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水泥回转窑耐火内衬损坏原因分析及应对措施

2018/04/03 中国建材报

回转窑耐火内衬的损坏常常影响到生产的连续性,是常见的设备事故之一,造成亊故的原因包括设计结构、耐材质量、砌筑质量及运行维护等多个方面。对各种内衬损坏事故的综合分析,有利于找出一些共性的原因,亊先采取预控措施,最大程度避免亊故的发生。......

  回转窑耐火内衬的损坏常常影响到生产的连续性,是常见的设备事故之一,造成亊故的原因包括设计结构、耐材质量、砌筑质量及运行维护等多个方面。对各种内衬损坏事故的综合分析,有利于找出一些共性的原因,亊先采取预控措施,最大程度避免亊故的发生。

  回转窑耐火内衬的作用

  防止高温火焰或气流对窑体的直接损伤,保护窑筒体;防止有害物质(CO、SO2)对窑体的侵蚀;防止物料、气流对窑体的侵蚀;降低窑体温度,防止窑体被氧化侵蚀;具有蓄热保温的作用;能够改善挂窑皮性能。

  耐火内衬损坏的形式

  1.常见损坏形式

  回转窑耐火内衬因长期承受转动状态下的机械应力、物料摩擦、热应力、气流及化学侵蚀的综合效应,常导致下列问题的发生:一是扬料块长期经受机械转动重力离心率效应、高温效应及石料的冲击摩擦导致预制块扭曲,耐材脱落、厚度减薄,使扬料块间填充的耐火砖变形、脱落;二是高温煅烧结层的熔损;三是窑体内温差大的气流使粉尘经高温烧结成块状粘接于耐材表面,在窑体转动时重力的分离使耐材部分剥离,砖衬减薄,窑体温度增高,钢结构不同程度地发生变化,降低窑体的使用寿命。

  2.各种损坏发生的概率

  德国耐火技术公司对使用后的耐材进行了大量的实验研究,并统计了主要损坏原因出现的概率:机械应力占37%,由于筒体变形和砖的热膨胀作用引起;化学侵蚀占36%,由于熟料硅酸盐及碱盐的侵蚀作用引起;热应力占27%,由于过热和热震作用引起。

  随着窑型、操作的不同及窑衬在窑内位置的不一,以上3种因素所起的作用也不相同,主要取决于火焰、窑料和窑筒体在运转中的变形状态,从而使衬里承受各种不同的应力。

  耐火损坏的原因分析及应对措施

  1.机械应力损坏

  ①热膨胀挤坏耐火砖

  在窑温升到一定程度,热膨胀在窑轴向会产生压力,造成相邻耐火砖之间相互挤压,当压力大于耐火砖的强度时,就会导致耐火砖面剥落。应采取以下措施:干砌耐火砖,设置合理侧纸板,湿砌耐火砖留设2mm火泥缝;留设合适的挡砖圈。

  ②铁板应力损坏

  在耐火砖的热端,贴面铁板与镁砖内的氧化镁在高温下发生化学反应,生成镁铁化合物,使体积增大,挤压耐火砖,造成水平状断裂。针对这种情况,应改掉耐火砖贴面铁的做法或用火泥代替。

  ③耐火砖大面积扭斜错位

  由于砌筑过松,频繁开停窑,导致窑筒体变形,使窑筒体与衬砖冷面相对运动,造成衬砖扭斜错位和砖面炸裂,掉角。应采取以下措施:砌筑时,耐火砖大面用木锤敲实,锁砖应锁紧,二次加楔铁;保持稳定的热工制度;窑筒体变形部分用高温胶泥平整。

  ④椭圆度应力挤压

  因回转窑轮带垫铁间隙增大而使筒体产生较大的椭圆度,造成耐火砖挤压。应定期检测筒体椭圆度,如椭圆值超出窑直径的1/10时,应更换垫板或增加垫铁调整轮带间隙。

  ⑤锁口铁应力挤压

  锁砖时,锁口铁过多过紧,会导致形成锁口处砖沟。应采取以下措施:在同一锁口处,锁口铁的数量不超过3块;锁口铁间距尽量分散;锁砖时里外口松紧应一致;锁口铁应尽量远离薄锁砖。

  ⑥挡砖圈挤压耐火砖

  挡砖圈处的挡砖(异型砖)因受挤压断裂和出现裂缝,针对这种情况应改单道挡砖圈为双道挡砖圈,在挡砖圈上砌整砖避免加工异型砖。

  2.热损坏

  ①过热现象

  窑内温度局部过热导致耐火砖熔化形成凹坑现象。为了避免这种情况,应正确调节燃烧器和在不同部位选择合理的耐火材料。

  ②热震现象

  由于温度突然变化产生热应力造成砖面剥落开裂,主要是由于频繁开停极冷极热造成的。应稳定生产操作,制定合理的升温冷窑制度。

  3.化学侵蚀损坏

  ①碱侵蚀

  气相碱盐化合物渗入砖体空隙内冷凝和固化,在砖体形成碱盐的水平渗透层,在生产中应减少入窑碱盐含量。

  ②水化现象

  MgO与水反应生成Mg(OH)2,体积增加从而破坏耐火砖的整体结构。由于含MgO和CaO的耐火砖会有水化反应,因此在耐火砖的储存、运输和砌筑时应确保避免受潮,防水、防雨。

  从以上耐火砖的损坏机理可以看出:耐火材料施工的规范性能够有效延长耐火材料的使用寿命,而专业、敬业的砌筑人员是保证耐材施工质量的重要因素。

  耐火材料砌筑的质量要求

  1.砌筑前控制

  耐火材料在搬运过程中应谨慎从事,将耐火砖的破损率控制在3%以内。

  应做好放线工作,窑纵向基准线沿圆周以“十”字型、对称性放4条,每条线与窑轴线平行;环向基准线每2m放一条,每条线均应平行且垂直于窑轴线。

  确保窑体钢板洁净,铲除腐蚀的铁皮,严禁耐火砖的边损、角损超过控制范围的耐火砖投入使用。

  2.砌筑过程控制

  在施工过程中确保耐火材料不受潮,加工砖采用切砖机进行加工。经切割后砖的长度必须超过原砖长度的50%以上,厚度必须达到原厚度的70%以上。

  采用环砌法进行砌筑,砖紧贴窑体,必须保证砖的4只角均与窑体接触。

  砌筑中应避免下列通病:大小头倒置、抽签、混浆、错位、倾斜、灰缝不均、爬坡、离中、重缝、通缝、张口、脱空、毛缝、蛇形弯、砌体鼓包、缺棱掉角。

  耐火砖砌筑时要使用木锤或橡皮锤,严禁使用铁锤。

  调制耐火泥浆采用清洁水,准确称量,调和均匀,随调随用,已调制好的泥浆不得任意再加水使用,已初凝的泥浆不得再继续使用,调制不同质泥浆要对工器具及时清洗干净。

  3.砖圈锁缝控制

  只能用原状砖来锁砖,不得用加工砖。

  如果用几块砖来锁缝时,锁缝砖不得相互连用,要用标准型的与之相间;每环耐火砖的每种类型的锁缝砖不超过两块。

  在锁缝带内要保证砖的水平缝与窑轴相平行。

  锁缝金属板的厚度不大于2mm。

  每条缝内只能使用一块锁缝钢板,如需几块钢板时,应将其均布在整个锁砖区内,每环锁缝钢板的块数不超过4块。

  耐火材料的选用原则

  耐火材料在选型时,应保证下列要求得到满足。

  一是耐高温性。能长期在高温环境下运行。

  二是高强度和良好的耐磨性。回转窑内的耐火材料必须具有一定的机械强度,以承受高温时膨胀应力及回转窑壳体变形所造成的应力。同时因炉料及烟气对耐火材料的磨损,因而耐火材料需具有较好的耐磨性。

  三是具有良好的化学稳定性。以抵抗烟气中的化学物质的侵蚀。

  四是良好的热稳定性。能够承受焚烧状态下的交变应力。在停炉、起炉及旋转运转状况不稳定的情况下,窑内的温度变化比较大,不能有龟裂或是剥落的情况。

  五是受热膨胀稳定性。耐火材料可能比回转窑壳体膨胀大,容易脱落。

  六是气孔率要低。如果气孔率高,烟气会通过渗透进入耐火材料中,侵蚀耐火材料。

  综上所述,回转窑内耐火砖的配置方案、耐火砖的质量、耐火砖的存放、耐火砖砌筑、回转窑烘窑、生产各个环节处理不当均能影响回转窑的使用寿命,通过采用一系列措施对耐火砖进行维护,有助于使用最经济的窑衬达到最佳的使用效果。

(责任编辑:俞垚伊)

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