長(cháng)期以來(lái),國內外水泥窯使用的耐火磚磚型主要有兩種標準,一種是窯前端高溫部位堿性磚采用的德國標準,即VDZB型標準, 另一種是窯中后端鋁硅質(zhì)磚采用的國際標準, 即ISOπ/3型標準。
C型系列磚將目前窯內的兩種磚型進(jìn)行了統一,等中間尺寸為π/4=78.5mm,由于磚與π值關(guān)聯(lián),施工時(shí)鎖磚用量少。C型磚中間尺寸較B型磚大約增加了10%,提高了堿性磚抗壓與抗折強度,使耐火磚抗各類(lèi)機械及熱化學(xué)應力性能大幅提高。由于非堿性磚本身強度高,對非堿性C型磚的應力影響不大,施工難度降低,而且C型磚的容積能夠滿(mǎn)足堿性磚在大直徑窯的需求,也適用于抗化學(xué)應力強的鋁硅耐火磚。此外,C型磚磚形大錐角多且小錐角少,砌筑牢固,降低了回轉窯運行時(shí)掉磚概率;每塊磚的容積和重量相等,且整數值多,便于設計計算、制造和施工。
目前影響窯內耐火磚使用周期的主要因素分析
通過(guò)對某水泥集團在“十三五”期間100多臺窯的耐火材料檢修檔案的匯總統計,全窯系統耐火材料全年單耗<0. 3kg/t熟料,近一半的回轉窯實(shí)現了”三年兩次大修”的管理目標,在國內外均名列前茅。
研究表明,溫度變化、化學(xué)侵蝕和機械應力是影響窯內耐火磚使用壽命的三大主要因素,對于不同的回轉窯來(lái)說(shuō),每一種因素的影響程度也是不一樣的。對于水泥熟料生產(chǎn)來(lái)說(shuō),溫度變化、化學(xué)侵蝕在一定程度上不可避免,有時(shí)候是二者相互作用的結果,而機械應力的影響是在窯筒體中心線(xiàn)或橢圓度數值達到一定偏差后才會(huì )出現的。2019年,通過(guò)對某水泥集團近150臺回轉窯耐火磚異常消耗次數進(jìn)行統計,分析了其產(chǎn)生異常損壞的原因,見(jiàn)表1。
從表1可以看出,機械應力損壞是造成耐火材料異常消耗的最主要原因。2019年,全年窯襯周期異常共50臺次,其中,因機械應力損壞造成的異常更換達25臺次,占異常更換臺次的50%。輪帶間隙過(guò)大(冷態(tài)間隙>27mm)6臺次,輪帶間隙過(guò)小2臺次(冷態(tài)間隙<5mm),筒體開(kāi)裂3臺次,中心線(xiàn)檢測異常8臺次。
圖1 三種磚型示意圖
相對于窯內的耐火磚,窯口耐火材料的使用環(huán)境更加惡劣,除受高溫、化學(xué)侵蝕、機械應力影響外,還有更多磨損、筒體變形、窯口材料適應性和耐火材料施工及工藝操作上的影響等。因此,大多數窯窯口耐火材料的使用壽命制約了整臺回轉窯的運行周期。通過(guò)跟蹤統計近150臺回轉窯維修檔案,目前窯口耐火材料使用周期平均不到9個(gè)月,明顯低于窯內耐火磚使用周期。
作者跟蹤調研了近百條水泥生產(chǎn)線(xiàn)中回轉窯耐火材料的使用情況,水泥窯耐火材料采用新的C型磚標準的案例表明,C型磚新標準的使用可以延長(cháng)窯內耐火磚使用周期。通過(guò)消除窯系統機械應力和優(yōu)化關(guān)鍵部位窯口施工方案以及有效控制日常生產(chǎn)工藝,可使回轉窯運行質(zhì)量大幅提升。
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