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10 000 t/d窑系统耐火材料冬季大修实践

2017/03/17 中国水泥杂志 耐火材料技术改进

枞阳海螺四线为10 000 t/d,2016年1月11日开展为期10 d的计划检修,其检修质量将直接影响到2016年度熟料生产任务是否能顺利完成,各个经济技术指标是否能进一步优化。此次大修距离上次检修时间近7个月,系统设备存在一定安全隐患。......

  枞阳海螺四线为10 000 t/d,2016年1月11日开展为期10 d的计划检修,其检修质量将直接影响到2016年度熟料生产任务是否能顺利完成,各个经济技术指标是否能进一步优化。此次大修距离上次检修时间近7个月,系统设备存在一定安全隐患。本次检修为冬季(气温约-5~6 ℃),耐火材料的检修施工存在较大难点,能否克服这些困难,注重检修过程控制和细节控制关系到检修效果。本文主要结合现场实际检修作业侧重介绍窑系统耐火材料施工注意事项。

  1 不同设备耐火材料大修

  1.1 篦冷机及沉降室

  1.1.1 检查结果

  4号窑篦冷机分区示意见图1,篦冷机及沉降室检查结果见表1。

4号窑篦冷机分区示意见图1


图1 4号窑篦冷机分区示意

表1 4号窑篦冷机及沉降室检查结果

表1 4号窑篦冷机及沉降室检查结果

  1.1.2 施工方案

  1)该线三次风沉降室自2009年90%左右面积更换为NHGM65高强耐磨浇注料至2016年已使用6年,中间分别于2013年、2014年、2015年局部修补,总体使用效果良好,本次继续使用该型号浇注料进行大面积(70 m2)更换。

  2)篦冷机高温区域使用通达高强低水泥防爆GB-16K浇注料,低温区使用RT-16F高铝质早强耐磨浇注料进行局部修补。

  1.1.3 施工注意事项

  1)锚固件要紧贴老浇注料,保证形成一个整体,并避免新老材料接口处脱落,延长使用周期。

  2)由于本次施工环境温度在0 ℃,为提高浇注料凝固速度,避免涨模及漏浆现象发生,采取水温加热方式,保证水温在30~40 ℃。

  3)大面积浇注时必须预留透气孔和膨胀缝,并使用振动泵保证其致密;在浇注料浇注1 h内插筷子处理预留透气孔,避免点火升温出现浇注料炸裂、剥落现象。

  4)篦冷机、三次风沉降室浇注区域的篦板上方铺设彩胶布避免篦缝堵塞,降低后期清理篦缝的劳动量。

  5)大面积施工区域必须拆模,一是进行验收,二是加快烘烤期间水分蒸发,避免浇注料出现剥落、炸裂等现象。

  1.2 三次风管

  1.2.1 施工方案

  本次对三次风管内脱空基建耐火砖进行拆除,采用TD-PT160喷涂料进行施工。

  该产品较传统浇注料的优点有:

  1)可进行无模施工,具有施工速度快、省工、省时、省力等优点,可以大大缩短维修施工时间。

  2)在施工难度较大、难以支模浇注施工的部位,其与浇注施工相比,施工衬里有更好的质量保证。

  3)该产品强度高,耐热性能好,高温耐碱侵蚀性能好,喷涂施工反弹小,材料浪费较少。

  4)该产品适用于大、中、小型水泥窑窑门罩、三次风管、旋风筒、预分解炉、篦冷机和收尘管道等部位使用。

  5)该产品设计成直接在枪头加水进行喷涂施工,保证良好喷涂施工性能及使用强度,既方便又经济。

  6)避免了三次风管使用浇注料修补时出现的顶部钢构开孔、吊车连续长时间吊装、搅拌后浇注料凝固流动性差及后期出现的钢构恢复及防雨等一系列问题,从而降低了使用成本。

  1.2.2 施工注意事项

  1)锚固件要紧贴老浇注料或耐火砖,保证形成一个整体,并避免新老材料接口处脱落。

  2)三次风管锚固件焊接时,要保证交错焊接间距<200 mm,顶部间距<150 mm,这样做一是减小材料浪费,二是能延长耐火材料使用周期,降低耐火材料消耗。

  3)施工压缩空气压力要≥0.45 MPa,保证枪头喷射速度和涂料与水混合均匀。

  4)施工区域下方铺设彩胶布,使喷射三次风管顶部脱落的涂料可再次利用到两侧腰部,降低成本。

  1.3 预热器

  1.3.1 检查结果

  4号窑预热器检查结果见表2。

表2 4号窑预热器检查结果


表2 4号窑预热器检查结果

  1.3.2 检修项目确定及检修过程

  本次万吨线检修交叉作业点多,施工量大(G-16K高强防爆浇注料共使用105 t),安全风险最多的地点为预热器区域。检修前从生产运行现场和中控操作画面来看,预热器主要问题:C5A、C5B锥部负压波动较大,开门检查该锥部时可看到分解后的粉料不规则一股股流动,C5A中部锥体耐火砖在2015年11月临停检修开窑后垮落8 m2;在窑满负荷运行时,预热器出口温度高达350 ℃,预热器换热效果不佳,C3A伞顶浇注料垮落3 m2,C4A、C4B内筒挂片烧损严重,部分脱落,系统阻力大。

  根据前期临停检修检查结果结合本次检查结果,对以下部位进行处理:1)基建的C3A、C3B伞顶浇注料更换;2)更换C4A、C4B烧损严重并变形的内筒挂片;3)C5A、C5B旋风筒及锥体使用G-16 K浇注料修补(两列锥部环形管处基本无耐火砖,导致负压波动和下料不规则)、反射仓A列直墙浇注料大面积修补,B列结皮较厚需要清理。以上作业点全部需要搭架子,中间夹杂工艺人员对分解炉与反射仓水平管道积料及C4、C5、反射仓溜管结皮清理。

  本次检修时间仅10 d,上下区域均交叉,为在安全的前提下保证施工质量,耐火材料小组成员做以下安排:1)抽调生产处、制造一、二分厂部分窑工艺管理人员和该线窑操作员一起两班倒按预热器、窑分片负责;2)停窑前外委单位提前把浇注料、内筒挂片及检修材料等运至作业场所,节省作业时间;3)检修单位提前对C3A、C3B伞顶钢构进行切割,确保停窑后耐火材料检修人员第一时间对该伞顶浇注料进行拆除;4)在耐火材料检修人员内部作业前,工艺人员对顶部、水平管道等部位积料和结皮进行清理保证其作业安全;5)在做好安全防护工作,利用耐火材料检修人员交接班、吃饭时间,工艺人员对溜管结皮进行清理,充分利用空闲时间;6)根据工艺流程、工作量进行合理安排,做到完成一处、验收一处、清理一处、拆脚手架一处;7)建立耐火材料检修人员易信群,做到问题及时通报,请示问题及时批复、作业点共同验证等,并于每天8:00及20:00召开耐火材料交接班会议,对班中问题、进度、注意事项进行交接并安排施工计划,按节点进行推进,仅用了9 d圆满完成了有史以来交叉施工点最多、施工量最大的一次检修任务。

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  1.3.3 施工注意事项

  1)伞顶老浇注料拆除到边到脚,使新浇注的浇注料形成一个整体,对施工用水进行加热并按比例放促凝剂,提高浇注料凝固速度。

  2)伞顶及顶部锚固件采用挂孔方式,延长顶部浇注料使用寿命,且铁板和浇注孔不满焊充当透气孔,使用振动泵振动确保其致密。

  3)浇注结束养护24 h后的施工部位及时拆模验收、拍照留存。

  1.4 回转窑

  1.4.1 检查结果

  耐火材料小组成员对窑内耐火材料进行全面检查,检查结果主要有:窑口浇注料耐火砖侧大部分剥蚀烧损,挡砖圈烧损,窑口第一、二、五、六、七环MS-2T砖扭曲,2.4~3.4 m变径未起到缩口作用出现耐火砖前窜现象,窑内主窑皮下方1~6.6 m尖晶石砖厚度在170~210 mm,6.6~28 m砖厚在170~220 mm,但26.7 m 2014年5月增加的挡砖圈后方耐火砖再次出现骑到挡砖圈上,26~45 m耐火砖厚度120~155 mm,45~89 m耐火砖厚度在220 mm。

  1.4.2 更换部位确定

  考虑到本次窑口挡砖圈由1 m缩短至0.6 m(恢复到原始设计,降低窑口砖挤压力)及试用泰国暹罗高耐磨砖,根据日常筒体温度、耐火砖检查结果及27 m挡砖圈部位耐火砖使用情况,经耐火材料小组成员研讨后决定本次窑内检修项目如下:

  1)本次窑口段耐火砖由1 m拆除至6.6 m,依据为:挡砖圈缩短、2.4~3.4 m变径砖前窜,3.4~6.6 m耐火砖厚度在170 mm,处于变径和一档轮带之间,受机械应力较大。

  2)2014年为了降低窑口砖挤压力,外方专家建议在26.4 m处增加一道挡砖圈,通过1年半运行情况来看,该处耐火砖(AG85、MS3C、MS2T均试用过)已多次前窜到挡砖圈上,形成一个新的运行风险点,本次予以去除。考虑到26~45 m处砖已到运行周期,结合筒体温度情况,本次予以更换。

  3)本次对窑口新挡砖圈缩短至0.6 m,0.6~1.6 m试用泰国暹罗flexdura高耐磨砖,1.6~6.6 m、26~45 m耐火砖使用MS2T尖晶石砖,去除27 m处挡砖圈。

  4号线耐火材料使用清单见表3。窑口变径耐火砖施工示意见图2。

  表3 耐火材料使用清单

表3 耐火材料使用清单

图2 窑口变径耐火砖施工示意

图2 窑口变径耐火砖施工示意

  1.4.3 窑口浇注料施工

  本次使用凯得力LB-54S浇注料,该产品分单元施工,和传统浇注料施工不同。该产品以红柱石为主要骨料原料,为低膨胀高端优质低水泥耐火浇注料,最高使用温度达1 700 ℃,能满足水泥行业耐火使用要求。并添加30%左右SiC,产品具有非常优越的高耐热震、高强度、超耐磨、抗剥落、耐侵蚀、施工性能好等优点。

  1.4.4 施工注意事项

  1)锚固件头部佩戴水晶头,并涂刷2遍以上沥青漆,保证浇注料施工前沥青漆已干。

  2)浇注料施工前锚固件须一次性焊接排布完毕,以便于焊接质量验收、焊渣等杂物清理,避免锚固件刚焊接完毕便开始浇注,减少对锚固件焊接质量和强度影响。

  3)挡砖圈上拉强筋板不能露出20 mm,避免该筋板在投料运行后膨胀损伤浇注料。

  1.4.5 分单元施工的好处

  1)更方便及更规范的留设砖面及侧端面膨胀缝,减少材料受内应力损坏。

  2)更加容易振捣密实,防止施工空洞的出现。

  3)更容易控制施工加水量,减少材料显气孔率,更好地保证材料强度及耐磨性。

  4)更方便留设排气孔,避免开窑升温过程爆裂现象发生。

  5)每个护铁为独立单元、损坏及修护以单元为单位。

  6)缩短材料自然养护时间,缩减施工工期。

  2 点火升温

  考虑当时检修环境温度在-8 ℃,窑口浇注料更换、24 m耐火砖更换加上本次预热器浇注料施工105 t,特制定以下点火方案及升温曲线。升温初期速度适当放缓,制定300 ℃和600 ℃两个保温阶段,这样做能更好地保证耐火材料内部水分蒸发充分。待600 ℃保温结束后可适当提高升温速度,保证耐火材料在升温过程中平稳,避免出现炸裂、爆头现象。具体点火方案如下:

  1)点火前用木柴对窑口、燃烧器及篦冷机两侧浇注料进行烘烤2 h,点火后的前4 h用柴油升温,随后直接实行油煤混烧,但必须保证火焰稳定,在严格遵守升温曲线的前提下,逐步调低柴油流量。

  2)升温速率分别按30、50、75 ℃/h控制,严禁骤冷骤热。

  3)点火初期通过生料系统风机挡板开度调节维持通风,当窑内通风不足时开506风机,投料前2h开538风机。

  4)关注筒体温度,尤其是换砖处温度变化,合理调整火焰形状,防止局部过热。

图3为枞阳海螺4号窑点火升温曲线。

图3为枞阳海螺4号窑点火升温曲线。

 3 检修验证及后续优化

  检修结束后,从筒扫反馈结果结合热工设备表面温度测量(0.68~1.68 m筒体表面温度150~190 ℃),利用2016年8月开展计划检修时间对篦冷机、预热器、三次风管、窑内更换的耐火材料效果进行检查,结果表明上次检修较为成功。0~0.6 m窑口浇注料厚度仍有200 mm,整体性好;0.6~1.6 m泰国暹罗flexdura高耐磨砖残留厚度仍有180~200 mm,整体磨损均匀,砖缝无重缝、无扭曲,表明该砖在运行中未出现滑动现象,磨损均匀,整体性较好;伞顶、沉降室、三次风沉降室及喷涂料修补部位平整,达到了预期效果。但2.4~3.4 m MS-2T耐火砖受剪切应力影响,多处出现裂纹,同时也表明MS-2T耐火砖性能与进口AG85耐火砖性能相近,可替代进口砖。针对变径区域特殊情况,经研讨使用安徽海螺暹罗耐火材料公司生产的特制异性耐火砖MS2TR,保证变径区域耐火砖整体性,避免耐火砖切割造成其抵御机械应力下降,同时降低耐火材料检修人员劳动强度,自8月份更换使用至2016年11月该处筒体温度在280~330 ℃,无高温点,需要下次检修对其验证总结。

  4 耐火材料建档建议

  水泥工艺管理的一个重要项目就是台账管理,耐火材料也需要建档管理。通过近年对耐火材料检修资料的收集,经分析优化万吨线耐火材料及关键部位耐热件,并及时汇总形成台账,作为生产线检修依据,便于检修材料申报及对各种材料使用评价等。耐火材料建档一般包括施工部位、更换日期、施工面积、施工量和耐火材料型号等。

  从已整理的台账可看出,部分区域选择的耐火材料不理想,如窑头罩2012年12月整体更换选用HN-20浇注料,但仅仅过了17个月整体烧损严重,通过两次检修将其更换为NH-GM65浇注料后使用31个月其整体性仍然较强,厚度在200 mm以上,完全可以延长一年使用;再如2014年5月篦冷机喉部采用NH-70浇注料使用周期仅7个月便出现大面积烧损,耐磨性差,2014年12月更换为HN-20浇注料周期延长至10个月,同样发现其烧损严重,2015年10月更换为NH-GM65后至2016年11月已使用13个月,较为平整。人员变动不可怕,怕的就是没有台账给予支撑,完善的台账能为后来者提供完善的选择依据。

 5 结束语

  耐火材料检修对专业性、技术性要求很高,同时检修中的组织环节很多,要建立完善组织体系,合理安排进度计划。筑炉施工队伍要形成自我运转的质量、组织管理体系。检修中现场材料的防雨、天气、检修安全、交叉作业协调等工作要提前考虑,避免影响耐火材料的施工质量,进一步影响回转窑点火;冬季浇注料大量施工自然有较大施工风险,但是只要考虑周全、安排合理并制定合理点火方案和升温曲线,便能保证耐火材料安全正常运行。从检修后2个月的运行情况来看,本次耐火材料检修较成功,达到了预期效果。


(责任编辑:俞垚伊)

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