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雙D窯耐火材料存在的主要問題及有效的改進措施

發布日期: 2019-09-27 16:46:25    閱讀量(178)    作者:徐愛東

南京鋼鐵第一煉鋼廠石灰車間有4座雙D窯,該窯主體技術引進意大利CIM公司,每座窯有兩個窯膛,因其截面為D型而得名。雙D窯是并流蓄熱式石灰窯,當其中一個窯膛燃燒時,產生的廢氣經過連接通道進入另一窯膛對石灰石進行預熱,然后再經除塵器排出。圖1為該窯的主操作畫面。窯體直面部分耐火材料的重量均由連接通道耐火材料支撐,一旦連接通道的外緣耐火材料遭到破壞,將導致窯內直面墻部分耐火材料的剝落,繼而帶動窯內其他部分耐火材料的剝落,此時如繼續維持生產,將會導致窯殼鋼板變形甚至融化。所以連接通道的情況對熱能的利用及石灰的質量將產生十分重要的影響。本文就雙D窯耐火材料設計存在的不足及改進情況進行簡單介紹。

1、雙D窯耐火材料情況簡介

窯內耐火材料總體來說比較簡單(見圖2),磚型以標準尺寸為主,TD7型窯耐火材料砌筑部分高度為12.78m,窯體上、下部的耐火材料由內至外為異型黏土磚、陶瓷纖維、致密黏土磚、輕質黏土磚、硅鈣板,總寬度約為515mm。窯體中部耐火材料由內至外為標準鎂磚、陶瓷纖維、致密黏土磚、輕質黏土磚、硅鈣板,總寬度也為515mm。通道為拱形,上拱為特種鎂磚,兩層,磚型為上寬下窄型,主要有GB32(375mm×225mm×73mm/65mm)、GB52(375mm×225mm×70mm/65mm)、GB51(300mm×225mm×69mm/65mm)等。由于磚上寬下窄,就形成了如圖3所示的拱,下拱為標準鎂磚,拱形和上拱一致,上下拱之間間距為464mm。

2、雙D窯耐火材料改進前存在的主要問題

(1)連接通道耐火材料剝落。

窯點火期間通道耐火材料受溫度急劇變化,會產生剝落現象,即通道溫度達到500℃以上就有小塊耐火材料剝落;窯生產期間每隔15天左右清理連接通道積灰,時間約為30-40min,由于點火口打開,通道溫度下降,對耐火材料帶來不利影響;受設備故障影響造成較長時間停產也會對窯內耐火材料造成沖擊。以上因素導致窯生產1.5-2年后連接通道耐火材料有碎磚剝落,2-2.5年有標準鎂磚剝落,3年后因連接通道鎂磚剝落,無法支撐造成窯直面墻耐火材料從窯內卸出,導致窯無法繼續維持生產。圖4示出了剝落的耐火材料。

(2)緊靠窯鋼結構處為硅鈣板,其厚度為75mm,由于雙D型弧面存在一定的弧度,故在弧面處留有較多的間隙。

(3)連接通道上方158mm高度處的隔熱搗打料,原圖設計中要求點火后1個月后回填,目的是防止窯點火期間耐火材料受熱膨脹造成間隙變化,但在實際操作中,由于隔熱搗打料不能加水(下方有特種鎂磚),只能由300mm×300mm的方孔進入,很難將搗打料填滿原有間隙,導致連接通道上方鋼板溫度較高,最高點溫度超過260℃,增加了窯熱量的損失。

(4)連接通道中心有兩支熱電偶,是窯生產的主要溫度控制點(圖5),原圖中熱電偶套管處耐火材料要求現場鉆孔,這樣易導致周邊耐火材料的松動,影響連接通道耐火材料的使用壽命。

3、改進措施

針對以上存在的問題進行了改進。

3.1連接通道耐火材料剝落的應對措施

針對連接通道耐火材料早期剝落的問題,進行詳細的分析后認為其原因是特種鎂磚膨脹系數較大,窯點火后受熱膨脹時,耐火材料產生的應力無法釋放,耐火材料之間互相擠壓導致其碎裂,在窯停止生產或其他情況下溫度下降,耐火材料收縮而剝落,而最容易剝落部分是通道上拱邊緣部分,隨著剝落的加劇,通道上方工作層標準鎂磚也產生剝落現象,使窯體保溫性能變差,最終難以維持正常生產。在調查國內外同類型企業耐火材料結構和品種的基礎上,在不改變耐火材料尺寸的情況下,改變連接通道耐火材料品種,即將特種鎂磚更換成品質較好的高鋁磚,其品質要求列于表1。

3.2硅鈣板的改進

改進硅鈣板的尺寸。將原來1000mm×500mm×75mm的硅鈣板改為600mm×300mm×50mm,數量適當增加。改進后,硅鈣板和窯殼的間隙變小,有利于窯殼保溫;同時由于圖紙中窯墻的砌筑尺寸未考慮磚縫尺寸(即灰漿厚度未計入總厚度),故硅鈣板尺寸調整后,窯墻總厚度與圖紙原尺寸相差無幾。

3.3通道上方隔熱搗打料的回填

在窯大修期間,當通道上拱上方黏土磚砌筑結束后,將隔熱搗打料回填總間隙的2/3,點火1個月后視實際情況少量回填。

3.4連接通道熱電偶處耐火材料的處理

通道上拱高鋁磚砌筑之前,先焊接熱電偶套管,套管周邊熱電偶根據實際情況砌筑成圓形,可少量切磚保證圓形,套管周邊包箍陶瓷纖維。

在2013年10月份對1#雙D窯實施了相關技術改進,至2018年8月份1#雙D窯已連續生產近4年半,目前耐火材料無明顯剝落,后續也一并對其他窯進行了相應改進,均無耐火材料剝落。

4、結語

通過耐火材料改進,提高了雙D窯的整體壽命,取得了可觀的經濟效益,并提高了石灰質量。今后還將對雙D窯用耐火材料進一步的觀察、摸索和改進。

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