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石灰窑预热器不定形耐火材料内衬研究

时间:2020-05-15 03:39

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  石灰窑是工业炉的一种,是为煅烧从矿山开采的块状石灰石而开发的专用炉。将石灰石投入到炉中,经过预热、煅烧和冷却工序,生产生石灰。石灰窑根据炉子的形式分为竖窑、回转窑、焙烧窑和环状窑等,根据原料的状态和生产的生石灰的用途,各种窑炉都在使用。本文对石灰窑预热器采用不定形耐火材料内衬的施工实绩及耐用状况做了简要介绍。

  这次采用不定形内衬的石灰窑是带炉篦式预热器的回转窑部分。在此,简要介绍该类窑的煅烧机理。

  炉篦式预热器,其装载在炉篦上的原料层压状石灰石本身是静止状态,通过炉篦机械式水平移动,向回转窑投放原料。在预热器部位换热形式为横流式,相对于原料行进方向,热气为垂直方向流动。回转窑烧成部位,热气为对流式,与原料行进方向相对流动。导入预热器的废气温度为1000~1100℃,超过原料石灰石的分解温度,在预热器内石灰石被加热到700~900℃,分解20%~30%的原料进入回转窑。

  这次采用的炉篦式预热器是有拱形顶的筒形,炉长约16.5m、炉内宽约2.4m。传统的炉墙结构是耐火砖炉墙。每块耐火砖的强度大,但是由于是使用火泥砌筑,膨胀收缩致使各砖缝开裂,反复运行、停炉,逐渐松动,造成炉墙凸起。加之热震剥落的作用,如果砖的剥离、脱落扩展,炉墙整体就有坍塌的危险。关于修补,很难进行局部性换砖,拆解范围很大。因此,存在紧急时难以应对,修理工期需要很长时间的缺点。

  观察预热器耐火砖炉墙运行10年后的状况,炉内点检结果表明大大小小的凸起部位有很多,分布很广,并且发现有小范围的脱落。但是,考虑到耐火砖炉墙的寿命通常是8年,其损毁程度是轻微的。这可以通过停炉时对凸起损坏部位更换砖、喷补或修补来延长使用寿命。然而,为了进一步延长使用寿命,必须采取防止炉墙砖凸起的对策。

  不定形耐火材料是在炉体外壳上安装锚固,埋入炉墙内加强,所以在结构上对运行时的热膨胀和停炉时的收缩等起到了稳定作用,旨在防止耐火砖炉墙主要损伤及砌缝松动导致的炉墙凸起。

  与耐火砖相比,不定形料的抗热震性良好。特别是塑性耐火材料,其组织因可塑性热冲击产生的裂纹难以扩展,抗热震性优越是较大的特长。此外,与材质相同的浇注料相比,塑性耐火材料因不使用水泥,所以不需要施工后的养生,不发生爆裂,施工后可以立即点火、升温,熔剂成分几乎不含CaO,耐蚀性优越。虽然干燥强度低,但在1300℃以上耐火黏土烧结,烧成后强度变高。塑性耐火材料为湿润混凝土状,具有在施工时扬尘少等特点。但是,塑性耐火材料采用气动夯锤打入施工,在施工方面存在施工效率低、施工人员的劳动强度大和易发生振动故障等缺点。这些施工上的缺点通过采用喷补施工法可加以消除。

  通过采用不定形材料,有效解决了传统砖墙内衬凸起问题,基本没有发现剥离和脱落,实现了使用寿命的延长。今后,将充分运用不定形耐火材料的特长,扩大其应用范围。

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