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        技術 | 復合節能結構件在水泥窯上的應用

        來源:《1云南水泥建材集團運營部;2鄭州瑞泰耐火科技有限公司》 發布日期:2021/10/20 編輯:張翀
        核心提示:復合節能結構件在水泥窯上的應用

        前言


        水泥窯很多部位使用不定形耐火材料,特別是在結構復雜的預分解系統內。但新型干法水泥窯溫較高、轉速較快、結構復雜,水泥廠為了提高產量和生產效率,多采用強化煅燒工藝、提高窯體轉速、加大噴煤量等措施,使窯內火焰溫度升高、溫度波動較大、熱應力增加,加上窯載荷增大,堿、氯、硫等有害物質富集,給水泥窯用耐火材料的正常使用帶來了嚴重的挑戰。尤其是篦冷機、窯頭罩、三次風管彎頭、煙室等部位采用的澆注料經常受到損毀,需要停窯檢修,嚴重影響水泥窯運行效率。開發長壽、高效、節能的耐火材料制品,解決水泥窯運行因為澆注料損毀修爐而制約運行效率,成為水泥行業迫切需要的解決的共性難題。


        為了解決該難題,研發使用復合節能結構件,通過工藝優化解決材料間的熱失配及界面結合的問題,提高產品的整體強度;復合結構件在成型過程中直接成型出鎖扣狀結構,使結構件可適用于水泥窯系統各種復雜形狀部位,便于現場快速安裝。


        這種復合結構方案具有節能、長壽、高效等特點,可替代澆注料施工方案,解決澆注料壽命不穩定、維修、烘窯工期長等缺點,為水泥行業提高運行效率和節能減排的整體技術進步提供物質支撐。針對復合節能結構件使用部位不同,對結構件材料性能要求也有些許不同,主要分為三大類:高耐磨材料、抗結皮材料和耐堿材料。


        一、復合節能結構件的制備


        1.1 原料選擇


        碳化硅作為人們早已知曉的一種優質耐火材料。具有強度高、導熱系數大、抗震性好、抗氧化、耐磨損、抗侵蝕等優良的高溫性能。在冶金、能源、化工等行業有許多用途。隨著生產技術的進步,SiC制品按照不同工藝制成多種用途的耐火材料,其高溫性能也因此更加優良。水泥窯由于固體物料對耐火材料的沖刷而造成耐火爐襯的破壞,因此選擇抗熱震性能好、高導熱率、低膨脹系數的碳化硅質材料較為合適。


        以M70礬土基莫來石為主要原料,紅柱石細粉,碳化硅和廣西白泥為基質,制備出高密致耐火磚,其顯氣孔率明顯降低熱震穩定性明顯提高。其顯氣孔率較低可抑制有害物質的滲入從而具有良好的抗結皮性、抗侵蝕性。


        綜合考慮最終選用細度為5~3mm、3~1mm、小于1mm的細度均<0.074mmM70礬土基莫來石、80均化料、碳化硅和廣西白泥、木質硫磺鈣為原料,各原料配比如表1。


        表1 原料配方



        1.2 制備工藝


        將選用物料混合均勻,加入結合劑,在攪拌機中攪拌15min后,將混合均勻的泥料,用壓力機壓制成特定尺寸的磚型。然后坯體進干燥洞48h,干燥后轉運至隧道窯進行高溫燒結,出窯后進行成品包裝。


        二、復合節能結構件的結構組成與性能優勢


        根據GB/T 5988-2004、GB/T 2997-2000、GB/T 5072.2-2004、YB/T 370-1995分別測試試樣燒后的線變化率、耐壓強度、體積密度、氣孔率、荷重軟化溫度(T₀.₆),按YB/T 376.1-1995測標磚的熱震穩定性(1100℃,水極冷法);經檢測,各項性能指標都達到可用于實際水泥窯生產。檢測指標見表2。



        復合節能結構件屬于多組件復合產品,配套組件種類較多,主要組件包括結構件、錨固結構、輕質保溫澆注料、保溫板。根據安裝部位的不同,其主要結構件外型、錨固方式也不盡相同,復合節能結構組件見圖1。


        該產品使用多層復合結構,在工作端選用高壓成型、高溫燒結的生產工藝,保證其具備較高的強度、耐磨性,同時,其氣孔率在16%~17%,能較好的抵抗化學煙氣的侵蝕,保證制品在高溫、強沖刷、強侵蝕的環境下,具備較長的使用周期;在工作端以上,通過澆筑輕質保溫澆注料,一方面起到保護錨固結構的作用,另一方面是通過降低散熱,彌補工作端導熱系數高的不足;頂部在錨固結構間隙,粘貼優質硅酸鈣板,更進一步,降低綜合導熱性系數,降低殼體溫度。在施工方面,與澆注料結構相比,省去了干燥、養護的過程,大大降低了施工不確定性對耐火材料性能的影響。


        三、復合節能結構件的應用


        從2010年開始,復合節能結構件已廣泛應用于國內外近百家水泥企業,,在窯門罩斜頂、窯門罩直墻、篦冷機頂、篦冷機喉部、分解爐窯尾煙室、窯尾煙室縮口和三次風管彎頭部位均取得了較好的使用效果。


        作者:阮曉鋒1,李沅錦2,張慧芳2,涂永紅1,孟凌霄2,李煒2,李祥2

        來源:《1云南水泥建材集團運營部;2鄭州瑞泰耐火科技有限公司》

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