环形套筒窑下拱桥受损现象分析.doc

环形套筒窑下拱桥受损现象分析20o8年:月第33卷第1期耐火与石灰环形套筒窑下拱桥受损现象分析高全(本溪钢铁公司石灰石矿,本溪117002)摘要:对环型套简窑下拱桥受损现象进行了分析,提出了下拱桥损坏产生的原因和解决办法.关键词:套筒窑;拱桥受损中图分类号:TQ175.653.6文献标识码:A文章编号:16737792(2oo8)Ol一0001-03AnalysisonDamagePhenomenonatLowerArchofAnnularShaftKilnGaoQuan(LimestoneMineofBenxiIronandSteelCompany,Benxi117002,China)Abstract:Analysisisconductedforthedamagephenomenonatthelowerarchofannularsh,fftkiln.Thecauseofdamageanditssolutionarepointedout.Keywords:Annularshaftkiln;Damageofarch1问题的提出环形套筒窑是目前世界上比较先进的一种石灰生产窑.在发达国家得到了广泛的应用.我国也从国外引进了该技术.并逐步消化吸收,形成了自己的技术力量.环形套筒窑作为先进的石灰煅烧窑型,其优点是显而易见的:低热耗,良好的燃料适应性,煅烧高品质成品灰,高自动化控制水平,高环保性,低设备故障率等.但是,拱桥的受损一直困扰着诸多环形套筒窑用户,可以说拱桥的运行状况直接决定着环形套筒窑的使用寿命.分析国内外几例拱桥的事故中,多是下拱桥的受损,也就是说.下拱桥相对于上拱桥更容易损坏.套筒窑工作过程中.可能由于温度变化,燃料压力和热值的波动,停窑及点窑,钙化等原因而引起下燃烧室和下拱桥的损坏.2煅烧过程石灰石在环形套筒窑内通过套筒窑煅烧成为石灰,在窑内从上至下经历了五个阶段:预热,收稿13期:20071210作者简介:高全(1965一),男,高级下程师上部逆流煅烧,中部逆流煅烧,下部并流煅烧,冷却.上燃烧室是欠氧燃烧.剩余的燃料与来自下燃烧室的过剩助燃空气在上拱桥附近燃烧;下燃烧室是过氧燃烧,燃料在下燃烧室内就得到了充分的燃烧.下燃烧室燃烧的热量一分为二:一部分在上下拱桥之间参与逆流煅烧.另一部分随循环气体在并流段参与煅烧.如上所述.上燃烧室未充分燃烧的燃料在上拱桥附近燃烧.会造成一种假象,即在上拱桥附近的燃烧强度比下拱桥附近的燃烧强度大.但从石灰石在环形套筒窑内的煅烧过程分析.石灰石在上拱桥附近处于分解的初期.可以吸收大量的热,因此,在上拱桥附近燃烧产生的热量立即被石灰石的分解所吸收.石灰石在下燃烧室附近已经达到了相当高的分解程度.下拱桥附近石灰石分解需要吸收的允许热量的范围比上拱桥附近要小的多.从煅烧原理上进行分析,因为在相当大的范围内,上燃烧室及上拱桥附近燃烧产生的热量被石灰石的分解所吸收,下拱桥的煅烧环境比上拱桥苛刻的多.上拱桥附近石灰石的煅烧程度对上拱桥砖的影响相对较小.相反却直接影响着?2?REFRACTORIES&LIMEFeb.20o8Vo1.33No.1下拱桥的环境状况.若石灰石在上拱桥附近吸收了过多的热量,即在逆流煅烧带的分解程度过高,石灰石在下拱桥附近分解需要吸收的热量减少.因此,下燃烧室产生的热量积聚在下拱桥附近.使下拱桥的工作状况恶化.同时.循环气体也影响着下拱桥的工作环境,石灰石在窑内的最后一个煅烧环节是随循环气体在并流煅烧带完成的.这一环节直接决定着石灰的品质.若循环气体动力不足,将过多的煅烧压力担负在下拱桥附近,不仅影响了石灰的品质.而且将导致下拱桥工况的恶化,影响下拱桥砖的使用寿命.因此.科学的操作工艺直接决定了下拱桥的使用状况.通过上面的分析.影响下拱桥工作环境有两个关键词:煅烧程度和循环气体.在操作工艺上.也针对这两个方面来对症下药.建立以热量为基准的热工制度,而非温度基准.决定石灰石在各煅烧带煅烧程度的是输入上,下燃烧室燃料的燃烧热.燃烧室温度只是燃料燃烧的反映参数.而不能衡量石灰石在各个煅烧带内的分解程度.例如,燃料在上燃烧室燃烧时.在一定范围内,温度较敏感的是二次风的流量.当上燃烧室输入的二次风流量较小而燃料流量较大时,上燃烧室的反映温度是偏低的,但实际上,石灰石由于在上拱桥附近得到了较多的燃料燃烧热而达到了较高的分解程度,这就对下拱桥的状况造成了隐患.以热量为基准的热工制度,在以燃料热值,热耗,产量与燃料流量的自动化连锁控制中显得尤其重要,否则,将造成窑内热分布及气流分布的紊乱.对下拱桥砖甚至是整个窑的耐火材料造成危害.建立健康的驱动风系统,为循环气体的形成提供强大的动力.在驱动风系统中,换热器处于核心的地位.对环形套筒窑而言,换热器不再是单纯的节能装置.它影响着整个窑的运行状况.换热器常见的故障有两种:其一,采用波纹管补偿器韵换热器易出现内泄漏,即波纹管补偿器在冷态的驱动风和热态的高温废气的交替作用下,出现老化而断裂,造成驱动风系统的压力不足,进入喷射管的热驱动力流量实际上低于测量的流量.从而导致循环气体的动力不足.其二,若原料中K,Na等低熔物含量较大,易在换热器管口处结垢甚至堵塞换热管.将降低热交换的效率,换热后的驱动空气温度偏低,虽然进入喷射管的空气质量未受改变,但通过喷射管下管口的流速降低,未能给循环气体的形成提供足够的动力.目前,换热器的这种故障已经得到了有效的解决途径:一是以石墨盘根代替波纹管的补偿方式:二是在换热器废气入口箱上部设置清灰装置3燃料压力,热值的波动目前,国内环形套筒窑燃料大多采用回收的转炉煤气或高炉和焦炉的混合煤气.由于回收技术和人为操作上的问题.造成燃料压力和热值频繁地波动,导致进入上,下燃烧室的燃料热发生波动,并且火焰的燃烧长度也随之发生变化.这不仅影响石灰煅烧的质量.而且对耐火材料特别是拱桥砖造成不利的影响.但是,燃料压力,热值的波动对上,下拱桥的影响是有区别的.正如前面所述,燃料在上燃烧室是欠氧燃烧,即燃料过剩而助燃风量不足.所以对于上燃烧室温度,助燃风比燃料敏感;而下燃烧室是富氧燃烧,即助燃空气过量,所以对于下燃烧温度,燃料比助燃风敏感.因此,在燃料的流量或热值发生同程度的改变时,下燃烧室温度的改变较上燃烧室明显.并且,从石灰石在环形套筒窑内的燃烧机理上分析.上拱桥比下拱桥更能容纳燃料燃烧发热的改变量.因此,下拱桥面临的这种温度和热量波动的状况比上拱桥严重,并且直接影响到下拱桥的使用寿命.国外套筒窑的燃料大多采用的是天然气.热值和压力比较稳定,因此,在正常生产时,拱桥部位在相对稳定的工况下工作.面对国内使用转炉煤气或高炉和焦炉混合煤气作为环形套筒窑燃料的现象.有两点是套筒窑相关工作者可以改进或必须改进的:第一,稳定燃料压力和热值.在硬件上,改进回收技术,增设稳压装置;在软件上,即对于煤气加压站和煤气混合站的操作人员,务必发扬爱岗敬业精神,对燃料压力和热值的波动及时做出调整.第二,建立以热量为基准的燃料热值,热耗,产量与燃料流量的自动化连锁控制系统.可以对因燃料的热值和压力波动而导致燃烧热的波动做出及时,准确的调整,在提高成品灰品质的同时,还可以减轻对拱桥砖,特别是下拱桥砖的不利影响.20o8年2爿第33卷笫l期耐火与石灰?3?4停窑及点窑首先分析停窑操作对上,下拱桥各自的影响.环形套筒窑停窑操作规程是综合考虑设备,窑况,耐火材料等因素而制定的.在停烧嘴的一段时间内,为了使窑顶的废气温度控制在允许的范围内,废气风机是继续工作的.此时,由于废气风机的抽吸作用.原来从上拱桥到下拱桥的热源区上移,因此在停窑的过程中,下拱桥的冷却速度快于上拱桥.这样.因停窑而造成的对耐火材料的影响,下拱桥比上拱桥要大.再来分析点窑.根据套筒窑的点火程序,首先点燃下燃烧室.即在下拱桥附近开始加热,依靠热气流的传递作用缓慢且相对均匀地对上拱桥部位进行升温.因此,上,下拱桥在低温段的升温过程是有区别的:下拱桥相对急骤,上拱桥相对缓慢.显然,点窑和升温过程,对下拱桥的影响甚于对上拱桥的影响.停窑及点窑对拱桥砖的影响,从原理上与燃料压力,热值的波动对拱桥砖的影响是相同的,即对耐火材料的热震稳定性的影响,前者是宏观的改变,后者是微观的积累.经验证明,一次彻底的停窑将减少拱桥半年左右的使用寿命.因此,为减少停窑及点窑对拱桥砖的不利影响,必须改善操作工艺,应做到:第一.严格按照升温曲线对下燃烧室进行加热和保温,特别是低温段的控制.实践证明,通过减小煤气量,减小窑内负压,改变助燃空气的配比,加快出料速度等方法,下燃烧室温度控制在300C左右是可以实现的.第二,严格按照操作规程进行停窑,拱桥砖的冷却速度不能过快.短时问停窑,上,下燃烧室的温度不低于900C.当燃烧室温度过低时,可借助外接热源对上,下燃烧室进行加热.5钙化以上三点主要是从工艺上分析了下拱桥的相对易损性及相应对策.耐火材料中含有的Fe:O.在高温下将与CaO反应,使拱桥砖变的疏松,从而使强度和耐磨性降低,也就是平常所说的钙化.但上,下拱桥的钙化程度又是不同的,正如前面分析.上拱桥附近石灰石处于分解的初期.物料的主要成分还是相对惰性的CaCO,;而到了下拱桥附近,石灰石已经达到了较高的分解程度,因此物料中活性的CaO在高温状态下易与拱桥砖中的Fe20,反应.发生所谓的钙化现象.因此,下拱桥砖相对于上拱桥砖易钙化受损.在拱桥砖的订货时.应严格控制Fe:O的成分.当Fe:O含量小于0.9%时.便可有效地避免拱桥砖的钙化现象.6其它目前,业内还有一种说法,认为上,下拱桥受损性不同的主要原因是上,下拱桥的结构差异.即在上拱桥内.横穿了冷却空气导管和循环气体通道管,对上拱桥有一定的支撑和冷却作用,而在下拱桥内没有任何外界的冷却或支撑构件.因此,一些业内人士从上,下拱桥的结构上的差异得到启发,做了一些尝试和设想,如:在下拱桥增设冷却空气导管;在上,下拱桥设置导热油系统,降低拱桥的温度并且分担一部分支撑力.但本人认为,这种结构上的区别对上,下拱桥使用寿命差异性的影响是微乎其微的.首先从温度上来讲,拱桥砖的使用温度远远高于环形套筒窑内煅烧带的工况温度,拱桥砖所不能承受的并非高温之重,而是温度变化之重.其次,从支撑力上分析