白灰回转窑耐材优化和结构改造实现节能降耗

1、优化回转窑耐材，改造内衬结构，实现节能降耗 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

2、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

3、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（出料端至30m），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

4、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（30m至窑尾），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

5、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。3、窑头、窑尾部分耐材选用耐磨增韧浇注料，但在原设计基础上对锚固件的锚固方式进行加固处理，即：在锚固钩130mm高处，圆周方向焊接两道12mm的0Cr25Ni20钢筋，以加强窑口、窑尾浇注料的整体性。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

6、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。 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，以防耐材与锚固钩的膨胀

7、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。经过改造的国内某大型钢铁厂460m的白灰窑在近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，现窑

8、体平均窑皮温度165，最高点（膨胀缝处）温度仅210。同规格窑型传统砌筑方式的实际运行窑皮温度月份0-6m6-12m12-18m18-24m24-30m30-36m36-42m42-48m48-54m54-60m2009.12227.3234.5213.4220.6208.5212.6195.6192.8210.1197.32010.01222.3231.5200.5213.6203.1211.0199.2195.5202.5196.52010.02219.1227.3205.4213.7209.2209.9210.0212.7194.3195.02010.03216.2239.0204.02

9、05.4203.6203.7205.1195.3194.7194.42010.04218.4227.5222.3212.5209.5210.9234.8199.5197.5196.12010.05229.6240.7212.0216.9213.2219.2243.4206.4202.6206.82010.06233.4235.8219.6217.8214.9220.6247.4212.3204.0208.82010.07241.4250.6224.7217.7216.1222.3251.1204.2210.12010.08243.3254.4229.8219.4218.7223.6257.62

10、15.6208.1209.8同规格技改后的实际运行窑皮温度月份0-6m6-12m12-18m18-24m24-30m30-36m36-42m42-48m48-54m54-60m2009.12141.3153.6155.2147.5143.9136.5135.2129.5126.4168.72010.01143.8151.0157.6145.8144.4143.3134.9127.6123.5165.12010.02140.0160.6148.0135.6134.8133.7127.2121.3117.3158.32010.03151.0194.1188.3147.0144.0144.5134.

11、8127.5126.3163.22010.04166.4199.0191.8146.6143.3155.9139.5131.3127.2168.12010.05166.4211.0193.9150.5138.9157.6142.6139.3131.6169.72010.06166.9205.2192.4149.8137.2158.4143.2140.7132.1169.52010.07167.0205.8193.1150.1142.3157.7142.8138.7132.4170.32010.08167.8207.7194.2151.2142.1158.9143.7139.8131.1170.

12、7燃料吨灰消耗比较（烟煤和转炉煤气）普通砌筑窑技改后窑时间日产量煤气单耗煤粉单耗日产量煤气单耗煤粉单耗2009.12626.9224.382.5614.5198.786.12010.01512.1232.886.7437.2219.693.02010.02503.5254.0101.4524.8200.388.92010.03538.6231.094.7627.4215.094.82010.04550.2217.697.6610.2223.187.32010.05570.2223.595.4585.3218.584.72010.06550.1227.499.4570.3205.485.1201

13、0.07515.5235.197.5610.5213.484.82010.08580.1231.1109.3604.2210.186.7平均549.74230.7395.76575.1211.6688.06比较得出结论： 耐火材料优化和施工优化改造后，窑皮温度明显降低；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19.71500+7.76000=74805Kcal，直接吨灰降低成本：烟煤7.7/10001000 元/吨+煤气19.70.06元/m3=8.882元。继续使用时间越长，从数据比较中就可以看出节能降耗效果越明显。五、总结用此种砌筑方式和耐材的搭配，当时在国内活性石灰回转窑属首次成功试验，所以在砌筑过程及日常维护方面没有经验可以参考，经过近2年的实际生产运行，已验证了其节能降耗的显著效果和生产运行的稳定性。日照钢铁分别于2009年8月、2010年10月和2011年2月对3#、1#