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回转窑耐火材料改造内衬结构实现节能降耗

发布日期:2019/01/04 来源: 浏览

(中国石灰协会《石灰》杂志2011年第2期刊登)


徐国栋

摘要 介绍了山东鲁铭高温材料股份有限公司围绕石灰回转窑的节能降耗,在耐材的选择、砌筑工艺上的创新实践。
一、 概述
国内石灰回转窑的砌筑方式,主要以定型耐火砖为主砌筑,并分为纵向砌筑和横向砌筑。在生产过程中,窑内的耐火砖在纵向和横向窜动,砖缝间窜气引起窑皮温度升高。耐火材料不但要受到热冲击,以及窑气和物料的侵蚀、磨损,而且还要承受振动和转动时其相互之间及壳体之间的挤压等应力。因此,要求窑体的砖具有足够的强度,更要求有关施工人员精心砌筑、严格把关。
本着节能减排降耗的原则,降低窑皮温度为主要措施,从窑衬的砌筑方式上大胆创新,选定预制砖和浇注料混砌的方式。此方式窑内的耐材有锚固钉固定在窑壳之上,不存在纵向和横向的窜动问题,保温材料抗压强度不受限制,从而可以选取导热系数更低的隔热材料为保温层,从而提高保温效果。
作为白灰回转窑,由于入窑物料为块状石灰石,其对窑衬的磨损更为严重,再就是因为设备和市场的原因经常的开、停窑,有时一年要开停窑几次到十几次不等,温度变化比较频繁。这势必对窑衬耐材的耐磨及抗热震稳定性提出很高的要求。从以往的石灰回转窑的设计来看,基本以环型砌砖为主,从使用情况来看,掉砖、磨损比较严重,有时掉一块砖,就要停窑检修,既影响了生产进度、产量,又浪费人力、物力,造成一定的经济损失;由于受砌筑工艺的限制,无法实现对窑体耐火材料进行更好的保温,以至于窑体外表温度较高,热损失较大,相对能耗也就较高。针对这种情况,我们在材料选择、砌筑工艺设计、施工等方面进行了优化和改进,使回转窑的使用寿命及节能降耗有了极大的提高;特别是在大中修时不会因窑体长期在高温状态下运转而必然造成的一定变形而影响砌筑质量和使用效果。
二、优化耐材
1、高温段,采用的复合预制砖及钢纤维浇注料复合砌筑(专利号ZL200930019101.3)。所用复合预制砖由耐磨层和保温层复合预制经低温烘烤而成,所选材料主要考虑了材料的抗热震性、耐磨性、耐侵蚀性、高温强度等各方面,各种材料经科学合理的配比,以期达到窑炉的各方面使用条件和最佳的使用寿命;轻质保温层由轻质硅酸铝纤维及轻质复合材料构成,不但降低了窑内的热量损耗,而且保护了窑体,防止因窑体温度过高或耐火材料重量过大,引起的窑体变形。另外,生产此预制砖时,选用优质高档材料,作为外加剂或复合外加剂,并添加一定比例的耐热钢纤维,增强其在使用过程中的抗剥落性能及耐磨性能,同时兼顾了预制砖的高温强度及耐物料杂质及碱性气体侵蚀等各方面因素。
与预制砖复合砌筑用的钢纤维浇注料、轻质高强浇注料在选材方面与预制砖耐磨层、保温层基本相同,以保证其同步反应,保证窑体耐材膨胀或收缩的整体性。
2、低温段,为使窑体耐材达到最佳性价比,使高温段耐材与低温段寿命同步,低温段耐材采用钢纤维高铝低水泥复合预制砖及钢纤维高铝低水泥浇注料复合砌筑。所用复合预制砖是由耐磨层和保温层复合预制经低温烘烤而成。此段耐磨层主要选用高品质高铝质材料及耐磨材料,并添加一定比例的耐热钢纤维,其耐磨及抗热震性能既能满足此温段的使用要求,且价位相对于高温段材料便宜,降低了回转窑耐材的整体造价。
三、砌筑工艺及方案
1、复合预制砖由锚固件固定在窑体上,这样就完全可以实现在贴近窑体内表面上再添加一层导热系数较低的高铝纤维保温层而不会出现掉砖;两行砖之间再用轻质高铝纤维毯及轻质高强浇注料和耐磨浇注料填充,更保证了砌体的整体性、牢固性及保温性,满足砌体长期处于受震状态的使用条件,保证了窑体外皮温度高温段平均温度不高于210℃,低温段达到常温。砌筑工艺见图1。

回转窑耐火材料改造内衬结构实现节能降耗

图1   砌筑工艺图

另外,对于窑体上风管接口及热电偶孔我们采取现场支模浇注成型的方式,这样既能保证其尺寸的准确性又能保证其与整个窑衬的整体性。
2、砌筑方案:
(1)在回转窑轴向确定预制砖和浇注带的宽度并放线    
(2)预制砖砌筑。砌筑时,砖与纤维毯与窑皮之间和砖与砖之间的泥浆应均匀饱满使之结合紧密。
(3)预制砖锚固钉焊接必须牢固,不得漏焊。     
(4)在浇注带施工之前,将砌筑预制砖时的杂物清理干净,然后铺设高铝纤维毯。
(5)在浇注带内焊接锚固钉,高温段锚固钉表面做特殊处理,以防耐材与锚固钉的膨胀系数不同而对耐材产生影响。
(6)先浇注高强轻质浇注料,再浇注重质浇注料。
 (7)一条浇注带施工完毕后,须等到浇注料初凝后方可转窑进行下一条浇注带的施工。其施工顺序与预制砖的砌筑顺序相同。 
四、优化和改造效果
经过优化和改造的回转窑内衬,解决了回转窑在运行过程中“抽签”掉砖的问题,而在材料选择方面充分考虑了温度、物料、气氛等对耐材的影响,相比原来传统的耐材更加稳定,在强度、热稳定性方面有了极大的提高,大大降低了检修率,使用寿命可达两年以上。
经过改造的日照钢铁集团Φ4×60m的白灰窑在2年的运行过程中未因耐材的脱落或质量问题而停炉检修。使用1年半后在检修设备时进炉观察,耐材表面光滑无剥落现象,窑体平均窑皮温度165℃,最高点(膨胀缝处)温度仅210℃,节能降耗效果明显,吨灰燃料消耗煤气减少19.7m3,烟煤减少7.7Kg(烟煤的发热值按6000Kcal/Kg,转炉煤气按1500Kcal/m3),吨灰减少能耗为19.7×1500+7.7×6000=74805Kcal,直接吨灰降低成本:烟煤7.7/1000×1300 元/吨+煤气19.7×0.2元/m3=13.95元。
唐山辉博2011年4月进行改造,煅烧带窑皮平均温度低于190℃,日产600吨灰节省焦化煤气20000m3,吨灰降耗20000/600×0.75元(唐山征楠焦化每立方焦化煤气0.75元)=25元,年省燃料费20000×0.75×300(一年运行300天)=450万元。
五、总结
用此种砌筑工艺,经过5年多的实际生产运行,已验证了其节能降耗的显著效果和生产运行的稳定性。同比小砖砌筑,体现了几大优点:1、窑皮温度降低100℃以上;2、节省燃料费10%以上;3、彻底杜绝了抽签掉砖问题的发生;4、窑体耐材重量下降5-8%左右,省电10%;5、提高了设备的连续运转率。在实际生产应用中,连续运行半年,即可节省下整个窑体耐材费用。     现已对鞍钢集团、沙钢集团、日照钢铁集团、济南钢铁集团、济南钢铁集团、青岛钢铁集团、湖南湘钢鑫通炉料、山西文水海威钢铁、山西襄汾昌祥建材、山西星原钢铁、内蒙察右后旗华晨高钙、安徽大众钙业、河北唐山辉博、吉林桦甸汇金钙业等近40多条石灰回转窑进行了节能改造,改造完毕后煅烧带窑皮平均温度均不超200℃,节能降耗效果显著。        


回转窑耐火材料改造内衬结构实现节能降耗

施工中的白灰窑照片(日照钢铁公司)

回转窑耐火材料改造内衬结构实现节能降耗

3 施工中的回转窑窑头照片(日照钢铁公司)





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