每一个细节。
(1)施工前的准备
1.必须检查搅拌设备、运输工具、振动工具、浇筑部位的完整性和清洁度
2.检查模板、周围耐火砖和保温层的防止失水措施检查施工前
3.必须检查设备的除锈、锚固件的形状、尺寸、配置、焊接质量、金属锚固件的膨胀补偿措施此外,在浇注料施工过程中,应保证不停电,不中断施工。
4.浇注用的模具,要有足够强度,刚性好,不走形,不移立,不漏浆。使用木模板时,请涂上防水涂料,以免失水后浇注料流动性下降,难以排泡和振动密实。钢模板应涂抹脱模剂,防止模板与浇注料粘连。
(2)搅拌
1.必须采用强制式搅拌机或砂浆搅拌机拌料,不可用人工拌料。搅拌机应提前清洗干净,用水冲洗,不得混入石灰、淤泥、硅酸盐水泥等杂物。彻底清洁后才能搅拌浇注料。
2.需要使用的工具有:强制式或砂浆搅拌机、水桶、磅秤、振动棒、工具锨、手推车等。先往搅拌机中加入大袋料,然后加入小袋料,搅拌量一次不得超过公斤,干拌3分钟,再加入需要水量的90%左右,搅拌4-5分钟。
3.余下的水量视情况进行调整,需要继续加水时,在加水以后再继续搅拌1-2分钟后,方可出料供浇注使用。
4.含水量的判断方法
为判断搅拌料的水分含量是否合适,可采用一种简便的“手捏成团”方法进行试验:取搅拌料用手捏成一个紧密的球团,将球团抛高约30cm,然后用手接住,如果球团变形而未散开,表示含水量正好如果球团变形并从手缝中流出,则表示含水量过多;如果球团开裂、散落,则表示含水量太少。
(3)浇注施工具体方法
1.检查:浇注料施工前必须检查抓钉是否焊牢,℃以上部位要采用耐热抓钉。抓钉表面应涂以0.5~1mm厚的油漆或用塑料带包裹,以缓冲受热后的膨胀力。
2.浇注时间控制:新拌合好的浇注料应迅速进行浇注,一股应在30分钟内浇注完毕。
3.将拌合好的浇注料倒入模具内,并及时快速插入振动棒振捣,振捣要均匀,待浇注料表面泛浆呈流动状态时再移动振动棒,移动速度为1~2米/分钟,拔出振动棒时速度要慢。
浇注料施工(4)注意事项
1.施工过程所用的工具如搅拌器、水桶、工具锨等需预先清理干净,不得混入石灰,砂粒、硅酸盐水泥等
2.拌合时用水必须是清洁的自来水。在可振动出浆的情况下拌合时尽量少用水,以达到较高的强度。
3.每次拌合量不易过多,应根据搅拌机的种类型号等而定,否则会造成搅拌机卡滞、停转。
4.浇注料应整袋使用,搅拌好的浇注料在30分钟内用完,已凝结的料块不能不得使用,也不得加溶剂搅拌再用。
5.浇注后现场温度要求控制:浇注完毕后未凝固之前,现场温度必须保持在5°C以上(5一30℃),现场温度低于5℃,必须采取相应的升温保护措施,否则会造成缓凝,导致产品性能下降。
6.损捣后的浇注料表面宜保持自然,不宜用工具抹光,更不允许在表面撒水泥细粉抹光。
7.振动棒要有备用,以确保在报动棒出现故障时,备用棒能及时启用。
8.浇注料应连续施工,因各种原因不能连续施工时,可留施工缝,并且最好留在膨胀缝处,否则施工做成麻面,即在浇注料上划深10mm,宽20mm左右的十字沟,间距mm左右。
(5)浇注料的养护
浇注料硬化后,须立即用聚乙烯塑料薄膜盖住施工体表面,上面再加盖湿草袋,以防止水分蒸发,促使水泥活化。硬化后,一天内禁止敲打、震动,根据硬化情况,一般硬化24-30小时后可以拆模,也可3日拆模。拆模后,继续养护2天,养护时继续加盖聚乙烯塑料膜和湿草袋。养护3天后,揭去聚乙烯塑料膜和湿草袋。使浇注体在空气中自然干燥1天,即可烘烤。
(6)烘炉
烘烤是浇注料使用时一个最关键环节,由于浇注体比较厚大、致密,水分不易排出,因此,在烘烤时必须绝时禁止升温过山否则会造成浇注体崩裂事故。以下是我公司部分浇注料的烘烤制度,可供参考。
三.坚持科学、合理的日常运营和维护
(1)烘窑升温:窑衬砌筑好后还须妥善烘烤,烘烤时升温不能过快,以免产生过大的热应力而导致砖衬开裂、剥落。窑衬烘烤必须连续进行,直至完成,并且要做到“慢升温、不回头”。
(2)窑皮的粘挂及保护:砖衬使用寿命的关键是烧成带窑皮的稳定性。为了形成第一层窑皮,需控制熟料结粒细小均齐、合理配料,并使其与耐火砖牢固粘结。随着新粘结熟料的不断堆积,窑皮加厚,直到窑皮过厚导致熟料无法再相互粘结。第一层窑皮的质量对延长窑衬寿命至关重要。
(3)减少停窑次数,提高预分解窑的运转率:为了提高预分解窑的运转率和减少停窑次数,应避免频繁的非计划开停窑。频繁的停窑会导致衬砖迅速冷却、收缩过快,产生严重的破坏应力,进而导致砖的开裂损坏和窑衬位扭曲,降低使用寿命。
(4)稳定窑的热工制度:窑在运转时,如热工制度不稳,会造成窑内衬料忽冷忽热,窑皮时长时塌,极易发生耐火砖开裂剥落、炸砖等现象,使用寿命大大缩短。
总的来说,要延长水泥窑耐火材料使用寿命需从方案设计、产品质量、现场施工、技术服务、产品升级等各方面进行控制,以个性化、集约化、快速响应的整体服务方案解决水泥企业的系统化需要。
郑州真金耐火材料有限公司经过30余年的技术沉淀和经验积累,提供全生命周期的管理和系统维护,使耐火材料产品使用效果得以有效的保证,推动耐火材料使用的长寿化、同步化,提升窑炉安全运转率,为客户创造价值,实现与客户的合作共赢。