喷涂技术在攀钢石灰石矿4#竖窑中的应用

攀 钢 技 术 49 喷涂技术在攀钢石灰石矿 4#竖窑中的应用 罗华平 (攀钢集团矿业有限公司石灰石矿 ) 摘 要： 针对攀钢集团矿业有限公司石灰石矿 250 械竖窑大修实际 ,提出了利用喷涂技术延长竖窑大修周期的方案 ,并在 4#竖窑进行了喷涂试验。实践表明： 4#竖窑炉衬喷涂修复缩短工期 17 天，确保了新钢钒炼铁烧结的正常生产。炉衬喷涂修复后，提高了竖窑的利用系数，降低了竖窑焙烧焦比，产品质量也得到了保障，取得了显著的经济效益和社会效益。 关键词： 喷涂技术；竖窑；炉衬维护；应用 0 引言 攀钢集团矿业有限公司石灰石矿（以下简称石灰石 矿） 1# 4#竖窑是由鞍山焦耐院设计，于 1970年建设投产，竖窑焙烧生产的生石灰供给攀钢使用。随着攀钢冶炼规模的扩大，为满足攀钢对生石灰的需求，石灰石矿于 2004 年底新建了 5#竖窑，并拟建 6#竖窑。竖窑的大修费用高、大修工期长，由于 2007 年 1#竖窑和 4#竖窑都需要大修，势必严重影响竖窑利用系数和生石灰产量。为此， 提出了竖窑炉衬喷补技术，以缩短竖窑检修时间，延长竖窑大修周期与使用寿命。 1 石灰竖窑喷涂技术概况 石灰窑炉是工业高温炉中的热工设备，常年在高温中运行，由于受高温的侵蚀，物料的冲刷及石灰中杂质发生物理 和化学反应的影响，一般石灰窑炉衬在 4 6年就会出现不同程度的破损。轻者耐火工作层剥落，重者耐火砖脱落到保护层，生产中发现窑壳发红。从而造成石灰窑保温性能减退，不但影响产品质量，还大量浪费能源，必须进行周期性停窑大修。在早期都是采用砌筑修复工艺，工期长、耗资大。采用喷涂工艺修复石灰窑炉衬 即石灰炉窑喷涂喷补技术，被称为石灰窑炉衬修复的一次革命，已成功地为国内石灰行业修复大小十多座石灰窑，取得了较好的成效。 石灰窑炉衬修复采用喷补工艺与砌筑工艺截然不同的是，在大修中不需要将窑内耐火砖全部拆除，本着保留完好部位的 衬砖、重点喷补损坏部位、砌筑窑口和烟道部位的方法进行修复的原则。 石灰窑在正常生产中，炉内虽然整体受热，但“三带”的热分布有所差异。预热带和冷却带一般控制在 400 600 ，炉衬砖破损不严重，有的还比较完好。只有在生产中控制不当，煅烧带上移或下移，长时间内温度过高，才会造成局部炉衬侵蚀受损。在修复过程中完好部位不做喷涂，只有在局部受损部位作扫描喷涂，以保持平整光滑。喷涂工艺的特点是炉衬整体结构好、耐磨、耐压强度高，喷涂面不易开裂。 2 石灰竖窑 喷涂的要点及实施步骤 石灰窑炉衬喷补应 注意四个关键问题 喷补材料的质量及配方；炉衬侵蚀面的处理及加工；精良的喷补技巧；正确的烘窑制度。 分析炉衬确定方案 首先对炉衬进行勘察，对炉衬的结构、损坏程度、耐火砖的材质成分进行分析，制定出喷补方案。根据炉衬损坏程度决定采用锚固件形状、数量、设置锚固网面积等，并制定出喷补各部不同厚度的程序。对耐材不同的材质成分（高铝、粘土、镁铬等）配制不同成分的喷涂料。并对高温带、低温带及烧嘴部位材质成分及指标均略作调整。 喷涂面处理和加工 喷涂面的处理非常重要，它直接影响新旧衬体的结合程度。首先用 风镐清除瘤块及侵蚀面上的残渣；喷涂面上再用高压风枪吹扫浮灰；向喷涂面喷洒少量水分湿润；锚固件设置，为使喷涂 50 2009 年第 32 卷第 5 期 面和喷涂料附着牢固，需安装设置不锈钢锚固件，间距 100 100 固件打入炉衬砖缝中。对砖衬全部脱落部位直接在炉壳上焊接，长度为300 400 试喷 为了达到理想的喷补效果，需在正式喷补作业前进行试喷，以确定最佳加水量、喷补压力及射流速度。按现场喷涂工艺进行模拟试验，把反弹量控制在 10% 15%以内。其强度在 12 在窑内作业。 喷补作业 首先喷涂炉衬损坏最深的部位，第一次喷涂厚度 20 30 其固化后再喷，每次喷涂厚度为40 50 完一段后，即用木方将其涂面抹平，以保持整体表面的平整度。全部喷补完成结束，再从上往下全部喷涂一层，厚度为 50 石灰窑炉内衬完全成为一个整体。施工应连续进行，如中途因故中断 1对喷涂处做接茬处理，并用水湿润后方可继续进行喷补。 喷涂时应自上而下、从左到右，喷枪回旋推进，喷涂体不得有蜂窝和夹层。反弹料不得重新使用，必须及时清理。 烘窑 烘 窑对不定型耐火材料来讲是非常关键的步骤。正确的烘窑方法是提高炉衬寿命的保证，要严格按照升温曲线要求制定烘炉方案。用煤气烘炉比较方便可靠，根据窑径的大小，自制二根煤气火棒将其周边打眼，并安装调节阀。点火后伸入窑内，温度高低按升温曲线调节。烘窑一般为 5 6天，烘窑结束时加适当的燃料后，加入混合料正式投入生产。 3 石灰石矿 4#竖窑喷补试验 石灰石矿选择 4#竖窑作为喷补检修研究试验对象，其炉衬磨损情况见图 1 所示。由于煅烧带下移，造成冷却带靠除尘一面约 15 部分耐火砖完全脱落，保温砖也磨掉，窑壳发红。 喷涂具体操作步骤 损坏严重部位的处理 4#竖窑容积 250 径 4 m，外经 5.6 m，墙厚 800 作层为 345G 砖，次工作层为 230R 砖， 图 1 4#竖窑炉衬磨损情况示意图 其余为水渣填料，硅藻土砖，纤维喷涂料。由于煅烧带下移，从外观看，冷却带约有 15 3m 5m）铁壳发红，该部位内衬砖已有部分脱落 ,局部甚至有窑壳（钢壳）暴露，损坏严重。 首先拆除残砖及所有隔热层，露出铁壳，并清理干净。在窑壳内壁焊上直径 8 不锈钢圆钢（ 1长度 700 距 230 虑轻质砖的砌筑，间距可适当调整。恢复轻质隔热层，次工作层，砌筑次工作层砖表面形成凹凸状。依靠锚固件（ 8支撑，挂上 100 100 径）网。逐层进行喷补，每次喷 50 60 至喷平补齐。 侵蚀较轻部位的处理 根据现场实际情况，清除表面异物，打入长短不同的锚固件或锚固钉，坑深超过 100 ，再布上锚固网。坑深不足 100 ，可直接喷涂。煅烧带锚固钉应采用不锈钢制作，热电偶孔、送风孔在喷补前需用木塞堵上。 喷补检 修方案的实施 由于 4# 竖窑上次大修后已经超设计服务周期，窑内衬砖磨损严重，特别是靠除尘一侧，即斜桥对面。同时由于煅烧带下移，造成内衬严重烧坏，在停火前，该部位有约 15 右窑壳已经发红，从该处开检修门，从所开的检修门处可以看出，该部位不仅内衬耐火砖已磨损掉，连保温砖也被磨损，如图 1 所示。此外，窑内还有多处磨损极为严重，仅靠喷涂料难以修补，需要添加部分耐火砖。在完成对竖窑内壁松动的衬砖、瘤子处理后，进行竖窑内衬喷补工作。 4# 竖窑内衬实际磨损情况远远超出停火前预期的磨损情况，计划的喷涂料不足。为此，对 内衬喷涂工序进行了一些改变：一是由常规的从上到下攀 钢 技 术 51 喷涂修补顺序改为从下到上的喷涂修补顺序；二是在竖窑炉喉保护板以下，除了对两个大洞进行处理外，因材料的限制，高度有 4 m 左右未进行喷涂处理。 4# 竖窑炉衬喷涂修复后，在不同部位进行了数据测定。数据表明修复后大部分直径在 4.2 m，竖窑内径扩大了 100 200 大了竖窑的有效容积，有利于提高竖窑的生产能力。 喷补检修效果 由于喷补喷涂料的配水比例大，喷涂修补后，需要烘炉。首先在 4# 竖窑外面砌筑一个火炉，将火炉加热后的热空气，用管道收 集后通过助燃风风机送入 4# 竖窑窑内，对窑内炉衬进行烘烤。经过窑外加热空气烘窑后，再在窑内点火烘窑。 在添加混合料的第三天，开始松动出灰机，并放出窑内底部少量的保护石。于 2007 年 12 月 21日正常出灰生产。 选择 1#窑与 4#窑进行对比分析（ 1#窑于 2007 年 7 月 21 日 10 月 4 日大修，比 4#窑提前 77 天恢复生产）， 效果体现为以下几方面。 维修工期明显缩短 石灰石矿 1#竖窑大修，从 2007 年 7 月 21 日停止出灰，到 10 月 4 日恢复出灰，整个大修时间为76 天。而 4#竖窑采用不定形耐火材料喷涂修复工艺，修 复工期仅 15 天，机械设备大修更换工期 22天，烘窑、开炉点火 10 天，整个维修工期（从竖窑停火到恢复出灰正常生产）为 43 天，与 1#竖 窑大修工期 76 天相比，节约工期 33 天。 生产能力明显提高 4#竖窑炉衬采用不定形耐火材料喷涂修复工艺后，炉衬厚度减少，4.2 m，内径扩大了 100 200 大了竖窑的有效容积，有利于提高竖窑的生产能力。 表 1是 1#、 4#竖窑 2008 年 1 10 月份生产情况统计表。喷涂修补后的 4#窑与砌砖大修的 1#窑相比，产量明显增加，从表 1 可以看 出， 2008 年 1 10 月， 4#竖窑生产生石灰 88904.2 t， 1#竖窑生产生石灰84784.3 t，多生产生石灰 4119.9 t。表 1 1#、 4#竖窑 2008 年 1 10 月份生产情况统计 减少热量损失，竖窑焙烧能耗明显降低 4#竖窑喷涂修复后，其炉衬成为一个整体，与砌砖大修相比，减少热量从耐火砖砌筑缝隙中的传递损失，竖窑焙烧能耗明显降低。喷涂修补后的 4#窑与砌砖大修的 1#窑相比，投焦量明显减少，从表1 可以看出， 4#窑平均焦比 kg/t； 1#竖窑平 均焦比 kg/t，减少了 kg/t。 4 喷涂存在的不足及建议 4#竖窑喷 涂修 补内衬存在的不足 利用不定形耐火材料喷涂技术对石灰石矿 4#竖窑喷涂修补内衬试验是石灰石矿首次引进技术，在月份 1#竖窑 4#竖窑 出灰量 /t 投焦量 /t 利用系数 / t (d)焦比 / (出灰量 /t 投焦量 /t 利用系数 / t (d)焦比 / (1 0 计 52 2009 年第 32 卷第 5 期 实施中存在一些不足，主要体现在以下几个方面：由于 4#竖窑自上次大修以来，经四年使用，使用过程中都是超过竖窑设计利用系数来组织生产，加大了竖窑内衬的磨损。在 4#竖窑没有停火之前，对竖窑内衬耐火材料的磨损情况估计不够充分，因此对喷涂所需要的喷涂材料计划不够，影响了喷涂层必需的厚度和高度，喷涂后的使用寿命将受到一定影响。由于喷涂材料计划不足，而 4#竖窑因煅烧带下移，造成下部炉衬磨损严重，为保证下部内衬的喷补 修复，在喷涂时将“自上而下”的喷涂工艺改变为“自下而上”的喷涂，下部先喷涂的表面虽然比较光滑，在实施上部喷涂时，个别物料跌落或向下流动，导致喷涂内衬表面失去光滑，不利于竖窑生产过程中窑内物料的顺畅下移。由于喷涂材料计划不足，在竖窑上部还有 4 m 高度的内衬没有进行喷涂修复。 今后喷涂修复竖窑内衬的建议 利用不定形耐火材料修复竖窑内衬技术，是对竖窑使用过程中内衬耐火砖磨损的一种修复方式。不定形耐火材料的喷涂必需有固定的附着体。因此，建议在竖窑使用一定时间，内衬耐火砖磨损不是特别严重的时候就及时进行喷 涂修复，即在竖窑内衬砌砖大修周期之间，如砌砖大修 2 3 年内进行，避免竖窑内衬因砌砖大修时间过长，内衬耐火砖磨损严重，而使喷涂材料消耗增多，增加喷涂材料附着件，增加喷涂修复成本等。 建议喷涂修复要针对竖窑实际，充分考虑内衬磨损的情况，计划充足的喷涂材料，确保竖窑喷涂施工必需的喷涂材料。并在竖窑喷涂施工过程中，坚持“自上而下”的喷涂工艺，确保喷涂修复竖窑内衬的表面光滑。 5 结语 攀钢集团矿业有限公司石灰石矿现有 5 座 250