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                柳鋼麥爾茲窯內耐火磚、澆注料坍塌的原因分析及處理實踐

                發布時間:2021/05/15 行業新聞 標簽:耐火磚瀏覽次數:137

                廣西柳州鋼鐵集團有限公司(以下簡稱“柳鋼”)1號麥爾茲窯于2008年6月投入生產,2013年初完成窯爐排空更換煤氣噴槍的檢修,2016年12月至今,1號窯出現過少量懸掛缸背部耐火磚澆注料跌落現象。2019年4月,按計劃要求對1號窯進行排空檢修維護,更換懸掛缸背部跌落的部分耐火磚。由于窯爐連續生產期間,只能從成品、窯爐各類參數方面側面了解麥爾茲窯的運行狀況,無法具體判斷窯爐內部磚襯等具體部位燒損情況,因此在確定窯爐檢修之前,必須對窯爐狀況進行預判,對設備、各類材料做好準備。檢修之前,對窯殼表面溫度進行了測量,從撥火門外部對懸掛缸底部澆注料情況進行了大致觀察,發現各類懸掛缸底部耐材狀況較好。因此,決定在該次檢修中,主要考慮懸掛缸外部耐火磚的更換、煤氣噴槍更換、卸料平臺料斗補焊檢查以及腐蝕的煤氣管道更換。 在窯爐排空之后,檢查發現,懸掛缸背部澆注料坍塌斷裂,均卡在環形通道部位,窯爐內壁懸掛結塊較多(圖2),且卸料平臺料斗與窯殼外部焊接部位出現開裂等問題。本文重點對這些問題進行了分析探討。 圖1坍塌的懸掛缸側墻澆注料 

                圖2麥爾茲窯窯壁結塊 

                1、麥爾茲窯窯壁結塊 

                1號麥爾茲窯排空后,窯壁部分位置存在較厚的白色結塊,該類結塊較硬,難以清理。其中,較厚的料層厚度約400 mm。麥爾茲窯窯筒煅燒帶部位的有效內徑為4.3 m,實際生產時,該料層將直接導致窯筒內徑變小(橫截面最小,有效內徑降低至3.5 m),影響物料順利下移,必須組織人員使用風鎬進行清理。 在生產中,石灰石原料內夾雜部分的Fe2O3和Al2O3進入窯內煅燒。在煅燒時,石灰石中的主要成分CaCO3發生分解,產生CaO。CaO與雜質中的Fe2O3發生化學反應,產生CaO·Fe2O3、2CaO·Fe2O3,CaO與Al2O3發生反應,生產CaO·Al2O3、3CaO·Al2O3。由于這些化合物,在1250~1 300℃高溫時熔解,并大量熔解游離的CaO。在產生熔體的情況下,當該熔體與溫度較低的氣體相接觸,即可發生凝結,在窯壁上形成該類結塊。 日常生產時,石灰石在810~850℃開始分解,控制麥爾茲窯中間通道熱電偶在850℃水平,就可以得到較好的石灰產品質量。在窯爐換向,系統釋放窯壓時,伴隨著會有部分氣體夾帶粉塵通過噴槍管,返入煤氣環管內。而在煅燒時,轉爐煤氣通過煤氣噴槍進入窯內,由于煤氣中夾雜水蒸汽,附著在煤氣管壁上,與換向期間返入的粉塵發生反應,產生結塊,附著在煤氣噴槍管壁上,造成煤氣管路堵塞。在煤氣壓力曲線趨勢圖上,可以明顯觀察到煤氣管道壓力非常高。該類現象導致噴槍煤氣分配不一致,煅燒不均勻,部分部位煅燒溫度局部偏高,產品出現偏生。而在操作上,為了減少產品受到用戶異議的時間,則會提高煤氣輸入量,造成局部煤氣分配更多,煅燒溫度更高,加劇窯壁結塊化合反應,形成結塊。 雖然,在日常的檢修中,對煤氣吹掃程序、排水器等設施實施了改進,一定程度上避免了煤氣環管堵塞,但要減少該類現象的出現(圖3),還必須定期對煤氣槍管進行疏通,確保煤氣通暢,均勻分配,以減少窯壁結塊產生。 

                2、懸掛缸背部耐火磚燒損 

                麥爾茲窯懸掛缸位于窯本體的火焰“煅燒帶”區域,是窯爐的關鍵核心設備。相比牛腿式麥爾茲窯,懸掛缸為麥爾茲窯提供了足夠大的“環形通道”,有利于窯爐內部氣體的流動,實現麥爾茲窯“并流蓄熱”,同時也無須定期清理環形通道粉塵。施工時,需對單個懸掛缸鋼結構底部錨固件進行焊接,使用剛玉質澆注料分成15塊進行澆筑。待剛玉質澆注料足夠硬化后,再分別對懸掛缸缸體內側砌筑隔熱板、保溫磚、鎂磚,對懸掛缸外側砌筑隔熱板、保溫磚、高鋁磚。為使懸掛缸背部砌筑成整個完整的圓環,每個窯筒懸掛缸外側間隔90°方向均勻保留有四面弧長約788 mm的澆筑料層。然后使用國外進口錨固件焊接在懸掛缸外側面,剛玉澆注料進行澆筑。當澆注料足夠硬化后,拆模,再搭建砌筑環形通道頂部耐火磚(結構施工如圖4)。懸掛缸背部耐火磚位于窯中間通道附近,受燃燒產生的高溫煙氣沖刷影響較大,工作環境惡劣,相比其他地方,更容易在使用過程中燒損。 

                1號麥爾茲窯從2008年6月投入至今已經近11年,背部使用澆注料材質為剛玉質澆注料。此次檢修進入窯內觀察,共發現1號膛有1處側墻澆注料,2號膛有2處出現整體坍塌斷裂(如圖1),側墻耐火磚整體的狀況較好。但外觀觀察發現,1、2號膛懸掛缸背部近60%的耐火磚部分發生“脹鼓”,且部分側墻澆注料錨固件已經斷裂。出于安全考慮,必須對懸掛缸外墻耐火材料全部進行更換。

                    相比莫來石澆注料,剛玉質澆注料導熱系數較大,導致懸掛缸澆注料導熱性增加,錨固件使用壽命縮短。澆注料受熱應力影響,破損斷裂后,高溫煙氣夾帶粉塵從懸掛缸外側保溫隔熱板進入耐火材料之間縫隙。由于大量粉塵進入,擠壓耐火磚向外突出,出現部分耐火磚跌落。 在檢修作業過程中,為避免環形通道頂部耐火磚跌落,產生更大事故。先使用鋼絲繩從撥火門上部吊裝模板、鋼管等部件,對環形通道頂部耐火磚進行固定,再使用風鎬、鋼釬等對側墻耐火磚、澆注料進行拆除。拆除后,需使用壓縮空氣對懸掛缸整體進行檢漏,確認缸體外圍鋼結構無泄漏,然后再從懸掛缸底部澆注料往上開始砌筑耐火材料。為進一步延長該部分耐火磚使用壽命,在施工時,采用直徑10 mm的國產耐熱不銹鋼錨固件替代原國外錨固件、全莫來石質鋼纖維耐火材料替代原剛玉質澆注料。 3、卸料平臺上部料斗漏風 

                在恢復開窯的試壓過程中,發現窯卸料平臺外部爐殼出現漏風。窯內檢查時,發現少量焊縫,對焊縫進行焊接處理后,漏風現象還是存在。為徹底找到漏風點,對卸料平臺鋼板上部灰漿層、耐火磚分段進行拆除查找(圖7),在卸料平臺每個十字梁結構上方,發現爐殼外圈與卸料平臺上部鋼結構焊接部位開裂(如圖8),料斗頂部部分灌漿口均發現焊縫開裂(圖9)。在處理該項漏風點時,需注意做好相應耐火磚坍塌防護,分段拆除部分耐火磚、噴涂料。對開裂部位實施焊接,并使用灌漿料封堵。 2009年,對1號窯卸料平臺實施筋板改造‘糾后,至今未發現卸料平臺料斗泄漏。而在停窯排空測漏時,卻發現泄漏。主要原因還是窯爐冷卻后,部分鋼結構焊縫受外界環境溫度急劇變化影響,應力發生變化,導致焊縫被拉裂。因此,在排空冷窯操作上,必須逐步緩慢降低窯溫,盡量避免在潮濕雨季大修窯爐。在窯冷卻狀況下,磚縫比較大,大量的風通過磚縫和焊縫造成漏風。該類漏風現象不常見,也比較隱蔽,必須在恢復開窯之前仔細查找,才能徹底予以解決。 ,保證了煤氣系統的暢通可靠,為生產順行創造了條件。 

                4、結語 

                1號麥爾茲窯經過近6a的生產運行,由于原料經過水洗篩分,實現了精料入爐。因此,麥爾茲窯環形通道、中間通道相比5號窯大修時狀況要好,未發現環形通道產生結瘤堵塞情況,煅燒帶耐火磚的整體狀況良好,使用壽命也在國內同行業麥爾茲窯的前列,但在耐火磚表面出現部分輕微火焰“凹痕”。這也充分說明,在線更換噴槍時,需要高度重視噴槍與窯壁的距離,避免噴槍火焰燒損耐火磚。此外,檢修發現,經過煤氣環管的定期清理,確保煤氣系統順暢,麥爾茲窯煤氣噴槍壽命可超過預期,使用了近6 a,煤氣噴槍只有2根頭部出現了燒損。而懸掛缸底部澆注料已經使用12 a,狀況依然良好。以上的理論分析及處理,有利于積累經驗,將更好地指導今后麥爾茲窯排空檢修。 

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