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              大型球團焙燒機耐火材料的選擇及砌筑方式的設計

              • 來源:鑫富華耐火材料廠
              • 發布日期:2021-10-21
                    大型球團帶式烘焙機是一種動態高溫設備,其關鍵設備包括烘焙系統、熱風系統和燃燒系統。設備結構復雜,工況差異大,影響耐火材料應用效果的因素很多,對耐火材料的性能、結構設計和施工要求很高。耐火材料的結構設計、材料配置和砌筑質量是保證設備高效運行的關鍵因素。耐火材料的設計需要遵循長壽、均衡、節能、功能的設計理念,全面解決大型帶式烘焙關鍵部位耐火材料應用中存在的問題,使各部位耐火材料內襯使用壽命均衡,減少停機維修次數,有效延長使用壽命,提高生產率,降低能耗,提高資源綜合效率。

              大型球團焙燒機耐火材料的選擇及砌筑方式的設計

              應用新型耐火材料

                    大型球團帶式烘焙機的烘焙工藝包括干燥、預熱、烘焙、均熱、冷卻等。所有工藝都在帶式烘焙機的主要設備上完成。主要設備的不同部位對耐火材料的性能要求差異很大,因此X根據工況開發長壽、功能、節能的新型耐火材料,實現設備的均衡、長壽、高效、節能、環保運行。

              1.1燃燒室用耐火磚

              燃燒室內溫度高達1500℃,燃燒室內氣流沖刷設備燃燒系統采用重油、天然氣和高熱值氣體

                     溫度波動頻繁。目前,燃燒室耐火磚主要采用剛玉莫來石磚,以剛玉和莫來石為主要原料,需要在1650-1750℃的溫度下高溫燃燒。該工藝生產的剛玉莫來石磚主要適用于高爐陶瓷杯、熔融氣化爐和炭黑爐。并且高溫燒成工藝生產周期長,能耗高,成本高,產品抗熱振穩定性低,顯氣孔率高。

              針對燃燒室氣流速度大、溫度高、溫度波動大的工況,這部分耐火材料要求具有良好的熱振穩定性、耐磨性和強度,是一種具有抗剝落功能的新型耐火材料。燃燒室用耐火磚采用板狀剛玉、電熔莫來石等高純原料和X合成原料,采用高效分散技術和燒結技術,調節材料組成和顯微結構,優化材料的高溫性能,具有耐沖刷、耐腐蝕、不剝落、使用壽命長的特點。

              1.2高性能錨固磚

              大型球團帶式烘焙機的預熱段、烘焙段、均熱段頂部和側墻耐火材料內襯需要高性能錨固磚,以便更好地連接和固定在主要設備上。其性能和質量是耐火材料內襯使用壽命的關鍵。主要有爐墻錨固磚和爐頂錨固磚。錨固磚技術要求強度高,熱振穩定性好。一般采用粘土熟料或三級磯土熟料制成,高溫燒制而成。目前,帶式烘焙機正朝著大型化、長壽化的趨勢發展,對其耐火材料內襯提出了更高的要求。錨磚作為其重要組成部分,其性能更為關鍵。特別是預熱段頂部采用整體錨固磚組合爐頂結構,要求錨固磚具有強度高、抗沖刷、抗剝落、低蠕變等特點,可在1500Y以上的工況溫度下長期使用。為了提高傳統錨固磚的性能,提高其應用效果,達到長壽功能的目的,錨固磚骨料采用高純莫來石骨料、精選高鋁骨料和紅柱石骨料,基質采用硅線石粉和高純高鋁粉,高活性粘土粉經高溫陶瓷燒結。錨磚采用機壓成型工藝,采用高純原料,高壓成型,高溫燒結,蠕變率低,抗剝落,耐沖刷,滿足復雜工況條件,有效延長使用壽命。

              1.3高強度低反彈噴涂

              由于面積大、施工難度大、節能要求高,一般采用輕質耐火噴涂料噴涂(見圖1)。輕質噴涂的主要原料是粘土熟料、陶粒和珍珠巖等。體積密度一般低于1.8g/cm。雖然隔熱性能好,但其強度和耐磨性仍低于重質噴涂,限制了其應用范圍。而且輕質噴涂施工時反彈率高,可達30%,損耗大。因此,需要提高輕質噴涂的強度,降低施工反彈率,以適應大型帶式球團烘焙機的工況。

              為了提高輕質耐火噴涂材料的強度和耐磨性,降低噴涂材料的反彈率,預先按比例配制復合結合劑,加入復合結合劑,凝固時間快,強度發展好,附著力和燒結性好。該結合劑用于噴涂強度高、施工性能好、反彈率低。通過優化復合結合劑與焦寶石和輕質骨料的比例,通過降低骨料的臨界粒度,通過臥式球磨機和行星攪拌機的三步混合,可以進一步提高強度和反彈率。在施工過程中,正確調整噴涂設備的角度、距離和線速,也是克服反彈現象,降低反彈率的有效途徑。

              1.4抗剝落澆注料

              帶式烘焙機的預熱段、烘焙段和均熱段側墻設計采用輕質保溫材料和澆注料的整體澆注結構。由于階段性停機升降溫和工藝溫度波動,澆注料具有良好的熱振穩定性和抗剝落功能。傳統的高鋁澆注料和剛玉澆注料在高溫物料的動態作用和急冷急熱的破壞下會大面積剝落,影響設備的運行狀況,頻繁維護,增加生產成本。

              抗剝落澆注料基質的主晶相是莫來石相。在使用過程中,新的莫來石相可以在各種溫度條件下不斷原位生成,進一步提高了材料的熱振穩定性和高溫性能。新形成的針狀莫來石穿插在基質的莫來石相中,將骨料與基質緊密結合,使材料強度高??箘兟湫院?,稱為抗剝落澆注料,解決了耐火材料剝落的技術問題,延長了內襯的使用壽命,減少了維護次數。

              02綜合砌筑設計與優化

              耐火材料的結構設計X綜合考慮材料性能、節能需求、壽命要求、施工可行性和結構應力等因素,形成科學可行的結構設計方案。綜合砌筑結構能充分發揮材料性能,實現設備節能、長壽、均衡高效運行,滿足運行條件要求,延長使用壽命。

              2.1燃燒室新型砌筑結構

              燃燒室內溫度高,溫度波動大,氣流速度高,不僅對耐火材料的性能要求高,而且結構設計科學,應力分布均勻,綜合隔熱性能好。燃燒室設備外壁溫度不超過120。設計采用多層復合梯度隔熱技術,工作層根據熱應力分布設計組合磚砌筑結構(見圖2),不僅提高了能源利用效率,而且消除了燃燒室的結構應力和熱應力。

              2.2吊頂結構

              傳統的頂部設計一般采用澆注料的整體澆注結構,但由于現場施工質量、烘烤溫度等問題,澆注料的性能難以充分發揮。帶式烘焙機烘焙段溫度高,有氣流沖刷,頂部設計為吊磚整體吊掛組合砌筑爐頂結構(見圖3)。吊磚采用低蠕變、抗剝落的吊磚,耐高溫、高強度。該結構安裝快捷、方便、安全,能有效消除結構應力,克服傳統整體澆筑施工質量差或烘爐導致耐火材料使用壽命低的技術問題,解決頂部開裂剝落的技術問題,隔熱性能好,節約能耗。

              2.3耐火材料的錨固結構

              帶式烘焙機全系統各種錨釘數量約50萬個,錨釘主要起到增強、錨固的作用,X能將耐火材料固定在主體設備上,同時能抵抗熱應力、機械應力的作用,不能造成耐火材料剝落。通過熱力學、應變力學和高溫力學的多角度研究,設計科學,應力分布合理,制造方便,安裝快捷,錨固牢固。帶式烘焙機不同部位的溫度和氛圍不同,X根據工況和砌筑結構采用不同的材料、形狀和布置。為了保證應用效果,錨固釘主要由Cr25Ni20和lCrl8Ni9Ti不銹鋼制成,不銹鋼錨固釘占60%以上。傳統設計中,大多數錨固釘采用焊接組合,需要兩次焊接施工,焊接T型錨固釘固定保溫層,然后在T型錨固釘上焊接V型錨固釘固定工作層。錨釘數量多,制作困難,現場焊接工作量大,成本高。本文采用專利技術的耐火材料內襯錨固釘(專利號:201220257571.X),制作簡單,現場焊接工作量小,施工快,現場焊接工作量減少50%,固定各種厚度的保溫纖維制品效果好,噴涂內襯時可降低施工反彈率。

              2.4無水冷隔墻結構。

              為了實現高溫加工所需的工藝溫度,帶式燒結機需要用隔墻分隔內部空間。由于內部溫度高,隔墻一般采用耐火澆注料或耐火磚等耐火材料,內部或底部采用金屬材料制成水冷冷卻通道支撐隔墻。在高溫和耐火材料重力的作用下,冷卻通道容易變形、漏水和倒塌。并且需要設置水冷系統,水冷系統需要冷卻塔、泵送系統和冷卻泵等配套設施,增加了投資成本和運行成本。無水冷隔墻耐火磚及其砌筑結構見圖4。耐火磚耐高溫,可實現相互鎖定、吊裝砌筑,無需水冷、風冷系統,避免變形、漏水、倒塌,降低投資成本和運行成本。

              耐火材料施工及烘爐

                    在設計大型球團帶式烘焙機的耐火材料時,一方面要考慮工況和耐火材料的性能,還要充分重視耐火材料的施工,合理科學地組織施工,確保施工質量和烘爐質量。X對耐火材料的施工用水、加水量、儲存條件、儲存期、環境溫度、模板安裝、攪拌、運輸和振動等方面制定明確的標準和要求。攪拌機、噴涂機、空氣壓縮機、電焊機等設備在施工過程中使用。施工設備的類型和性能也是保證施工質量的重要因素。設備X根據所選耐火材料的施工性能和現場環境條件進行選擇和配備。攪拌機應選用強制攪拌機,空氣壓縮機應選用螺桿式空氣壓縮機,焊接應配備紅外烘烤設備,以保證施工質量。

              不定形耐火材料的設計占大型球團帶式焙燒機耐火材料的70%以上。為了保證帶式焙燒機耐火材料內襯的使用壽命,烘爐工藝和溫度對使用壽命至關重要,X根據材料性能特點、耐火材料砌筑結構設計和科學的烘爐方案。不定形耐火材料是由耐火骨料、結合劑或外加劑以一定比例組合而成的混合料。施工完成后,未經烘爐,添加劑中的鹽會沉淀。水泥中的氧化鈣在潮濕的環境中與空氣中的二氧化碳發生酸堿反應,碳酸鹽會沉淀在澆注表面,外觀上會出現白毛。表面松散,內部強度也會降低,會出現嚴重的裂紋,直接影響耐火材料的高溫性能和使用壽命。

              所以,耐火材料襯體施工完成后,一般在20d內及時烘烤,冬季7d內及時烘烤,并采取保溫、防凍措施。烘焙時,嚴格按照烘焙工藝和烘焙曲線進行烘焙,在600℃前應緩慢升溫保溫,以便襯里內的水分充分排出,烘焙燃燒器禁止直接對準耐火材料砌體進行烘焙,避免局部過熱造成耐火材料開裂、剝落。
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