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窑炉用耐火材料

作者:admin 发布日期: 2020-12-10 二维码分享


耐火材料原料锻烧窑

为了保障原料的稳定性和高强度,很多天然原料以及合成原料需经高温煅烧制成熟料。耐火原料煅烧设备主要有两类:竖窑和回转窑。

(1)竖窑

竖窑是原料煅烧设备之一,常用来煅烧白云石、镁石、黏土、高铝矾土等原料。

竖窑是一个筒状窑体,物料从窑顶加入,然后窑底排出。燃料燃烧所需空气由窑底部送入,燃烧产物由窑顶排出,因此竖窑属于逆流式热工设备。

物料在竖窑内需要经过三带,即预热带、煅烧带和冷却带。其中煅烧带内衬极易损坏,是竖窑内衬选择的关键。在同一竖窑由于各段带工作层所承受的温度、化学侵蚀、机械磨损、温度变化及物料的撞击作用等相差甚远,所以,要根据具体情况来选择内衬材料。

在预热带物料借助于烟气的热量进行预热,及在温度较高的温度下原料分解等化学反应,在该区域炉衬主要受布料时料块的撞击、摩擦;炉尘上升时的冲刷和热冲击;或是受到气体的化学侵蚀,碳的沉积而遭受损坏。

在煅烧带物料借助于燃料燃烧所放出的热量进行煅烧,在该区域炉衬主要受高温作用,及在高温下炉尘的强烈的化学侵蚀和热冲击。该部位的内衬一般根据煅烧原料情况选用内衬材料。

在冷却带已煅烧好的物料与鼓入的冷风进行热交换,物料被冷却,而空气被加热后进入煅烧带作助燃空气。其工作环境与预热带相近。

一般黏土竖窑,由于其煅烧温度比较低,一般在1400℃,故其内衬可采用黏土砖;高铝矾土竖窑煅烧带和冷却带宜采用高铝砖砌筑,其他部位可以采用黏土砖;对于碱性耐火原料煅烧竖窑,由于煅烧温度较高,煅烧带一般采用优质镁砖和镁铝砖砌筑,也可以采用汽化冷却壁,其他部位可以采用强度较高的黏土砖和高铝砖砌筑。

(2)回转窑

回转窑是一种生产能力较大、机械化程度较高的设备。由于它对原料的适应能力较强,煅烧合成产品和有特殊使用要求的产品方便,故应用日益增多。与竖窑相比有如下特点:能煅烧碎料,可以充分利用矿山资源,竖窑煅烧矿石的入窑块度至少在25~30mm以上,而回转窑的入窑块度可降至5mm。回转窑能煅烧难烧结和易结坨的原料,如氧化铝含量较高的特级和一级高铝矾土,在竖窑煅烧时,温度较高则易黏窑结坨,温度过低则易欠烧,而用回转窑则无此弊病。但回转窑基建投资多,设备重量大,废气含尘量大,产品的原料和燃烧的单位消耗大。

黏土、高铝回转窑的内衬一般采用黏土砖、高铝砖砌筑;镁砂、白云石回转窑的内衬,在烧成带采用镁铝砖或镁铬砖,其他部位采用黏土砖或黏土浇注料。

耐火材料烧成窑

耐火材料烧成窑大致可分为连续式窑(隧道窑)和间歇式窑两大类。间歇式窑又包括方形倒焰窑、圆形倒焰窑、梭式窑、钟罩式高温烧成窑等间歇式窑,其窑衬用耐火材料与隧道窑相同。

(1)隧道窑

隧道窑是一种可以连续生产的自动化程度较高、环境保护较好的、现代化的窑炉,隧道窑(连续式窑)因其烟气排出温度一般不高与250℃,与间歇式窑炉相比,它是一种节能型窑炉,是.经济和效率.高的窑炉,是耐火材料行业的重要热工设备。其烧成温度在1200~1900℃,有的甚至更高。

隧道窑由预热带、烧成带及冷却带构成,窑车在窑外将砖坯装好后,依次通过上述各带进行烧成。

通常,在预热带内用与窑车前进方向相反的从烧成带引入的热气体使砖坯逐渐加热升温,耐火制品在此期间脱除吸附水及结晶水,并使有机物质分解。

在烧成带内利用空气和燃料的直接燃烧加热耐火制品至规定温度并保温,然后进入冷却带。

在冷却带内,从窑出口处吹入的冷空气与烧成制品进行热交换,达到冷却的目的,窑车到出口时,耐火材料的烧成过程就完成了。

目前,大多数隧道窑预热带和冷却带的使用寿命是很长的。而烧成带温度较高,加上火焰的冲击、挥发气体的侵蚀、耐火材料的高温蠕变、温度波动带来的热震剥落等,使得烧成带使用寿命较短,这就需要对耐火材料作出正确合理的选择。

隧道窑在操作时,烧成带的工作内衬材料要长期承受高温的作用(1200~1900℃);由于耐火产品的多样性,使得隧道窑的操作制度经常发生变化,温度的频繁波动,使窑衬因热震冲击造成剥落损伤;同时由于窑内温度的不均匀分布,造成窑内各部分线膨胀系数的差异,诱发较大的热应力;由于操作如装车等发生故障,常造成对窑衬的物理损坏,被迫停窑检修,停窑--检修--开窑也对窑体造成伤害,降低窑体的使用寿命;烧成制品中存在的可挥发成分如碱金属、结合剂产生的蒸发气化和燃烧气体对内衬材料的侵蚀;在高温和气氛的作用下,超高温隧道窑衬用镁铬耐火材料发生蒸发、化学变异;造成结构变化、产生层状裂纹;发生崩落、掉块,强度降低等。

因此,隧道窑内衬的工作条件是连续式长时间操作,为保障窑的正常的温度制度和压力制度,砌体的严密性对于隧道窑烧成带的工作内衬材料的要求是:

(1)良好的抗气体侵蚀能力。

(2)具有较高的高温强度和良好的抗热震性。

(3)良好的高温体积稳定性,窑内衬耐火材料应在不低于窑的工作温度下烧成,耐火砖在加热后应当没有收缩或呈现少量的膨胀。

在隧道窑的高温带使用耐火材料应与窑温和操作的特性一致,与所烧成的制品相符合。在1300℃以下温度使用耐火黏土砖,1300~1400℃使用高铝砖;在1400~1500℃使用硅砖;在1500~1600℃使用镁铝砖;在1800℃以下使用刚玉砖。

硅砖、黏土砖隧道窑,烧成温度在1400℃左右,烧成带内衬用高温体积好、高温强度好的硅砖砌筑,其他部位用黏土砖;高铝砖隧道窑,烧成温度在1550℃左右,用高铝砖砌筑;对于烧制碱性耐火材料的高温隧道窑而言,烧成带的工作内衬应选择优质碱性耐火材料。

(2)倒焰窑

倒焰窑是火焰在窑内自窑顶倒向窑底的,所以叫倒焰窑。倒焰窑为间歇操作,其分为圆窑和方窑两种,圆窑由于温度分布较均匀,使用较多。倒焰窑的砌体遭受高温和燃烧气流的冲刷作用,以及温度变化的影响,所以,窑衬材料应具有较高的高温力学性质、良好的抗热震性。

(3)梭式窑(间歇式窑)耐火材料的选择

梭式窑是一种窑车式的倒焰窑,其结构与传统的矩形倒焰窑基本相似。

梭式窑耐火材料的选材总原则就是采用全保温式耐火材料,即窑体、窑车、窑下烟道均采用轻质耐火材料。因为梭式窑为间歇式操作,要求快速升温,快速烧成,温度均匀性好。为了达到快速烧成,减少能耗,就必须减少窑体及窑车的蓄热,窑车蓄热少,窑内的上下温度均匀性也好。为了减少窑体基础部分混凝土体积,国外在烟道部分也采用了轻质耐火材料,因为用重质耐火材料其砌体必然加重,基础部分尺寸也加大。另外,采用轻质耐火材料,在窑炉低温升温阶段也可保障烟气的温度降低少,达到降低能耗的效果。但从目前情况来看,梭式窑用轻质耐火材料特别是高温梭式窑(1500~1800℃)用轻质耐火材料的质量都不尽理想,特别是抗热震性较差,限制了高温梭式窑的发展。



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