免费在线t/d预分解窑单筒冷却机耐火内衬的新配置 2007-11-20作者: ? 作者：陈旭峰? 王杰曾 ? 中国建筑材料科学研究院? 李? 全??? 河北省宣化水泥厂 ? 1? 引言 ??? 水泥窑单筒冷却机是最早使用的冷却机,其结构相对比较简单,运行可靠,热效率高,无废气收尘的难题。但是,筒体散热较多和传导热损失较大,出冷却机熟料温度较高(～200℃)。随多筒和篦式冷却机的出现,单筒冷却机被逐渐取代。70年代末,由于对环境保护的日益严格和熟料预分解技术的兴起,单筒冷却机又得到了重新发展。目前,其使用和维修的方便,操作成本的低廉等优点,被作为日产500～1500t/d中小型窑首选冷却机。据报道国外单筒冷却机的先进指标已达75%的热效率,二次风温850℃以上,出单筒冷却机熟料温度小于150℃。目前,国产1000t/d的新型干法水泥窑也较多采用单筒冷却机,但从国内水泥厂近几年使用情况看,效果并不十分理想。都会存在以下问题:①出单筒冷却机熟料温度过高(250～300℃);②入窑二次风温较低(～500℃);③冷却筒热端区起推料和扬料作用凸起的耐火砖易掉头;④冷却筒中部钢扬料斗基座和耐火砖混砌区频繁掉砖,使筒体过热导致停窑,这样一些问题严重影响了窑的运转率,使单筒冷却机的优点未能充分的发挥。 ??? 由此可见,改善国内水泥行业单筒冷却机使用的现状极为迫切。为此,我们对河北宣化水泥厂日产700t/d预分解窑的Φ3.2m×40m单筒冷却机进行了改造,通过加强冷却机筒体的保温隔热;用增韧增强耐火材料作凸起结构,加强熟料翻扬,提高热交换效率;在混砌区使用新型结构和施工方法等手段,获得了显著的效果。从八个月的运作情况看,经分解炉改造后窑产量高达700～800t/d,单筒冷却机经受住了该负荷的考验。凸起耐火扬料砖基本完好无损,二次风温高达700℃以上,出冷却机熟料温度不高于200℃。由此促进了窑系统向低能耗、高产量、高运转率的状态转化。表1是该厂近三个窑役单筒冷却机使用状况的对比。 表1? 单筒冷却机的运作状况对比 修补用料耗费 停机及停窑次数 改造前 ～27万元 54次 改造后 ～1.8万元 4次 ??? 本文主要介绍在宣化水泥厂单筒冷却机上的改造项目,并在此基础上,给出同类设备最佳的改造和配置方案。 2? 单筒冷却机热端耐火材料的选择和结构 ??? 单筒冷却机内耐火砖所受熟料的冲击、磨琢等机械应力在窑系统中为最大。国内目前的常规方法是选用磷酸盐结合的高铝质耐磨砖作窑衬,且在单筒冷却机热端耐火砖衬区设置高低砖呈螺旋凸起状,以起翻搅、推走熟料的作用,使物料充分冷却,并快速向有钢扬料斗区移动,以减轻窑头至单筒冷却机落料斜坡的积料。这种磷酸盐耐磨砖因其韧性不足,高砖的凸起部分在熟料的机械冲击和热冲击下极易掉头。根据对实际使用厂家的调查,大多在三个月左右高砖凸起部就被破坏,不足以满足使用的要求。为此,我们开发了一种增强增韧型磷酸盐耐磨砖,用于单筒冷却机内作螺旋凸起状耐火材料。经宣化水泥厂9个月的运行,几乎完好如初。其物理和化学性能见表2。 3? 夏天隔热，冬天保温衬的选择和配置 ??? 单筒冷却机的夏天隔热，冬天保温衬不但可降低筒体散热、提高热效率和入窑二次风温,而且还可改善筒体变形对耐火砖衬造成的机械破坏。钢的热膨胀系数ａ=16×10-6,而高铝质耐火材料仅为ａ=6×10-6,且磷酸盐结合耐磨砖属不烧砖,高温时尚有少量的收缩和蠕变。所以,在工作时候的温度时砖环的膨胀小于钢筒体的膨胀,彼此间将产生空隙,于每分钟2～3转的速度下会出现砖衬和筒体的转速差。由此将导致砖衬出现错位和局部松动,引起掉砖及筒体过热的事故。采用夏天隔热，冬天保温衬里可降低钢筒体温度,以缓解上述诸不利影响。 表2? 增强增韧型及常规耐磨砖、高强及常规磷酸盐火泥的性能 磷酸盐结合耐磨砖 磷酸盐火泥 项目 增强增韧型 普通型 项目 高强型 普通型 Al2O3（%） ≥75 ≥77 Al2O3（%） ≥75 ≥75 体积密度（g/cm3） ≥2.7 ≥2.7 体积密度（g/cm3） 1.9～2.3 1.3～1.7 常温抗压（MPa） ≥85 ≥65 耐火度（℃） ＞1750 ＞1750 显气孔率（%） 22～28 40～55 常温抗折（MPa） ≥20 ≥10 粘结抗折强度 （MPa） 150℃干燥 3～4 ～1 荷重软化（T0.6） 1100℃→水 ≥1350 ≥1300 600℃烧后 3～4 ～1.5 1300℃烧后 ～4 1～2 10次残余抗压/抗折（MPa） ≥80/6 ≥60/1 1300℃×8h线 适用部位 单冷机、窑口、轮带 单冷机过渡带 适用砖种 铝砖、磷酸盐砖 粘土砖 ? ??图1? 夏天隔热，冬天保温衬里的配置结构 ??? 常规的夏天隔热，冬天保温衬里的配置结构(见图1)有如下几种。A:工作砖衬下铺垫耐火纤维毡。该结构在施工时不易保证砌筑质量,且砖环和筒体间总是有相对运动并把强度低的隔热毡碾碎。另外,耐火纤维毡本身在高温下还有重结晶粉化的问题,故该方法实际上不易采用。B:工作砖衬和隔热砖双层组合结构。其在施工时更不易保证砌筑质量,砖环不易砌紧,运行中易掉砖。隔热砖的强度较低,在工作砖衬和筒体的机械力双面夹击下,易被破坏。故该结构在实际使用中也不易采用。C:复合耐火砖作窑衬。该砖是由耐火和隔热材料复合制得,但由于两材质的热膨胀系数不同,使用时在砖内两材料的交界处易出现裂纹导致破坏,复合砖的制造成本和售价也较高。D:板凳状耐火砖工作衬,内嵌隔热硅酸钙板。该结构由于耐火砖两条腿非间接接触筒体,施工时和普通耐火砖一样可把砖环充分砌紧,且嵌入的隔热衬处于砖环的保护下,不承受机械力。此处若使用硅酸钙板,在工作时候的温度下具有优良的化学稳定性,可持久地发挥隔热作用。尽管该结构在筒体上的隔热面积比较小,但它是目前唯一可实际使用的可靠方法。 4? 混砌区耐火材料的选择和配置 ???

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