2000t/d新型干法窑高温过渡带耐火材料的选用

2005-05-11 00:00

　　我厂有两条Φ4m×60m新型干法回转窑，设计年产水泥熟料116.8万t。1990年投产以来，我们对耐火材料不断地优化选用，采用国产耐火材料，使回转窑的运转周期达7个月左右。在耐火材料的选型配套过程中，最难解决的部位是回转窑的高温过渡带，即距前窑口20～30m的位置。该处副窑皮频繁脱落，温度变化较大，化学侵蚀严重。耐火砖易炸裂、剥落及受烧蚀、侵蚀损坏，使用寿命短。因无窑皮保护，筒体温度较高，从而造成托轮瓦温度高、筒体氧化及变形严重。如果没有高质量的耐火材料，就很难和烧成带的直接结合镁铬砖相配套及保证回转窑的长期安全运转。

1　高温过渡带耐火材料的选用情况

　　我厂回转窑高温过渡带曾使用过化学结合镁铬砖、磷酸盐砖、特种磷酸盐砖、方镁石-尖晶石砖和A-S型碱性复合砖。

1.1　化学结合镁铬砖

　　我厂回转窑过渡带16.8～34.2m处原设计使用化学结合镁铬砖，其主要理化性能指标见表1。

表1　化学结合镁铬砖的主要理化性能指标

MgO ／％	Cr₂O₃ ／％	显气孔率 /％	体积密度／（g／cm³）	荷重软化温度 T0.6/℃	常温耐压强度 /Mpa	热震稳定性 /(1100℃～水，次)
＞70	＞6	＜20	＞2.80	＞1550	＞50	＞4

　　化学结合镁铬砖的热震稳定性差，不适应高温过渡带热工制度的要求，且由于试生产阶段，设备故障率高，开停窑频繁，窑内热工制度很不稳定，其使用寿命最长只有48d，故投产后不久即被淘汰。

1.2　磷酸盐砖

　　该砖的常温耐压强度高、热震稳定性能好，抗剥落性能优良，但其荷重软化温度较低，在高温过渡带的使用寿命为100d左右。其理化性能指标见表2。

表2　磷酸盐砖的主要理化性能指标

Al₂O₃ /％	耐火度 /℃	体积密度／（g／cm³）	常温耐压强度 /Mpa	荷重软化温度 T0.6/℃	热震稳定性 /(1100℃～水，次)
＞75	＞1790	＞2.80	＞65	＞1350	＞50

1.3　特种磷酸盐砖

　　特种磷酸盐砖的荷重软化温度在1500℃左右，使用寿命在150d左右，仍不能和烧成带的直接结合镁铬砖配套，其理化性能指标见表3。

表3　特种磷酸盐砖的主要理化性能指标

Al₂O₃ /％	耐火度 /℃	体积密度／（g／cm³）	常温耐压强度 /Mpa	荷重软化温度 T0.6/℃	热震稳定性 /(1100℃～水，次)
＜75	＞1790	＞2.75	＞75	＞1450	＞30

1.4　方镁石－尖晶石砖

　　该砖的荷重软化温度高，热震稳定性好，抗氧化还原气氛及碱侵蚀能力强，其主要理化性能指标见表4。该砖在高温过渡带的使用寿命可达一年左右，完全能和烧成带的直接结合镁铬砖相配套，满足了生产要求，但由于其导热系数较大、筒体温度较高，对窑的长期安全运转不利。

表4　尖晶石砖的主要理化性能指标

MgO ／％	Al₂O₃ /％	体积密度／（g／cm³）	常温耐压强度 /Mpa	荷重软化温度 T0.6/℃)	热震稳定性 /(1100℃～水，次)	导热系数 /(350℃W/m·K
83.14	12.13	2.78	45.4	1600	＞10	3.5

1.5　A-S型碱性复合砖

1.5.1　A－S型碱性复合砖的材质、性能

　　A－S型碱性复合砖是由镁铝尖晶石(MA)和镁橄榄石(MS)两种材料在同一模具内成型，经高温煅烧而成。其工作端采用镁铝尖晶石，目的是发挥尖晶石砖的优势；其非工作端采用镁橄榄石，经工艺处理后，具有较低的导热系数，起隔热作用。其理化性能指标见表5。

表5　A－S型碱性复合砖的主要理化性能指标

类别	MgO ／％	Al₂O₃ /％	显气孔率 /％	常温耐压强度 /Mpa	荷重软化温度 T0.6/℃	热震稳定性 /(1100℃～水，次)	导热系数 /(350℃W/m·K)
重质	83.36	11.05	18	52.1	1600	＞10	3.17
轻质	62.50	0	24	51.7	1590	＞30	1.13

1.5.2　A－S型碱性复合砖的使用情况

　　1998年2月，我厂在1号窑中修时，在23.6～27m处砌筑了3.4mA－S型碱性复合砖。在生产过程中，几次检测窑体温度：25m前后为310℃左右，28m前后(砌筑尖晶石砖部位)为350℃左右，说明40mm厚的复合材料发挥了作用。1998年9月22日，因1号窑中修，更换烧成带火砖，检查发现A－S型碱性复合砖的砖厚在170～190mm之间，有的砖仍完好无损，砖槽(砌筑标记)仍清晰可见。该砖已在窑上使用了196d。

　　1998年11月3日，我们又在2号窑20～25.6m处砌筑了5.6mA－S型碱性复合砖，现使用效果良好。为进一步降低窑的筒体温度，我们下一步准备把复合层的厚度由原来的40mm改为60mm，隔热效果会更好。

1.5.3　使用A－S型碱性复合砖的经济效益

　　现将使用尖晶石砖和A－S型碱性复合砖的窑体表面散热对比(见表6)，作经济分析如下：

表6　热工测量数据及计算结果

名称	砌筑长度 /m	散热面积 /m²	环境温度 /℃	表面温度 /℃	风速 /(m/s)	温差 /℃	散热系数 /(kJ/m²·h·℃)	散热损失 /(kJ/h)
尖晶石砖	3.4	42.704	25	355	0	330	119.76	1713223
碱性复合砖	3.4	42.704	25	310	0	285	108.85	1324738

　　从表6可以看出：在同样条件下，砌筑3.4m尖晶石砖和3.4mA－S型碱性复合砖的窑体表面散热损失差为388 485kJ/h，相当于每小时节约13.28kg标准煤。

2　结语

　　在水泥窑高温过渡带使用A－S型碱性复合砖不只是节能降耗问题，更重要的是：保护窑筒体、保护托轮瓦，延长设备使用寿命，提高窑的运转率，其经济价值难以估量。

编辑：监督：18969091791 投稿：news@ccement.com

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