頻繁錯(cuò)峰生產(chǎn)造成的燒成系統(tǒng)耐火材料損壞及處理

隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，水泥行業(yè)錯(cuò)峰生產(chǎn)的時(shí)間、頻次也逐步增加，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間大大降低，頻繁開(kāi)停窯，頻繁烘窯、冷窯。水泥企業(yè)為降低烘窯成本，提高有效時(shí)間內(nèi)的熟料單位產(chǎn)量，放棄原來(lái)大修之后的2~3d的烘窯制度，采取快速升溫投料的措施，縮短回轉(zhuǎn)窯升溫時(shí)間，甚至有的企業(yè)大修之后，升溫僅10h就投料，不僅對(duì)設(shè)備造成一定的損傷，對(duì)燒成系統(tǒng)的耐火材料也造成較大的破壞，導(dǎo)致開(kāi)窯之后，多處耐火材料脫落，需要打補(bǔ)丁。1、各部位耐火材料破損情況1.1窯頭罩澆注料華中地區(qū)某水泥公司在大修之后，為縮短升溫時(shí)間，提高窯系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)率，將原計(jì)劃36h升溫時(shí)間縮減為12h。投料之后，窯運(yùn)行40h左右，窯頭罩頂蓋澆注料開(kāi)始脫落，殼體發(fā)紅，進(jìn)而掉落，最后窯頭罩槽鋼骨架幾乎燒毀（見(jiàn)圖1），不得不停窯處理。圖1窯頭罩澆注料損壞情況1.2篦冷機(jī)矮墻澆注料西南區(qū)域某水泥公司在錯(cuò)峰生產(chǎn)檢修期間更換的篦冷機(jī)矮墻澆注料，在快速升溫投料之后，運(yùn)行不到一個(gè)周期（12個(gè)月），矮墻澆注料磨損嚴(yán)重（見(jiàn)圖2），需要修補(bǔ)（采用正常升溫制度時(shí)兩年修補(bǔ)一次）。圖2篦冷機(jī)矮墻磨損情況1.3窯口澆注料窯口澆注料相對(duì)于其他地方的澆注料工況更惡劣，更容易損壞，直接限制水泥窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。若窯口澆注料施工方式不對(duì)，在現(xiàn)有快速升溫制度下，會(huì)加劇日后正常生產(chǎn)中澆注料的損壞。窯口澆注料不僅要面臨升溫過(guò)程中快速升溫產(chǎn)生的炸裂，還在生產(chǎn)運(yùn)行中承受高溫、熟料飛砂的磨蝕、回轉(zhuǎn)窯運(yùn)動(dòng)的機(jī)械應(yīng)力等，損壞的概率倍增，破損嚴(yán)重，如圖3所示。圖3窯口澆注料破損情況1.4窯頭燃燒器澆注料窯頭燃燒器是重要的熱工裝備，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就需要停窯處理，窯頭燃燒器澆注料在快速升溫過(guò)程中有炸裂現(xiàn)象，如圖4所示。圖4窯頭燃燒器澆注料破損情況2、原因分析2.1窯系統(tǒng)開(kāi)停機(jī)頻繁在國(guó)家環(huán)保、錯(cuò)峰生產(chǎn)政策下，開(kāi)停窯頻繁，不僅浪費(fèi)能源，同時(shí)也對(duì)窯系統(tǒng)耐火材料的安全狀態(tài)以及使用壽命有較大的影響。2.2窯系統(tǒng)急劇升溫造成澆注料爆裂作為不定形耐火材料的常見(jiàn)類別之一，耐火澆注料由于綜合性能優(yōu)異而被廣泛應(yīng)用于各種熱工設(shè)備。在澆注料中加入水，首先可以使原料的混合均勻過(guò)程更加有效，并使?jié)沧⒘仙皾{更容易輸送和成型；其次，水與澆注料中水硬性結(jié)合劑的反應(yīng)，可以為材料提供必要的早期強(qiáng)度。這些水雖然在較低溫度時(shí)可以穩(wěn)定存在于材料內(nèi)部，但隨著溫度的逐漸升高，它們又會(huì)以水蒸氣的形式逸出。如果該過(guò)程不能順利進(jìn)行，往往會(huì)導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)損傷乃至災(zāi)難性破壞（爆裂），因此防爆裂性能是影響澆注料使用效果的關(guān)鍵性能之一。窯系統(tǒng)的耐火材料在正常檢修或者停窯之后的升溫過(guò)程中，煙室溫度700℃以下時(shí)的升溫速度基本在10~20℃/h，煙室溫度800℃以上時(shí)的升溫速度在50℃/h。在快速升溫制度下，大修之后升溫時(shí)間從傳統(tǒng)的48h或者72h縮短至10~16h，升溫速度極大提高，達(dá)到100℃/h甚至更高，若耐火材料施工、養(yǎng)護(hù)時(shí)間都存在問(wèn)題，耐火材料的損壞就在所難免。3、采取的措施（1）提高相應(yīng)部位的耐火材料等級(jí)，使用更高標(biāo)號(hào)的耐火材料產(chǎn)品，以適應(yīng)現(xiàn)有頻繁開(kāi)停窯的狀況。例如，某公司窯頭燃燒器澆注料原使用燃燒器專用澆注料G-17P，在快速升溫過(guò)程中窯頭澆注料頻繁炸裂脫落。在使用自流式耐火澆注料（SF-20）之后，一到二個(gè)使用周期（1~2年）內(nèi)，不需要更換和處理，如圖5所示。（2）改變耐火材料施工方式，將傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆注料施工改為用預(yù)制件施工，極大地改善了因現(xiàn)場(chǎng)施工導(dǎo)致的澆注料中水分含量偏高問(wèn)題，避免了澆注料在快速升溫過(guò)程中炸裂。篦冷機(jī)矮墻、窯頭罩側(cè)墻采用預(yù)制件施工，如圖6所示。圖5窯頭燃燒器澆注料使用12個(gè)月情況圖6篦冷機(jī)矮墻預(yù)制件施工（3）改變耐火材料檢修施工在整個(gè)系統(tǒng)檢修中的順序。在原來(lái)的水泥廠停窯檢修期間，耐火材料施工一般都排在設(shè)備檢修施工之后；在現(xiàn)有情況下，將耐火材料施工順序放在前面，尤其是窯頭罩和篦冷機(jī)處，使耐火材料有較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期，減少在升溫過(guò)程中的水蒸氣排放量；同時(shí)增加排氣孔，用電鉆打孔或者在施工時(shí)放筷子等（見(jiàn)圖7），使其在升溫過(guò)程中水蒸氣能及時(shí)排出，進(jìn)而避免快速升溫過(guò)程中耐火材料爆裂。圖7窯口澆注料增加排氣孔4、效果經(jīng)過(guò)上述一系列措施之后，在目前錯(cuò)峰生產(chǎn)的情況下，頻繁開(kāi)停窯的燒成系統(tǒng)生產(chǎn)10~12個(gè)月之后，耐火材料和澆注料的磨蝕、損壞程度較小，如圖8所示。極大地降低了耐火材料、澆注料的維修工作量和強(qiáng)度，同時(shí)也為單位時(shí)間內(nèi)提高窯系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖8澆注料使用12個(gè)月情況5、結(jié)束語(yǔ)水泥行業(yè)頻繁錯(cuò)峰生產(chǎn)政策下，水泥廠采取提高升溫速率、縮短升溫時(shí)間的措施，需結(jié)合耐火材料不同的部位、不同的損壞原理，選擇合理的耐火材料配置和結(jié)