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窑衬材料对立窑煅烧节能高产的作用
     一、窑衬的作用

  1. 保护筒体
  
  立窑是一个高温煅烧设备,料球在烧成带的煅烧温度达到1450℃,然而立窑筒体只是一个用一厘米厚的钢板卷制成的外壳,必须要求具有一定强度和密封性能的窑衬材料进行保护,共同承担来自窑内物料和气体的高温、高压、腐蚀、磨损作用,以完成物料在窑内的一系列物理化学变化过程。

  2. 减少热损失
  
  每生产一吨熟料,需要消耗发热量为5500×4.18kJ/kg的实物煤146~200公斤,其中真正用于熟料煅烧的煤约80公斤,亦即理论热耗仅占51%;另外,蒸发料球水分的热耗占15.8%、熟料带走6.5%、烟气带走5.2%,其余22.55%为包括“窑壁散热”在内的各种热损失。因此,窑衬材料的隔热保温性能对于立窑煅烧节能十分重要。

  3. 稳定热工制度
  
  在立窑内,物料主要依靠自重作垂直向下的运动,相互之间交叉换位较少,导致料球受热不均;加之窑体结构带来的先天不足,如:“边风过剩、中心通风不良”及窑壁散热损失等原因,使中部需要热量少、边部需要热量多,在立窑的同一断面上,煅烧所需要的热量不同,一般情况下,边部比中部多需要(300~500)×4.18kJ/kg的热量,这给生产工艺及煅烧操作带来困难。从传热角度考虑,优化窑衬材料、强化隔热保温效果、减少窑壁散热损失,是均衡立窑断面热力强度、稳定热工制度的最佳选择。

  4.改善立窑煅烧状态
  
  窑体内壁的形状由窑衬材料砌筑所决定,它直接影响着窑内风、料、煤的动态三平衡。上部预烧带的喇叭口角度、下部冷却带的倒喇叭口和倒阶梯形式,对控制立窑煅烧过程中的加料速度、上火速度、卸料速度三平衡至关重要。它不仅引导边风向窑中心移动、强化中心通风,而且在冷却带逐步扩大物料之间的空隙率,减小通风阻力、预热底风、改善熟料质量;近年来研制的新型节能窑衬材料,配套合理、热阻增大,还可以适当减薄立窑衬里厚度,在窑体规格不变的情况下,扩大窑内有效容积,提高单机生产能力及熟料台时产量。

  二、立窑对窑衬材料的要求
  
  常用的窑衬材料实际上是由三部分组成:耐火材料、隔热保温材料和胶结材料。

  1. 耐火材料
  
  (1)抗高温热力损失:耐火度不低于1580℃的无机非金属材料及制品称之为耐火材料。在窑内高温作用下,不软化、不熔化;在正常或不正常的情况下,都能保持一定的结构强度和体积密度的稳定性。只有用这种耐火材料砌筑的窑体衬里,才能维持正常的操作和生产。
  
  (2)抗酸碱化学侵蚀:物料在窑内的煅烧过程,要经过一系列各种复杂的物理化学反应,不同部位产生的酸性气体或碱性熔渣都会侵蚀窑衬。尤其是烧成带,反应物料在高温下出现液相,对耐火材料的化学侵蚀作用更为强烈。因此,要求材料不能参与化学反应,不出现粘料现象。
  
  (3)抗物料运动磨损:立窑煅烧过程中,物料由上到下、从低温到高温、再到低温不停地运动。窑体内壁的衬里始终经受着物料的运动磨损,尤其是煅烧后形成的熟料磨琢性较强,对衬里的磨损更为严重。因此,砌筑在窑体内壁的耐火材料必须具备较强的抗磨能力。
  
  (4)规范的外形尺寸:耐火材料的砌筑质量对立窑煅烧过程有着重要影响。立窑内壁不圆,煅烧时容易引起“偏火”现象;砖面不平、接触不紧密,当窑内底火位置不稳定时,由于热震现象会发生衬里松动,缩短使用寿命, 增加窑体热损失,等等。因此,耐火砖的形状和外形尺寸一定要规范和准确,这是保证砌筑质量最基本的条件。

  2. 隔热保温材料
  
  (1)导热系数小:传递热量能力大小的物理量称之为导热系数。金属导热系数大于非金属、液体导热系数大于气体;数值越大,传热能力越强;反之,隔热能力越差。在固体材料中,一般把导热系数最小的非金属材料(≤0.22W/m·℃)称之为隔热材料。这些材料气孔多、分布均匀、容积密度小,隔热保温性能好。
  
  (2)热稳定性好:隔热材料的使用温度低于耐火材料,一般在1100℃以下。在使用温度范围内,要求长期工作后不变质、不损坏、不腐蚀立窑筒体;材料中可燃物、有机物、含水量要极少。
  
  (3)具有一定的强度和可塑性:隔热保温层一般设置在耐火砖与筒体之间,需要满足施工要求,并能承受一定的外力作用;除隔热保温制品之外,在其余空间还要用不定型的浇注料,将其胶结成一个保温的整体。

  3. 胶结材料
  
  在砌筑耐火砖和保温砖时,需要化学成分与物理性能与耐火砖相近的结合剂,来填充砖缝,使衬里形成一个严密的整体,这就是胶结材料,俗称耐火泥(或称火泥)。它是由粉状耐火物料和结合剂组成的一种不定形耐火材料。按火泥的材质可分为粘土质、高铝质、硅质和镁质火泥,其粒度根据使用要求常控制在1毫米以下。选用时,除注意必须与所砌材料性质一致(或相当)之外,还要求它必须具备粘结力强、施工性能好、耐酸碱腐蚀、耐冲刷磨损和必要的耐火度;同时,不能因干燥和烧成而引起膨胀或收缩,造成砖缝开裂。

  三、立窑衬里节能技术的优化进程
  
  立窑衬里材料的配套选用和砌筑质量,直接影响立窑煅烧的产量和质量,以及能耗和安全生产,这一点早已成为人们的共识。上世纪立窑一直是我国水泥生产的主体,从70年代起,国家投入一定数量的人力、物力和资金,进行了一系列的科学研究和工业试验,提出一些办法和措施,并在生产中也取得过一定的效果,但应用时间不长,主要原因之一是:“生产工艺变化较多,材料质量改进不足”。

  1. 差热煅烧
  
  立窑煅烧过程中,由于边部的物料要与窑壁接触,有一部分热量会通过窑壁传热散失掉;尤其是窑体喇叭口较小时,边风较大、从边部散失的热量会更多,而中部物料没有这些热损失,需要的热量少。为了解决边料与中料热耗差的矛盾,二十世纪八十年代,行业内组织全国各地立窑企业推广“差热煅烧法”,即分别在边料和中料里加入不同燃煤量进行煅烧。从理论上讲,这种煅烧方法可以节省部分燃煤,还可减少中部物料的不完全燃烧现象,避免还原气氛,防止过多的熔融物产生,进而改善窑内通风情况,有利于熟料的优质、节能、高产。但经过几年的实践,尽管大家在生产设备和煅烧操作上进行了多方面的配合与调整,还是没有取得预想的效果。原因是多方面的,但有两点是主要的。其一,在中料与边料之间无法准确地划出一条明显的界限。从边部到中心,热耗是一个逐步递减的过程,没有明显的界限,按任何一个热耗数据配煤,都会与大多数部位存.

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    时间:2011年03月31日 02:55:08 来源:未知 作者: 上一篇:转炉出钢口自流补炉料指标 下一篇:陶瓷电容器窑炉的优化设计过程  (电脑版  手机版)
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