回轉窯燒成帶耐火磚(窯襯)的保護
回轉窯耐火磚的主要作用是保護窯筒體不受高溫氣體和高溫物料的損害,保證生產的正常進行。在工業生產中,燒成帶耐火磚的使用壽命很短,往往導致計劃外停窯檢修,是影響水泥窯優質、高產、低耗和年運轉率的關鍵因素。
一、耐火磚的侵蝕機理
無論是濕法窯還是新型干法回轉窯,在熟料煅燒過程中,由于窯內氣體溫度比物料溫度高得多,窯每旋轉一圈,窯襯表面受到周期性的熱沖擊,溫度變化幅度為150℃～250℃,在窯襯10mm～20mm表層范圍內產生熱應力。窯襯還承受由于窯的旋轉而產生的磚砌體交替變化的徑向和軸向機械應力,以及煅燒物料的沖刷磨損。
由于同時產生硅酸鹽熔體,在高溫環境下很容易與窯襯耐火磚表面相互作用形成窯皮初始層,并同時沿耐火磚的孔隙滲入到耐火磚的內部,與耐火磚黏結在一起,使耐火磚表層10mm～20mm范圍內的化學成分和相組成發生變化,降低耐火磚的技術性能。當物料的燒結范圍較窄,或者形成短焰急燒產生局部高溫時,會使窯皮表面的最低溫度高于物料液相凝固溫度,窯皮表面層從固態變為液態而脫落,并且由表及里深入到窯皮的初始層,連同耐火磚表面薄層一起脫落,過后又形成新的窯皮初始層。當這種情況反復出現時,燒成帶窯襯就逐漸由厚變薄,甚至完全脫落,導致局部露出窯筒體而紅窯。實際上燒成帶窯襯損壞情況正是如此,在高溫區域殘磚厚度大體上呈曲率半徑較大的弧線分布,有時弧底就落在窯筒體的內表面上。
二、耐火磚的保護
回轉窯燒成帶是窯襯使用條件最苛刻的部位,鑲砌優質耐火材料無疑會對延長窯襯的壽命起到重要作用。
1.耐火磚物理性能的影響
抗渣性是指耐火材料低抗化學侵蝕的能力。在形成窯皮初始層以及當物料燒結范圍較窄或產生局部高溫促使窯皮脫落情況下,抗渣性就顯得非常重要,即使有較強抗渣性的堿性耐火材料,在這種情況下也顯得無能為力。孔隙率及導熱系數對于形成窯皮初始層有重要作用,并且在窯皮局部脫落時,孔隙率和導熱系數較大的耐火材料有助于窯皮的及時補掛。但同時又有可能表現出極大的破壞作用,使耐火磚剝離的薄層脫落。
在耐火磚的生產過程中,其物理化學變化一般都未達到燒成溫度下的平衡狀態,也有燒成不充分的耐火磚,因而在回轉窯中再次受高溫作用時,大多數的耐火磚由于其本身液相的產生及孔隙的填充,發生不可逆的重燒收縮。因此,高溫體積穩定性,在選用燒成帶耐火磚時必須予以考慮。
熱表面層狀剝離是回轉窯燒成帶窯襯經受熱震后損壞的主要形式,若同時發生局部窯皮脫落,就會使耐火磚使用壽命大為縮短。
2.燃燒與燃料噴嘴對耐火磚的影響
用煤作燃料時,煤的揮發分和灰分起著決定性的作用,直接影響火焰形狀。揮發分較高而灰分較低的煤粉,可使黑火頭縮短,形成低溫長焰煅燒。這對保護窯襯一般是有利的。但若揮發分過高,著火太快,使出窯熟料溫度高達1260℃以上,二次風溫超過800℃,則極易燒壞噴嘴,使其變形或燒破出現缺口,產生紊亂的火焰形狀,在其被更換之前就損害了窯襯。煤的揮發分過低,灰分太高則更為不利。
燃料噴嘴結構在生產中往往沒受到足夠的重視,噴嘴形狀和出口尺寸主要影響煤粉同一次風的混合程度與噴出速度,有時為加強風煤的混合,還可在噴嘴內加裝風翅。
3.生料成分波動對耐火磚的影響
生料化學成分的波動,不僅對熟料的煅燒和熟料質量有重要的影響,窯襯也會受到較大的損害。在鐵鋁含量較多時,物料燒結范圍窄,操作上不易控制,有時表層熟料結粒良好,但物料底層卻在涌出生料粉,既燒了窯皮,又使熟料f-Cao含量偏高。
生料喂料量的波動對窯襯的危害較大。當窯內來料太多時,就不得不關小窯尾排風量,加大煤粉用量進行逼火強燒,使燒成帶熱負荷迅速增加,該區的窯皮變薄,窯襯耐耐火磚受到嚴重損害。當窯內來料太少時,煤粉火焰明顯下傾,撲向較薄的料層,若不及時調整風量和用煤量,極易燒壞窯皮和耐火磚。
一、耐火磚的侵蝕機理
無論是濕法窯還是新型干法回轉窯,在熟料煅燒過程中,由于窯內氣體溫度比物料溫度高得多,窯每旋轉一圈,窯襯表面受到周期性的熱沖擊,溫度變化幅度為150℃～250℃,在窯襯10mm～20mm表層范圍內產生熱應力。窯襯還承受由于窯的旋轉而產生的磚砌體交替變化的徑向和軸向機械應力,以及煅燒物料的沖刷磨損。
由于同時產生硅酸鹽熔體,在高溫環境下很容易與窯襯耐火磚表面相互作用形成窯皮初始層,并同時沿耐火磚的孔隙滲入到耐火磚的內部,與耐火磚黏結在一起,使耐火磚表層10mm～20mm范圍內的化學成分和相組成發生變化,降低耐火磚的技術性能。當物料的燒結范圍較窄,或者形成短焰急燒產生局部高溫時,會使窯皮表面的最低溫度高于物料液相凝固溫度,窯皮表面層從固態變為液態而脫落,并且由表及里深入到窯皮的初始層,連同耐火磚表面薄層一起脫落,過后又形成新的窯皮初始層。當這種情況反復出現時,燒成帶窯襯就逐漸由厚變薄,甚至完全脫落,導致局部露出窯筒體而紅窯。實際上燒成帶窯襯損壞情況正是如此,在高溫區域殘磚厚度大體上呈曲率半徑較大的弧線分布,有時弧底就落在窯筒體的內表面上。
二、耐火磚的保護
回轉窯燒成帶是窯襯使用條件最苛刻的部位,鑲砌優質耐火材料無疑會對延長窯襯的壽命起到重要作用。
1.耐火磚物理性能的影響
抗渣性是指耐火材料低抗化學侵蝕的能力。在形成窯皮初始層以及當物料燒結范圍較窄或產生局部高溫促使窯皮脫落情況下,抗渣性就顯得非常重要,即使有較強抗渣性的堿性耐火材料,在這種情況下也顯得無能為力。孔隙率及導熱系數對于形成窯皮初始層有重要作用,并且在窯皮局部脫落時,孔隙率和導熱系數較大的耐火材料有助于窯皮的及時補掛。但同時又有可能表現出極大的破壞作用,使耐火磚剝離的薄層脫落。
在耐火磚的生產過程中,其物理化學變化一般都未達到燒成溫度下的平衡狀態,也有燒成不充分的耐火磚,因而在回轉窯中再次受高溫作用時,大多數的耐火磚由于其本身液相的產生及孔隙的填充,發生不可逆的重燒收縮。因此,高溫體積穩定性,在選用燒成帶耐火磚時必須予以考慮。
熱表面層狀剝離是回轉窯燒成帶窯襯經受熱震后損壞的主要形式,若同時發生局部窯皮脫落,就會使耐火磚使用壽命大為縮短。
2.燃燒與燃料噴嘴對耐火磚的影響
用煤作燃料時,煤的揮發分和灰分起著決定性的作用,直接影響火焰形狀。揮發分較高而灰分較低的煤粉,可使黑火頭縮短,形成低溫長焰煅燒。這對保護窯襯一般是有利的。但若揮發分過高,著火太快,使出窯熟料溫度高達1260℃以上,二次風溫超過800℃,則極易燒壞噴嘴,使其變形或燒破出現缺口,產生紊亂的火焰形狀,在其被更換之前就損害了窯襯。煤的揮發分過低,灰分太高則更為不利。
燃料噴嘴結構在生產中往往沒受到足夠的重視,噴嘴形狀和出口尺寸主要影響煤粉同一次風的混合程度與噴出速度,有時為加強風煤的混合,還可在噴嘴內加裝風翅。
3.生料成分波動對耐火磚的影響
生料化學成分的波動,不僅對熟料的煅燒和熟料質量有重要的影響,窯襯也會受到較大的損害。在鐵鋁含量較多時,物料燒結范圍窄,操作上不易控制,有時表層熟料結粒良好,但物料底層卻在涌出生料粉,既燒了窯皮,又使熟料f-Cao含量偏高。
生料喂料量的波動對窯襯的危害較大。當窯內來料太多時,就不得不關小窯尾排風量,加大煤粉用量進行逼火強燒,使燒成帶熱負荷迅速增加,該區的窯皮變薄,窯襯耐耐火磚受到嚴重損害。當窯內來料太少時,煤粉火焰明顯下傾,撲向較薄的料層,若不及時調整風量和用煤量,極易燒壞窯皮和耐火磚。
