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        水泥回轉(zhuǎn)窯用C型系列耐火磚的開發(fā)應(yīng)用(下)

        2019-12-17 03:42:26陳友德張豪徐金福楊忠德賈元平
        水泥技術(shù) 2019年6期
        關(guān)鍵詞:筒體

        陳友德,張豪 ,徐金福,楊忠德,賈元平

        (上接第五期)

        4 耐火磚的發(fā)展趨勢

        耐火磚是配置在水泥窯上的,必須滿足水泥窯的生產(chǎn)、技術(shù)發(fā)展趨勢的需求。從國際上的磚型系列發(fā)展來看,上世紀(jì)60年代預(yù)熱器窯為防止堿侵蝕窯尾,大量使用容重2.0kg/dm3的耐堿磚,而大型濕法窯大量使用(1.6~1.7)kg/dm3的隔熱磚,采用VDZ A型系列磚的重量是合適的,而進(jìn)入80年代,預(yù)分解窯逐步取代了預(yù)熱器窯,窯尾堿硫循環(huán)增加,耐堿磚的容重相應(yīng)增大至2.2kg/dm3以上,VDZ A型磚容積和磚重過大,而被容積小且磚體砌筑牢固的ISO逐步取代。

        VDZ B型磚是上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的,當(dāng)時預(yù)熱器的主要窯徑在?4.0m以內(nèi),其錐角是能滿足需求的。隨著預(yù)分解窯技術(shù)的進(jìn)步,目前我國水泥窯規(guī)格大多在?4.0m~4.8m,錐角難于滿足現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展。ISO是上世紀(jì)80年代出現(xiàn)的,窯內(nèi)主要使用的是2.2~2.3kg/dm3的粘土質(zhì)襯磚。近年來,由于生態(tài)化水泥發(fā)展需求,窯內(nèi)出現(xiàn)耐高溫的低導(dǎo)熱耐火磚,另外隨著原料貧化和煅燒工業(yè)廢棄物的需求,窯內(nèi)大量使用(2.4~2.7)kg/dm3的硅鋁質(zhì)襯磚,采用ISO磚型顯得過重,難以滿足砌筑需求。上述兩種磚型現(xiàn)有的缺陷主要是隨著水泥工業(yè)預(yù)分解窯技術(shù)的進(jìn)步而出現(xiàn)的。C系列磚的錐角和容積緩和了當(dāng)前我國水泥生產(chǎn)過程中VDZ B型磚錐角偏小、掉磚紅窯以及ISO磚用于鋁硅質(zhì)耐火磚容重偏大的缺陷,同時具有VDZ B型的等中間值、等容積、等重量和ISO的∏值優(yōu)點,磚型合理,完善,結(jié)合我國國情,滿足了預(yù)分解窯技術(shù)進(jìn)步對耐火磚型的需求,在未來若干年內(nèi),必然得以發(fā)展。

        5 C型系列磚的使用特點

        C型系列磚容積僅比VDZ B型磚大約10%,現(xiàn)有制磚壓機(jī)均可進(jìn)行生產(chǎn)。

        6 C系列耐火磚的生產(chǎn)試用及驗證

        回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火磚磚型試用難度較大,5 000t/d級大型窯一旦出現(xiàn)掉磚紅窯,會損失約數(shù)萬噸熟料。一般企業(yè)是不愿意試用的,只有在充分認(rèn)識到C系列磚型特性及小批量試用成功的基礎(chǔ)上,才會進(jìn)行試用。情況如下:

        6.1 制造倉儲

        C系列磚中的堿性磚分別由奧鎂、海螺耐火磚公司供貨,硅莫磚由魯中、興達(dá)供貨,制造情況如下:

        堿性磚、非堿性磚的尺寸一致,可使用同一模具,相應(yīng)節(jié)約生產(chǎn)成本。

        磚型簡化,方便了備貨,庫存將進(jìn)一步減少。

        6.2 施工階段

        6.2.1 施工和驗收

        C系列磚經(jīng)LY公司30余條窯,海螺3條窯的現(xiàn)場施工,總體情況如下:

        按水泥回轉(zhuǎn)窯耐火磚施工規(guī)范進(jìn)行施工和驗收,二種不同尺寸的C系列磚均能進(jìn)行砌筑,且完成驗收,施工質(zhì)量較好。

        6.2.2 磚型數(shù)量配比

        磚型設(shè)計盡量考慮施工時,形成有規(guī)則的比例,以利于砌筑,但實際上很難辦到。其原因是,窯在運行過程和生產(chǎn)過程中,窯筒體受熱、熱機(jī)械、熱化學(xué)的應(yīng)力,窯的橢圓度發(fā)生變化,或受化學(xué)侵蝕而直徑變大,因而實際情況是變化的,再加上磚的尺寸及砌筑方式的不同,砌筑時窯內(nèi)每一環(huán)的配比都可能變化。二種磚的理論配比和實際配比是不等的,現(xiàn)場也得到充分驗證。

        海螺英德的?4.8m×72m窯,按海螺C系列磚尺寸堿性磚理論配比為C322:C622=62:120(此數(shù)據(jù)為海螺資料,施工小結(jié)未提),實際情況為在距窯口15~22.2m 處,C322:C622=54:128,而距窯25~34m處,C322:C622=52:128。

        6.2.3 鎖磚和鋼板數(shù)量

        窯內(nèi)每環(huán)磚砌筑時,需用鎖磚和鋼板來固定。其數(shù)量與筒體橢圓度變化、筒體腐蝕、耐火磚形狀等變數(shù)有關(guān),因而每一環(huán)磚的鎖磚數(shù)量和鋼板數(shù)量不盡相同。C型磚砌筑時,使用的鎖磚和鋼板與同一窯內(nèi)使用VDZ、ISO型磚所使用的鎖磚和鋼板相比,均有較大程度降低,情況如下。

        開州?4m×60m窯C型磚共砌筑115環(huán),鎖磚平均使用3.6塊(用VDZ B型系列鎖磚,不配套),其中6環(huán)沒有使用鎖磚,鋼板平均使用1.70塊(6環(huán)沒有使用鋼板)。在距窯口24.8~34.4m用VDZ B磚,平均鎖磚3.2塊,鋼板2塊。

        南特?4.8m×72m窯165環(huán)C系列磚,其中每環(huán)平均使用鎖磚2.28塊,有17環(huán)未使用鎖磚,平均使用鋼板1.88塊,不超過1塊的有55環(huán),35.0~40.0m使用VDZ B磚,縫磚平均使用3塊。鋼板為2.9塊。

        紅獅?5.2m×72m窯,2.0~7.80m使用C系列磚29環(huán),每環(huán)平均2.38塊,鋼板1.90塊,有6環(huán)沒有使用鎖磚,9環(huán)磚僅用1塊鋼板。

        6.2.4 施工進(jìn)度

        窯內(nèi)耐火磚砌筑時,耗用時間較多的是鎖磚和鋼板,LY公司經(jīng)30余條窯的體會是,鎖磚和鋼板數(shù)量減少,加快進(jìn)度約10%以上,工人普遍反映,在完成同一任務(wù)時,每塊磚的重量較合適,勞動強(qiáng)度有所下降,受到肯定。

        6.3 運行階段

        6.3.1 LY公司情況

        LY公司在完成砌筑任務(wù)后,會撤出現(xiàn)場,因而難于全面掌握運行情況,但從30余條窯運行情況來看,使用C系列磚的運行周期均達(dá)到VDZ和ISO運行的計劃使用周期,也沒有出現(xiàn)運行過程中筒體溫度急劇變化引起的掉磚紅窯的事故。計劃停窯檢查和維修時,耐火磚的磨蝕情況與運行周期均與VDZ、ISO耐火磚接近。

        6.3.2 海螺公司情況

        海螺集團(tuán)的英德和蕪湖,三臺?4.8m×72m窯在窯內(nèi)不同部位使用C系列磚,均有詳細(xì)的使用總結(jié)和運行紀(jì)錄,均達(dá)到計劃運行周期。限于篇幅,將英德運行情況介紹如下:

        2017年2月在B線窯15~22.2m處使用了海螺暹羅MI-C型磚;2017年4月在C線窯25~34m、40.4~47.8m處分別使用了海螺暹羅MS4T-C型磚和淄博魯中DDR50-C型硅莫紅磚。

        B線于2017年2月25日投料,正常運行時15~22.2m燒成帶溫度正常,筒體溫度基本在310°C左右;2017年7月7日B線檢修,對窯內(nèi)耐火磚進(jìn)行檢查,耐火磚厚度在180~190mm,與B型磚磚厚相比,區(qū)別不大,B線窯8月6日投料后至今,此部位筒體溫度基本在300°C左右,無異常情況;2018年1月15日B線窯計劃檢修時,對窯內(nèi)耐火磚進(jìn)行檢查,此部位耐火磚厚度在160~180mm,與B型磚磚厚相比,區(qū)別不大,2月11日投料,此部位筒體溫度基本在300°C左右,無異常情況;2018年10月10日B線窯計劃檢修時,對窯內(nèi)耐火磚進(jìn)行檢查,此部位耐火磚厚度在160~180mm,與B型磚磚厚相比,區(qū)別不大,B線窯于10月15日投料,此部位筒體溫度基本在310°C左右,無異常情況;至目前為止,該部位海螺暹羅MI-C型磚使用周期已達(dá)19個月。

        C線窯25~34m使用MS4T-C型磚,2017年4月份檢修結(jié)束后,于2017年4月14日投料,正常運行時,此部位耐火磚溫度在360°~370°C左右,與前期使用MS4T-B型磚相比,溫度無明顯變化。40.4~47.8m使用淄博魯中DDR50-C型硅莫紅磚,開窯運行后筒體溫度穩(wěn)定,筒體表面溫度在200~240°C。英德海螺B、C線窯筒體溫度掃描圖見圖2。

        6.3.3 總體運行情況

        C系列磚在30余臺窯不同部位使用過程中沒有出現(xiàn)人們擔(dān)心的技術(shù)問題,即:

        C系列磚較VDZ B系列磚厚,每環(huán)磚的磚縫少,沒有出現(xiàn)人們擔(dān)心的磚受擠壓變形和擠碎事故,較ISO系列磚薄,磚縫多,也未出現(xiàn)抽簽等事故。實踐還證實,窯內(nèi)同一材質(zhì)采用不同標(biāo)準(zhǔn)的耐火磚,在窯內(nèi)所承受的熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力相似,沒有多大變化。多條試驗的回轉(zhuǎn)窯運行均正常,沒有出現(xiàn)大的生產(chǎn)波動,筒溫正常。三種不同磚型的窯運行工況無大的差別,都能滿足預(yù)定的生產(chǎn)運行周期。

        6.4 使用結(jié)論

        30條窯試用不同尺寸、不同錐角的C系列耐火磚均取得成功,C系列磚的標(biāo)準(zhǔn)是在大量使用VDZ B、ISO系列磚的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)生產(chǎn)實踐,通過創(chuàng)新制定的,完全適用現(xiàn)有水泥窯內(nèi)耐火磚的施工規(guī)范。三種磚體高度和長度均相等,砌筑時可相互搭配,既可整體砌筑,又能小面積修補(bǔ),適用性強(qiáng),生產(chǎn)運行沒有出現(xiàn)擔(dān)心的抽簽、擠壓變形、擠碎、掉磚紅窯等事故,窯內(nèi)三種不同磚型所承受的熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力相似,生產(chǎn)運行沒有出現(xiàn)大的波動,運行工況無大的差別,都能滿足預(yù)定的生產(chǎn)運行周期,完全達(dá)到驗證目標(biāo)值的要求。在預(yù)分解窯上大量推廣應(yīng)用條件成熟,經(jīng)統(tǒng)一系列磚型尺寸和錐角,進(jìn)一步完善后,可向有關(guān)部門申報C系列耐火磚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

        圖2 英德海螺B、C線窯筒體溫度掃描圖

        7 C系列磚使用的經(jīng)濟(jì)效益

        預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中,磚體損壞與襯磚質(zhì)量、砌筑牢固、更與煅燒工況有關(guān),也與襯磚所承受的熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力有關(guān),還與筒體形變產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力有關(guān),在一臺窯上進(jìn)行試驗,很難得出經(jīng)濟(jì)效果,甚至多臺也難判斷效益,必須大量使用才能得出結(jié)果。預(yù)分解窯耐火磚檢修情況大致如下。預(yù)分解窯在長期運行中,通常燒成帶、過渡帶使用的堿性磚大修更換時間,好的企業(yè)大致是一年一次,特種高鋁質(zhì)襯磚則二年一次。雖然C型磚在單磚砌筑上看不出效益,但在使用數(shù)千甚至上萬塊磚的一臺窯上,每年施工節(jié)省的時間以及窯運轉(zhuǎn)后減少掉磚紅窯,則能顯示出較好的效果。在全國所有的預(yù)分解窯上推廣應(yīng)用,總體經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益相當(dāng)可觀,且年年都有,使用愈成熟,效益愈多,保守估算的整體效益大致如下。

        (1)提高砌筑效益,平均每臺窯節(jié)省人工費0.2萬元,全國每年節(jié)省費用約300~350萬元。

        (2)窯的砌筑速度加快,平均每臺窯年減少砌筑時間約8~12h,年增加熟料產(chǎn)量約130~195萬噸/年。每噸熟料磨制成水泥的利潤平均按80元估算,為10 400~15 600萬元/年。

        (3)減少掉磚紅窯事故,全國年減少10~20次,則減少25~50萬噸熟料損失,相應(yīng)減少2 000~4 000萬元/年的損失。

        (4)有利于窯正常穩(wěn)定運行,熟料熱耗平均降低1×4.18kJ/kg熟料是可能的,按我國年產(chǎn)熟料13億噸計算,年節(jié)約煤粉18.6萬噸,約5 000萬元,減少CO2排放約45萬噸/年。

        (5)施工中鎖磚鋼板使用量將減少,鎖磚鋼板每環(huán)價格按10元計,全國的回轉(zhuǎn)窯一年將節(jié)省約400萬元。

        8 推廣應(yīng)用

        C系列磚在工業(yè)試驗的近40條窯上已使用耐火磚約8 000t,按噸熟料約0.6kg耐火磚估算,相當(dāng)于生產(chǎn)水泥熟料約1250萬噸。

        由于C系列耐火磚尚未制定標(biāo)準(zhǔn),很難推廣應(yīng)用,若標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布,現(xiàn)有生產(chǎn)裝備只需改變模具?;鸫u砌筑和驗收規(guī)范均能使用現(xiàn)行條令,將快速推廣應(yīng)用。

        海螺和LY的筑爐公司目前的年砌磚量所生產(chǎn)的水泥熟料產(chǎn)能約2.5億噸,約占全國熟料產(chǎn)量的20%,若其他砌爐公司介入,則產(chǎn)能將更大,不存在推廣應(yīng)用的困難。

        9 結(jié)束語

        C系列耐火磚磚型的簡化,有利于耐火磚制造和砌筑裝備的技術(shù)進(jìn)步以及人工智能技術(shù)的應(yīng)用,推廣使用對企業(yè)和行業(yè)必將帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

        C系列耐火磚的推廣應(yīng)用,必將進(jìn)一步促進(jìn)我國水泥窯耐火磚生產(chǎn)企業(yè)裝備技術(shù)優(yōu)化提高,促進(jìn)耐火材料企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

        C系列耐火磚磚型標(biāo)準(zhǔn)滿足我國預(yù)分解窯的技術(shù)進(jìn)展,且優(yōu)于現(xiàn)有的國際標(biāo)準(zhǔn),我國水泥工業(yè)預(yù)分解窯產(chǎn)量和使用的耐火材料數(shù)量不僅高居世界首位,而且技術(shù)快速發(fā)展,加快了我國水泥生產(chǎn)技術(shù)由大變強(qiáng)的進(jìn)程。

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