水泥窯耐火保溫材料的設(shè)計與用料
瀏覽次數(shù)：1129 發(fā)布日期：2017年3月14日
襯料設(shè)計是提高襯料使用周期重要的環(huán)節(jié)，設(shè)計時必須做好合理地選用襯料，設(shè)計時采取措施減少襯料承受的熱、機械應(yīng)力、合理地選擇磚型、減少熱損失及增強襯體的牢固性。
1、合理地選擇磚型尺寸。襯料設(shè)計時，首先應(yīng)對系統(tǒng)內(nèi)裝備的形狀和生產(chǎn)特點作分析判斷，盡可能地選用耐火澆注料，以減少襯磚的使用。
2、減少筒體散熱損失。襯料設(shè)計時應(yīng)盡量減少筒體溫度，減少散熱損失，有利于燒成系統(tǒng)內(nèi)熱工穩(wěn)定，此外筒體溫度愈低，則金屬筒體變形愈小，對襯料產(chǎn)生的熱機械應(yīng)力也愈小。
3、增強襯體的牢固性。生產(chǎn)過程中，襯料受熱、機械作用，造成裝備的某些部位襯體出現(xiàn)塌跨現(xiàn)象，解決襯體牢固性也是提高襯料使用周期的一個重要方面。預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中，襯磚承受各種形式的熱、機械應(yīng)力的作用，窯內(nèi)襯磚的損壞和掉磚事故的原因是多方面的，除了襯磚和火泥泥漿的選用以及生產(chǎn)操作因素外，在襯磚設(shè)計時，磚型、磚縫以及檔磚圈的型式和設(shè)置部位直接影響襯磚的牢固。不動設(shè)備襯體設(shè)計時，磚型、托磚板、錨固件的型式和設(shè)置部位必需考慮周到。
4、部分設(shè)備特殊部位襯體的特種要求。在系統(tǒng)設(shè)備的部份襯墻設(shè)計中，必須解決的特殊技術(shù)要求，如大型裝備的頂蓋、重堿硫氯侵蝕部位的托磚板，需防止氣流接觸，篦冷機的直角墻體，以及燃燒器的澆注料和錨固釘?shù)呐渲茫紝σr料設(shè)計和襯料提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。
高鋁質(zhì)
耐火材料氧化鋁含量小于25%的耐火材料，具有較好的抗堿侵蝕性能，但耐火度較低，而氧化鋁含量較高的耐火材料，其耐火度高，但抗堿侵蝕能力較差，當(dāng)工業(yè)固體廢棄物大量用作原燃料時，在很過1200℃的部位，出現(xiàn)堿富集，高鋁質(zhì)耐火材料很難適應(yīng)。由于碳化硅具有較強的抗堿性能，與堿反應(yīng)后，生成一層黏性很高的、又無裂紋的保護層。其sic具有很高的導(dǎo)熱性能和耐磨蝕性能，所以由al2o3、sic組成的高耐堿性耐火材料相繼出現(xiàn)，并產(chǎn)生非常好的效果，能滿足燒成系統(tǒng)分解爐、回轉(zhuǎn)窯、窯門、篦冷機、三次風(fēng)管、前窯口等不同部位工況和需求。
堿性耐火材料
1、鎂鉻磚。具有良好的高溫性能，良好的抗sio2侵蝕和抗氧化還原作用，及優(yōu)良的高溫強度，較好的掛窯皮能力，被大量使用在水泥窯燒成帶。但在氣體內(nèi)鉻化物含量很過10mg/m3，水溶液含鉻量很過0.5mg/m3時，將對人體產(chǎn)生很為嚴重的危害，從20世紀80年代中期，由于環(huán)保、衛(wèi)生等方面的原因，鎂鉻磚的使用受到一定的限制。
2、尖晶石磚。20世紀90年代出現(xiàn)的尖晶石磚，不但具有較強的掛窯皮能力，而且在抗堿、硫熔融物和熟料液相侵蝕的能力，抗熱震和窯體變形產(chǎn)生的機械應(yīng)力及在抗熱負荷等方面，具有一系列的優(yōu)點，性能優(yōu)于鎂鉻磚，成為當(dāng)今世界堿性磚技術(shù)發(fā)展的主流。
3、鎂鋯磚。氧化鋯熔化點為2715℃，溫度很過1660℃才被熟料侵蝕，因此鎂鋯磚具有較高的耐火度。而氧化鋯顆粒的另一特點是顆粒四周形成微裂紋，從而吸收外部應(yīng)力，在熱態(tài)和冷態(tài)條件下，具有較大的抗斷裂強度。在與尖晶石磚的系列對比試驗中，鎂鋯磚對so3、co2、堿氯蒸汽等有害物抗侵蝕能力，對熟料液相抗侵蝕能力，氧化還原氣氛對其的影響及耐壓強度等方面都具有明顯的優(yōu)點。
保溫材料
在常規(guī)耐火襯料設(shè)計時，保溫材料一般采用硅酸鹽鈣板，而固體廢棄物在窯中處理時增加了堿氯硫的富集量，如果沉集在硅鈣板中，易使硅鈣板粉化，熱損失加重，同時會嚴重腐蝕金屬錨固件，影響工作層的正常使用。為緩和此狀況，現(xiàn)出現(xiàn)了隔熱耐火澆注料來取代硅鈣板，并取得了明顯的效果。
錨固件
隨著水泥工業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)一些減緩金屬腐蝕的設(shè)計技術(shù)及耐腐蝕性強的材料也相繼出來，主要有如下幾個方面：
1、在一些堿、氯、硫富集的部位，使用澆注料時，采用抗堿氯硫侵蝕的陶瓷錨固件，這樣就緩解了因煙氣侵蝕金屬錨固件而導(dǎo)致耐火材料的損壞，延長了耐火材料的使用周期。
2、近年來研究表明，在金屬錨固件表面涂上一層抗堿氯硫侵蝕的涂層，將有害物與金屬錨固件隔開，有效地保護錨固件，延長其使用壽命，從而提高耐火襯料的使用周期。
3、由于錨固件的腐蝕主要是因煙氣穿過膨脹縫、耐火襯料的裂縫等等進入材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在高溫下直接侵蝕錨固件，影響耐火材料的正常使用，有些廠家已經(jīng)將材料設(shè)計為兩層，工作層和輕質(zhì)隔熱層，將膨脹縫錯開，阻塞了煙氣的進入，有效地保護了金屬錨固件，進而促進耐火襯料的正常使用。同時，由于耐火襯料分為兩層，輕質(zhì)隔熱層的容重遠遠低于工作層，所以整體耐火襯料重量減輕，減緩了錨固件的機械應(yīng)力，從而延長其使用壽命。
合理選用耐火材料
根據(jù)預(yù)分解窯生產(chǎn)特點，以及窯內(nèi)襯料所承受的化學(xué)及熱應(yīng)力、機械應(yīng)力等，對于生產(chǎn)系統(tǒng)各主要設(shè)備內(nèi)耐火材料的選用大致如下：
1、燒成帶和上下過渡帶均使用堿性磚，其品種有鎂鉻磚、尖晶石磚、含鋯和不含鋯的特種鎂磚及白云石磚等。在窯皮不穩(wěn)定甚至常有露磚的過渡帶內(nèi)一般選用尖晶石磚，在堿硫侵蝕嚴重的窯內(nèi)，選用硅莫磚（sic浸滲高鋁磚），在堿硫侵蝕低的窯內(nèi)也可選用鎂鉻磚。生產(chǎn)規(guī)模小、窯溫低、堿硫侵蝕低的上過渡帶后端可考慮特種高鋁磚。在分解帶內(nèi)的熱端部位，若磚受侵蝕較快，壽命太短，也可采用硅莫磚或尖晶石磚，否則可用特種高鋁質(zhì)磚。分解帶的其余部位，則應(yīng)采用特種高鋁質(zhì)磚。
2、大型窯的窯門罩及篦式冷卻機喉部和高溫區(qū)內(nèi)溫度偏高的部位（1250℃以上），可采用抗剝落高鋁磚、硅莫磚或特種高鋁磚做工作層材料。
但從襯體的使用壽命、襯體的牢固性及材料的施工性能等來考慮，宜采用低水泥高強、高鋁耐火澆注料，并根據(jù)工況條件來選用。
3、在窯尾預(yù)熱部位包括窯內(nèi)分解帶以后的部位，預(yù)熱器和分解爐系統(tǒng)，三次風(fēng)管系統(tǒng)內(nèi)，襯料表面溫度>1200℃的部位，應(yīng)采用硅莫磚、抗剝落磚或特種高鋁磚，或采用與上述磚性能接近的低水泥高強高鋁質(zhì)耐火澆注料，上述部位的襯料表面溫度<1200℃，應(yīng)采用系列耐堿磚或耐堿澆注料。
4、窯口部位可采用耐磨性能優(yōu)良的特種高鋁質(zhì)耐火磚和高鋁碳化硅耐火澆注料。燃燒器外保護襯一般采用低水泥型高鋁-碳化硅質(zhì)耐火澆注料或特種高鋁質(zhì)耐火澆注料。
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