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水泥窯用耐火材料損毀原因主要有這幾種
作者:admin     來源:原創      日期:2021-03-25      字體: [小] [] []

在水泥回轉窯運行過程中,窯內的耐火材料頻繁地受到熱、化學和機械應力的作用,會造成不同形式的損壞,各種作用力的損壞作用如圖1:

通過水泥窯的運行實踐得出的共識是:機械應力、熱應力和化學侵蝕是三種最基本的損壞因素,絕大多數情況下它們綜合作用于耐火材料,并主要表現為熱-機械綜合效應和熱-化學綜合效應。德國耐火技術公司對使用后的鎂鉻磚進行了大量的研究,并統計了主要損壞原因出現的頻率:

1)機械應力占37%:由窯體變形和磚的熱膨脹作用引起。

2)化學侵蝕占36%:由熟料中的硅酸鹽、鐵酸鹽以及堿鹽的侵蝕作用引起。

3)熱應力占27%:由過熱和熱震作用引起。

PC窯和SP窯的使用,由于其窯內較高的工作溫度、窯較快的轉速、復雜的機械結構,以及堿揮發性組分的富集導致窯襯嚴重堿蝕,造成了耐火材料的使用壽命大幅度縮短,其窯襯材料的損壞機理如下:

1)堿、硫、氯等揮發性組分侵蝕嚴重。

由于預分解窯充分利用余熱預熱生料,硫酸鹽和氯化物等揮發凝聚,反復循環并富集,導致預熱器、分解爐、上升煙道、下料斜坡所用的粘土磚和普通高鋁磚等耐火材料受到嚴重的侵蝕,形成新的礦物產生膨脹,使耐火材料開裂剝落,發生“堿裂”破壞,并且硫、氯等揮發組分在所接觸的耐火材料的表面形成2C2S·CaCO3、2C2S·CaSO4、2CaSO4·K2SO4等結皮礦物,加劇結構剝落損毀,嚴重干擾窯的正常運行,甚至停窯檢修;

2)窯溫的提高對耐火材料破壞加劇。

大型預分解窯多采用蓖式冷卻機和多通道噴煤嘴,二次風溫度可達1150℃,火焰溫度提高很多,造成其各個段帶溫度水平遠高于傳統窯的相應部位。溫度的提高加劇了熟料對耐火材料的侵蝕,使用壽命急劇下降;

3)窯速和窯徑加大,增加了回轉窯運行過程中對窯襯材料帶來的熱機械損害。

大型窯的轉速達到了3~4r/min,直徑高達4~6m,單位產量加大,但掛窯皮性變差,熱震損壞大,機械應力和熱疲勞破壞也加大。

此外,近年來水泥窯不斷采用各種工業廢棄物,如廢輪胎等作為輔助燃料,使堿、氯、硫的侵蝕作用日趨嚴重,原來在過渡帶使用效果很好的鎂尖晶石磚,隨工業廢棄物用量的不斷增加,壽命明顯降低。

其中,水泥回轉窯燒成帶和過渡帶是整個系統中工作環境最惡劣的部位,比其他段帶承受更多的磨損,受到熱-機械綜合效用和熱-化學綜合效用的影響。全窯系統耐火材料總消耗量的60%~70%發生在燒成帶和過渡帶部位。表1列舉了這兩個段帶所用窯襯材料損毀的方式。 

此外,窯的金屬殼體并不是完全剛性的,加上窯的橢圓度過大的影響,窯在轉動中窯體特別是輪帶部位發生或大或小的變形,在窯襯內導致壓、拉和剪應力,加上耐火材料相互間持續出現的相對位移和局部應力,導致材料的開裂、剝落甚至脫落; 

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