5000噸耐火材料配置與更新1分析.doc

1、5000t/d 熟料線耐火材料配置與優(yōu)化一、前言國際耐火材料正在向環(huán)境友好、適應性強、使用周期長等方向發(fā)展，中國近幾年來在耐火材料生產(chǎn)數(shù)量和技術裝備方面發(fā)展較快， 如今中國耐火材料生產(chǎn)總量已居世界第一， 技術裝備水平少數(shù)廠家已接近世界先進水平，目前我國 5000t/d 以下熟料生產(chǎn)線窯用耐火材料已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化配置， 同時出口量每年呈上升趨勢。 但國內(nèi)耐火材料生產(chǎn)廠家太多，產(chǎn)品質量規(guī)范化不夠， 需經(jīng)過一定時間的市場整合后，才可能出現(xiàn)中國耐火行業(yè)品牌產(chǎn)品。 安徽瑞泰新材料科技有限公司將憑借中國建材集團現(xiàn)有平臺和中國建筑材料科學研究總院耐火所多年研究成果的積累， 有志引領中國耐火材料技術發(fā)展， 在

2、充分發(fā)揮耐火澆注料創(chuàng)新能力的同時，以市場為先導，迅速做強做大，力爭在未來三年內(nèi)使公司發(fā)展為中國名列前茅的耐火材料企業(yè)。二、目前國內(nèi) 5000t/d 水泥熟料生產(chǎn)線耐火襯料配置狀況 5000t/d 水泥熟料生產(chǎn)線為目前國內(nèi)最典型的主流生產(chǎn)線，其基本配置能代表國內(nèi)耐火材料的技術水平。因此本文以5000t/d 水泥熟料生產(chǎn)線為例。水泥燒成系統(tǒng)是由生料變?yōu)槭炝系膹碗s的化學過程，它要經(jīng)過預熱器預熱、分解爐分解、高溫煅燒和冷卻等階段，每一過程的耐火材料都需要適應這種過程。一）、預熱器系統(tǒng)該系統(tǒng)的工藝作用是利用窯尾廢氣將生料從常溫在懸浮狀態(tài)下逐步加熱到 750以上，再進入到分解爐系統(tǒng)進行分解。該系統(tǒng)所用耐火

3、材料用量接近總用量的三分之二。其熱工特點是11、60%的燃料與預熱后的生料在分解爐充分混合狀態(tài)下進行無焰燃燒，壁面及煙氣溫度一般控制溫度在1000以內(nèi)，其它旋風筒從第一級到第五級依次不高于450、650、750、900、1000、1100；2、因此預熱器系統(tǒng)煅燒物料基本沒有液相出現(xiàn)，較少結塊與燒結，對耐火度要求不高，另外整個系統(tǒng)溫度相對比較穩(wěn)定，對耐火材料的熱震性要求不高。3、同時預熱器系統(tǒng)為靜止設備，但設備體積較大，需選用導熱系數(shù)較低的保溫材料，以降低外殼溫度。4、由于預熱器系統(tǒng)形狀較為復雜，如有錐體、旋風筒進出口變徑等，還有較細的下料管和較多的測量孔等，這些地方使用現(xiàn)場成型的耐火澆注料比較

4、方便。5、在堿含量較高的原、燃料條件下，預熱器內(nèi)耐火材料在經(jīng)受高溫侵蝕的同時，也要經(jīng)得住堿金屬氧化物的化學侵蝕。針對上述熱工環(huán)境，大體上決定了各級預熱器耐火材料的配置，應遵循如下原則：1、導熱系數(shù)低，保溫效果好，工作面層具有一定的強度和抗堿侵蝕性的耐火材料。2、對形狀復雜和細管道較多的部分采用澆注料，對直筒和規(guī)則部位采用耐堿磚。3、根據(jù)各旋風筒溫度不同和節(jié)約成本，分段設計不同材料。如對一、二級旋風筒可綜合考慮耐火和保溫，可選用粘土質耐堿耐火材料，而三級以下的預熱器，則考慮使用溫度能達1100以上的耐堿材料。24、對五級筒到煙室及分解爐以下部分耐火澆注料表面易結皮，應采用抗結皮澆注料?，F(xiàn)將 50

5、00t/d 生產(chǎn)線預熱器選材與用量簡介如下：1、RK-H 高強耐堿磚用量： 569 噸性能：項目指標AL 2O3（%）不大于253023（%）2Fe O65 702（%）SiO耐火度（）不低于1600020Mpa 荷重軟化溫度（）T4 不小于1300常溫耐壓強度（ MPa）不小于60顯氣孔率（ %）不大于20體積密度（ g/cm3）不低于2.20熱膨脹率（ %）不大于0.7導熱系數(shù)（ w/m.k ）不大于1.28熱震穩(wěn)定性 (次)1100-水冷不低于25使用部位：垂直上升煙道、旋風筒直筒及錐部2、高強耐堿澆注料用量： 850 噸性能要求：產(chǎn)品牌號RT-13NLAl 2O3 % 48SiO2%

6、50體積密度（ g/cm3）11024h2.20常溫耐壓強度110 24h 70/ Mpa1100 3h 70常溫抗折強度110 24h 7/ Mpa1100 3h 7線變化率（ %）11003h0.4最高使用溫度（）1300耐堿性一級3施工方式振動使用部位：預熱器1-4 級筒頂部、不規(guī)則部分等；3、高鋁低水泥澆注料用量： 200 噸性能：產(chǎn)品牌號RT-16Al O%7823SiO2%15體積密度（ g/cm3）11024h2.60常溫耐壓強度110 24h 100/ Mpa1100 3h 110常溫抗折強度110 24h 11/ Mpa1100 3h 12線變化率（ %）11003h0.3施

7、工方式振動使用部位：分解爐、五級筒部分4、抗結皮澆注料用量： 112 噸性能：產(chǎn)品牌號RT-50SAl 2O3% 25SiC+SiO2% 50體積密度（ g/cm3）2.50常溫耐壓強度110 24h 70/ Mpa1100 3h 80常溫抗折強度110 24h 8/ Mpa1100 3h 10線變化率（ %）11003h0.3施工方式振動使用部位：窯尾煙室部分45、硅酸鈣板用量： 156 噸性能：項目指 標HCS-20CaO44SiO247體積密度（ kg/m3）200抗折強度（ MPa）0.4導熱系數(shù)（ w/m.k ）0.058最高使用溫度（） 1050重燒線變化 2%的試驗溫度1050使

8、用部位：所有耐火材料里襯二）、三次風管三次風管是利用窯頭富氧高溫氣體引導至分解爐風管通道，在800-900溫度氣體中含有大量的熟料顆粒，對拐彎處對耐火材料沖刷磨損較嚴重。 因此要考慮該系統(tǒng)的耐堿性和耐磨，故直筒部分采用高強耐堿磚加硅酸鈣板，而不規(guī)則部分采用高耐磨澆注料加硅酸鈣板。目前采用的三次風管有兩種：平行風管和V 型風管，平行風管是指與窯幾乎平行的布置形式，V 型風管是指風管呈V 型，而在風管中部低端設置沉降室和放料閘閥。平行風管形式簡單，外觀簡潔，投資少，但為了防止熟料顆粒在三次風管中的沉降， 必須采用較高的操作風速， 因此三次風管阻力較大。由于風速較高，耐火材料的抗磨損性能要求也高些。

9、而V 型風管形式繁雜些，投資大，還需從放料閘閥定期放灰，但V 型風管可采用較低的操作風速，因而系統(tǒng)阻力低，故風速磨損小。5其用量和性能要求如下：1、RK-H 高強耐堿磚用量： 140 噸性能：見上使用部位：風管直筒部分2、超高強耐磨澆注料用量： 70 噸性能：產(chǎn)品牌號RT-JP85Al 2O3 +SiC% 85體積密度（ g/cm3）110 24h3.00常溫耐壓強度110 24h 150/ Mpa1100 3h 120常溫抗折強度110 24h 15/ Mpa1100 3h 16線變化率（ %）1100 3h0.1耐磨性8施工方式振動使用部位：三次風管彎曲及閘門部分3、硅酸鈣板用量： 17

10、噸性能：見上使用部位：所有耐火材料里襯三）窯頭罩窯頭罩是回轉窯與冷卻機聯(lián)接部分，是入窯風和三次風入口處，風壓極為不穩(wěn)， 在整個窯系統(tǒng)中極易產(chǎn)生正壓的地方， 同時氣體溫度從 800-1300，溫差較大， 而且熟料顆粒的沖刷比較強烈， 故頂部及入口處易損壞。因此在選材上要考慮熱震穩(wěn)定性和耐磨性。1、高鋁質早強耐磨澆注料6用量： 180 噸技術性能：產(chǎn)品牌號RT-16TAl 2O3 %80SiO2%15體積密度（ g/cm3）11024h2.56常溫耐壓強度110 24h 100/ Mpa1100 3h 110常溫抗折強度110 24h 11/ Mpa1100 3h 12線變化率（ %）11003h

11、0.3施工方式振動使用部位：圓形頂部2、硅酸鈣板用量： 7.2 噸技術性能：見上使用部位：所有耐火材料里襯四）燃燒器由于燃澆器處于窯口與冷卻機一段高溫氣體中，同時煤粉在燃燒器頭部附近燃燒， 受高溫輻射和還原氣氛的影響較大，同時煤燃燒時化學成份對影響較大， 因此燃燒器頭部板易損壞。 因此耐火材料更強調其高耐火度和高耐磨性，更高的熱震穩(wěn)定性和抗剝落性能。1、莫來石質澆注料用量：5噸技術性能：產(chǎn)品牌號RT-70MCAl 2O3 +SiC%70體積密度（ g/cm3）110 24h 2.707常溫耐壓強度110 24h 100/ Mpa1100 3h100常溫抗折強度110 24h10/ Mpa110

12、0 3h12線變化率（ %）1100 3h0.3施工方式振動使用部位：燃燒器入窯頭罩部分五）回轉窯回轉窯作為生料在高溫狀態(tài)下煅燒成熟料的回轉筒體， 其耐火材料使用周期往往決定了生產(chǎn)周期， 是水泥廠耐火材料管理中重點和難點。經(jīng)過預熱和 90%左右分解的生料從窯尾進入窯內(nèi)后， 其溫度逐步升高，直至 1450以上，完成從生料煅燒成熟料而進入冷卻機。 74 米的回轉窯大體可分為五個熱工階段， 由于回轉窯內(nèi)耐火材料必須固定在不斷旋轉的筒體上， 基于以下因素， 窯內(nèi)耐火磚的強度不能低于一定值：1、耐火磚與殼體之間有一定程度的滑動或滑動趨勢，會產(chǎn)生一定的摩擦，耐火磚必須有一定強度來抵抗因摩擦帶來的損害；2、

13、回轉窯從軸向看，不是絕對的剛性體，由于回轉窯筒體在支撐點之間存在一定撓度， 在回轉窯在運轉時， 出現(xiàn)與旋轉同步的周期性彎曲，由于三組托輪的回轉窯采用了非靜定結構， 當各個托輪組因溫度差異產(chǎn)生不同的膨脹量時， 使窯筒體的同軸度出現(xiàn)偏差， 而產(chǎn)生較大的附加載荷；同時由于窯筒體有 4%的侵斜度，筒體在旋轉時也會產(chǎn)生一定的向下應力。3、筒體在徑向上看，也不是個理想的圓周，而是一個近似橢圓形。而且在輪帶部位變形最大， 筒體的變形將使耐火磚承擔附加的擠壓。由于回轉窯的自重和旋轉， 使回轉窯產(chǎn)生周期性與旋轉同步的橢圓化，將使耐火磚承受的交變負荷。 這種變形或橢圓達到一定數(shù)值時，會超過耐火磚內(nèi)應力，使磚提前損

14、壞。因此，在回轉窯上不能使用強度過低的耐火材料，必須有基礎的強度要求。4、窯內(nèi)耐火材料除了承受以上機械的應力外，還要受到高溫氣體和液相熟料的作用，大至可分五、六個工作帶，需采用不同的耐火材料來對適應。85000 噸回轉窯內(nèi)耐火材料配置圖：窯頭窯尾00.6m1.6m25m35m45m73.2m 74m長度：0.60m1.0m23.4m10m10m28.2m0.8m窯 口高耐磨磚國產(chǎn)直鎂磚國產(chǎn)尖晶石磚國產(chǎn)直鎂磚抗剝落磚高鋁澆注料澆注料1、莫來石質澆注料用量： 15 噸技術性能：見上（ RT70MC）使用部位： 0-0.6 米2、高耐磨磚用量：8噸技術性能：項目指標AL2O3（%）50SiC+SiO

15、2（%）45顯氣孔率（ %）不大于2021常溫耐壓強度（ MPa）不小于8590抗折強度（ MPa）不小于1820耐火度（）不小于1790荷重軟化溫度（）1550熱震穩(wěn)定性 1000 至水冷次數(shù)1012導熱系數(shù)（ w/m k），300 250.5 0.58體積密度（ g/cm3）不大于2.5 2.6使用部位： 0.6-1.6-米3、直接結合鎂鉻磚用量： 340 噸技術性能：9材質型號性能DMC-9AMgO（%）不低于70SiO2(%)不大于2.8Cr2 03（%）不低于9常溫耐壓強度（ MPa）不小于45荷重軟化溫度 T0.6 （） 不小于1650熱震穩(wěn)定性， 1100水冷次數(shù)不小于5熱膨脹率

16、（ %） 1000 典型值1.2顯氣孔率（ %）不大于19體積密度（ kg/cm3）2.98使用部位： 1.6-25-米/35-45 米4、尖晶石磚用量： 99 噸技術性能：性能材質型號MLJ85AMgO（%）不低于85-87SiO 2(%)不大于Cr203（%）-AI 2O310-13常溫耐壓強度（ MPa）不小于55荷重軟化溫度 T （） 不小于17000.6熱震穩(wěn)定性， 1100水冷次數(shù)不小于20熱膨脹率（ %） 1000 典型值1.35顯氣孔率（ %）不大于19體積密度（ kg/cm3）不小于3.05使用部位： 25-35 米5、抗剝落磚用量： 242 噸技術性能：10指標項目5000

17、 噸以下AL2O3（%）不小于70ZrO2(%)不低于8耐火度（）不低于1780020Mpa荷重軟化溫度（） T0.6不小于1470高溫抗折強度（ MPa）不小于12常溫耐壓強度（ MPa）不小于45熱震穩(wěn)定性， 1100水冷次數(shù)不小于20顯氣孔率（ %）不大于25體積密度 (kg/m 3)不低于2500導熱系數(shù) (w/m.k) 10001.4熱膨脹率 (%)10000.7使用部位： 45-73.2 米6、高鋁澆注料用量： 8.5 噸技術性能：見上使用部位： 73.2-74 米六）冷卻機冷卻機是使出窯高溫熟料從 1400冷卻到 80以下風冷設備，因此前后溫差較大， 極易損壞的部份集中在一段前墻

18、和矮墻， 同時與窯頭接口懸梁部分由于受高溫氣體沖刷，也容易提早損壞。篦式冷卻機同于覆蓋耐火材料的殼體均是靜止的， 因此可以采用在外層增加強度不高， 但導熱系統(tǒng)很低的保溫材料。 冷卻機的內(nèi)表面要承受 300-1450 的高溫熟料接觸摩帶來的熱侵蝕和高溫磨琢，所選耐火材料應具有較強的耐磨性能。 同時一段冷卻機還要承受熱負荷較高的性能要求。由于篦冷機有大面積的直墻， 因此在采用耐火磚砌筑時， 必須考慮采用特型的錨固耐， 強化耐火磚與殼體的過接， 以防止直墻的坍塌。11現(xiàn)較多采用耐火澆注料。1、高強耐堿澆注料用量： 20 噸技術性能：見上（ RT13NL）使用部位：三段及頂部2、高鋁質澆注料用量： 1

19、06 噸技術性能：見上（ RT16）使用部位：二、三段側墻及矮墻3、高熱高鋁質澆注料用量： 183 噸技術性能：產(chǎn)品牌號RT-16TAl 2O3 % 75SiO2% 15體積密度（ g/cm3）11024h2.65常溫耐壓強度110 24h 100/ Mpa1100 3h 110常溫抗折強度110 24h 10/ Mpa1100 3h 12線變化率（ %）11003h0.4施工方式振動使用部位：冷卻機前墻及一段矮墻三、目前配置存在的某些缺陷分析與改進方案一）、預熱器系統(tǒng)方面1、煙室及分解爐縮口結皮嚴重，影響通風。產(chǎn)生的原因：設計日產(chǎn)5000 噸生產(chǎn)線，一般實際生產(chǎn)都在550012噸，超負荷 1

20、0%以上，使窯熱負荷增加，窯尾結皮的可能性增大；另一個方面無煙煤、 劣質煤用量增大其燃燒效果不是很理想，產(chǎn)生不完全燃燒的可能性增加，結皮的產(chǎn)生速率加大?？傊僮魃?、燃原材料上多方面原因都可能引起結皮，嚴重時造成回轉窯無法運行下去。改進方案：在實際生產(chǎn)中， 窯尾結皮不僅在窯尾煙室部分，有時會發(fā)展到分解爐縮口、五級筒下料溜子。為此建議增加抗結皮澆注料的使用范圍，如五級筒下料溜子以下部分全部使用抗結皮澆注料，2、旋風筒及分解爐頂部澆注料易跨落，存在生產(chǎn)安全隱患產(chǎn)生的原因：鉚固件及焊接質量差、設計上存在缺陷、冷卻太快等都有可造成頂部澆注料脫落，不少生產(chǎn)線都付出生命的代價。改進方案改進設計缺陷， 取消硅酸鈣板夾存，全部使用輕質澆注料；使用陶瓷鉚固件；使用鉚固掛磚等。3、窯尾舌頭易損壞產(chǎn)生的原因： 由于受到高溫物料的沖刷及窯尾煙氣的腐蝕， 窯尾舌頭下的鋼板易損壞，窯尾舌頭隨之損壞，對窯工況影響極大。改進方案采用預制構件，取消底部鋼板延長使用壽命。4、小面積維修費工費時產(chǎn)生的原因： 新窯運行兩年后， 預熱器系統(tǒng)部分耐火材料會局部損壞，由于預熱器內(nèi)中空，施工時要撻架子，影響檢修時間。改進方案采用噴涂料施工，可以節(jié)時節(jié)用，應大力推廣。二）、回轉