某厂石灰竖窑预热带、煅烧带结瘤严重,瘤子最大厚度可达800mm,内衬损坏比较严重,特别是预热带距窑顶约1.5m部位四周工作层损坏一大半,有2m长距离,东侧损坏较西侧轻,预热带耐火砖损坏主要是由热应力和化学侵蚀共同造成的。在煅烧带下部和冷却带衬砖损坏较轻。
石灰竖窑内衬损坏机理分析
(1) 煅烧带上移造成预热带承受高温反应。
其原因:一是风气配分失调;二是引风过大;三是出灰量少或出灰时间间隔过长。
(2) 石灰石碱性氧化物易与硅酸硅质耐火砖在高温下发生化学反应。
其中CaO与Al2O3在熔融温度为1545℃的条件下,生成3CaO·Al2O3。由于原料带入杂质中有Fe2O3,在熔点为1415℃时生成4CaO·Fe2O3·Al2O3,在窑的高温区,当局部产生超过1400℃高温时,此部位的衬砖就会产生低熔物熔化而熔融损坏。而在正常的煅烧温度范围内,石料带入的杂质(泥沙中含有SiO2、Na2O、K2O)和石灰石在一起与硅酸铝质耐火砖反应生成3CaO·Al2O3为基质的四元、五元矿物,其熔点更低。同时在高温条件下,在窑壁处已分解的CaO沿着衬砖工作面的气孔侵入与砖内的岩相发生化学反应,也会生成上述有关低熔点盐类,使砖的工作面被侵蚀软化,这种侵蚀会不断向砖内部渗透扩散,同时衬砖受热应力作用以及在高温下砖内部的重结晶体积膨胀,使砖的工作面产生龟裂导致结构疏松,为以后的坏损埋下隐患。
(3) 窑壁效应的影响。
竖窑生产不可避免的存在“窑壁效应”,有时由于窑透气性不好,通风阻力增大,可形成较大的“窑壁效应”,使窑周易出现超过1400℃高温,如前面所述预热带东侧比西侧损毁轻的原因,就是布料偏析产生窑壁效应后,东侧透气性差,而西侧透气好,造成高温偏析所至(针对这一现象在后边如何改进有所论述),当煅烧带上移之后,在燃烧区窑周形成1400~1500℃的高温,使用的粘土砖或高铝砖会很快损坏。
(4) 窑壁结瘤的影响。
窑壁挂上比较薄的一层瘤子(结圈),对窑内衬可以起到一定的保护作用,避免耐火砖裸漏在火焰之中,如果瘤子较厚就影响窑内的风量分布及下料顺畅,就起到了反作用。我厂使用的石灰石,杂质含量时常超标,尤其雨季,泥沙附着在石灰石上一起入窑煅烧,从观察孔很容易看到结瘤现象。杂质与CaO在高温下反应生成4CaO·Fe2O3·Al2O3、CaO·Al2O3及熔渣粘结在窑壁上,形成窑壁挂瘤。在高温下瘤块越结越大、越结越牢,还可能增加砖体内的液相量,降低砖的强度。受物料冲击拉动,一旦瘤块剥落将会把耐火砖拉松或随瘤块一起脱落。在一套窑衬砖使用的后期时常有衬砖粘带掉落现象,可见窑衬的使用后期,结瘤是影响炉龄的重要因素。
(5) 停窑的影响。
该厂6×155m3白灰竖窑使用高炉煤气做燃料,高炉顺行,才有可能得到稳定的煤气供给。由于近几年公司技改项目较多,用煤气的地方多,管网煤气不够平衡,致使竖窑经常性的勒令停窑,随后又重新升温,这就意味着耐火砖又要经历一次冷热交变的过程。耐火砖经历急冷急热,内部容易开裂,一层一层剥落,在停窑恢复生产后,在成品链板上发现有的瘤子上面还有0.5cm左右厚的耐火材料,这是由于经常临时停窑后温度应力造成的。
(6) 窑衬砖砌筑质量的影响。
砌筑质量的好坏直接影响窑的运转周期。如果砌筑的不好而产生掉砖现象。窑及局部会出现高温,严重时窑皮会见红,砖环之间要留有一定的温度变化缝隙,是为耐火砖受热膨胀而留下的空间。如果砖缝太小,耐火砖受热膨胀而造成相互挤压而破碎,也会影响使用寿命;如果耐火泥的水分比较大或砖缝耐火泥不饱满且较厚,在点火烘窑过程中由于水分的剧烈蒸发,就会产生大的收缩缝或裂纹,为衬砖的掉落埋下隐患。
延长竖窑内衬砖使用寿命的措施
竖窑炉龄的长短主要取决于耐火砖的使用周期,所以分析和研究石灰竖窑耐火衬砖损毁机理,找出损毁原因,并采取相应的预防措施,可以大大延长石灰竖窑的窑龄,降低生产成本。
(1) 保证砌筑质量,特别是砖缝要符合设计要求,泥浆要饱满,耐火泥在搅拌过程中水灰比要达到要求。不但要调整好布料,还要减少上料过程中物料间的落差,避免产生大量粉末影响窑的透气率。选择适合窑炉各部位工作条件的窑衬材质,要求一是料纯,二是荷重软化高,三是气孔率小,四是抗热震性好。
(2) 制定合理的煅烧制度,稳定工艺操作,减少窑壁效应。我厂把煅烧温度控制在1150℃左右,主烧工还要根据各带温度的变化情况及时调节温度,使各带相对稳定,不允许煅烧带上下大幅度移动,即使停窑时也要根据情况每隔1~2h活一次窑。
(3) 炉况的判断,在煅烧过程中,料面下降均衡,相同出灰时间料面下降深度大体一样,各带温度稳定,这是炉况正常标志。如果某带某点温度突然大波动,或出窑时料面不下降,灰温过高,或风压突然升高,送风不进,或炉顶有明火现象,都表明炉况异常,需及时处理。
(4) 严把原料石灰石入厂、入窑关口,尽量减少小粒度石灰石和粉末的入窑对窑况的影响。
(5)精心准备,利用大修期间把1#、2#、3#窑顶布料设备———料盅角度进行合理调整,解决好布料偏析问题及布料器挡板的位置来避免石灰石料冲击窑衬磨损问题,把由于设备故障而临时停窑的,几率降到最低,不断提高作业率。
