硅莫砖在大型水泥回转窑上的应用

硅莫砖在大型水泥回转窑上的应用 :宜兴市兴达节能耐火材料厂:宜兴市兴达节能耐火材料厂 [2004-3-23] :耐火材料-耐火砖 :我国水泥回转窑不断向大型化发展的同时，对耐火材料的要求 也相应提出了新的要求，为适应发展的步伐，我厂在水泥窑传统观念 用材上进行了深入研究和分析，对回转窑各个部位对耐火材料的耐温 度，侵蚀性、耐磨性、导热性进行综合考虑，分段对待、做到物尽其 能。 近几年来，我国水泥回转窑不断向大型化发展的同时，对耐火材 料的要求也相应提出了新的要求，为适应发展的步伐，我厂在水泥窑 传统观念用材上进行了深入研究和分析，对回转窑各个部位对耐火材 料的耐温度，侵蚀性、耐磨性、导热性进行综合考虑，分段对待、做 到物尽其能。经过多年的不断摸索和市场推广应用，收到了良好的效 果和许多用户的肯定。 本厂生产的AZM-1650硅莫砖，在国内大型水泥回转窑上已经过5 年时间的实践，证明该材料的各项性能指标已达到要求，AZM-1650 硅莫砖的突出表现为耐磨、耐用、导热性低于碱性材料，特性为防结 圈而不挂窑皮。该砖适应过渡段而禁止进入烧成段。在推广应用 AZM-1650硅莫砖的同时，对能否解决次烧成段用砖，我厂又提出了 新的思考，因为AZM-1650硅莫砖的不挂窑皮的这一特性而无法满足 次烧成段温度变化频繁，窑皮不稳定的现象，要适应次烧成段用砖， 首先要解决挂窑皮和热稳定性，同时也要降低热导性。经过反复试验， 终于完成了新一代AZM-1680硅莫砖的产生，该砖已进入17~21米次烧成段的实际应用中，经过应用表明，该砖的挂窑皮性能优于尖晶石 和镁铬砖，耐压强度高于碱性材料一倍以上，在使用中筒外温度一直 低于同期使用的碱性材料。AZM-1680硅莫砖在2000t/d窑上的应用后，现已走进2500t/d、3200t/d大型回转窑的行列中，现将最新组 合耐火材料的配套列出，供广大水泥行业新老用户参考。 牌号/理化指标 硅莫砖AZM-1650 硅莫砖AZM-1680 O ?63 ?65 23 Al 耐火度（?） ?1790 ?1800 0.2MPa荷重软 ?1600 ?1650 化点(?) 常温耐压（MPa） ?90 ?85 体积密 ?2.6 ?2.65 度 （g/cm3） 耐磨系数（CC） 8.2 7.8 导热系数 2.5 2.3 （W.mk） 使用部位 适用于2000、适用于2000、2500、 2500、3200、3200、5000t/d大 5000t/d大型水泥型水泥回转窑次烧 回转窑过渡段、蓖成段、过渡段及窑 冷机前8米耐磨口冷却段。 段。 2000、2500、3200T/D水泥回转窑用砖示意图 1、窑口为刚玉质浇注料，冷却段AZM-1680，烧成段为直接结合镁铬砖，次烧成段为AZM-1680、过渡段为AZM-1650硅莫砖，预热段为磷酸盐和CB30砖配合，近后窑口5米为磷酸盐砖，后 窑口为高铝质浇注料。 2、窑口为刚玉质浇注料，冷却段AZM-1680、烧成段为直接结合镁铬砖，次烧成段AZM-1680、 过渡段为AZM-1650硅莫砖、预热段10米磷酸盐砖及改型后的CB30耐碱砖，近后窑口为磷酸盐砖5米，后窑口为高铝浇注料。 3、窑口为刚玉质浇注料，冷却段，烧成段为直接结合镁铬砖，次烧成段为AZM-1680，过渡段为AZM-1650硅莫砖，预热段全部为抗剥落高铝砖，或和磷酸盐砖配合使用，后窑口为高 铝质浇注料。 说明： 根据以上所示三种窑用耐火衬里的组合，主要选择是砖对部位的适应性和耐用性，同时 也注重砖的稳定性和导热性，与国际和国内上用尖晶石砖在冷却段和过渡段的安排是有 所变动，而且对预热段砖的组合，大部份选用抗剥落高铝砖及磷酸盐砖是注重导热性和耐用 性上的考虑。对CB30耐碱隔热砖在窑尾预热段应用上的的缩减，主要表现是该砖的实际应 用中剥落性严重及抗碱表现不明显的原因，河北太行水泥有限公司对该砖进行技术指标调整 后，仍采用CB30耐碱砖，对筒体总量上减小负荷，还是非常有利的，新型AZM-1680、AZM-1650硅莫砖的应用性的推广，也标志着耐火材料的进步，该砖在国际上也引起了重视，一些国外 推销员对新材料的出现也感到惊讶！ (1) :曾大凡 张用宾:中国建筑材料科学研究院 [2000-12-6] :新型干法 窑用耐火材料 技术进展 : 为了提高水泥熟料烧成热效率、降低能源消耗，在六十年代德国首先开发的悬浮预热器 窑已发展成熟。七十年代，在此基础上日本开发了预分解水泥生产技术。预分解水泥生产技 术一经问世就以其技术的先进性获得世人瞩目，它不仅使水泥熟料煅烧系统的热耗降低，而 且单机生产能力大大提高，远超过同直径的湿法窑或传统干法窑。表1列出了不同生产方式的水泥窑的技术情况。 表1 不同水泥窑型的生产能力及热耗 干法:窑径(米)3.75 生产能力(熟/日)520 热耗(千焦/公斤熟料)5596.3 半干法:窑径(米)4.00 生产能力(熟/日)996 热耗(千焦/公斤熟料)4045 湿法:窑径(米) 4.00 生产能力(熟/日) 650 热耗(千焦/公斤熟料) 6219 新型干法(NSP):窑径(米)4.00 生产能力(熟/日)2000 热耗(千焦/公斤熟料)3600 我国在七十年代也自主开发了预分解水泥生产技术，例如中国建材研究院完成的石岭 水泥厂日产4000吨熟料的四级预分解窑和八十年代初天津水泥设计院完成的日产2000吨熟 料预分解窑。自八十年代以来，我国从国外引进了大型预分解窑的成套技术与装备，对促进 我国新型干法水泥窑的技术发展和装备水平的不断提高起到了积极的推动作用。 1 新型干法水泥窑对耐火材的要求 传统水泥窑用耐火材料品种比较单一，最早全窑都采用Al2O3含量30~40%的粘土砖。自三十年代以后，为了提高窑衬寿命，在煅烧带开始配用Al2O3?50%的高铝砖。随着窑规 模逐渐增大和熟料产、质量的不断提高，煅烧带高铝砖使用寿命不能满足要求，欧洲在四十 年代开始在煅烧带采用普通镁铬砖，到五十年代，发达国家已基本在煅烧带全部采用镁铬砖 （少数用白云石砖）。预热带用粘土砖、分解带热端及冷却带采用高铝砖、烧成带采用镁铬 砖这种配套基本满足了传统水泥窑的使用要求。 七十年代预分解水泥窑问世以后，开始时这种新型窑炉并未在实际生产中表现出明显的 技术优越性，主要原因是运转率低，造成了预分解窑运转率低的原因除了设备故障因素外， 主要是各部位的耐火材料不能满足使用要求，经常由于耐火材料需要更换维修被迫停窑。为 了充分发挥预分解窑高效、低耗的优越性必须针对该窑型各部位的不同使用要求，研制多种 耐火材料新品种合理配套使用才能提高运转率。 预分解水泥窑与传统水泥窑比较有如下特点： (1) 碱及硫、氯等挥发性组份侵蚀严重 由于预分解窑充分利用余热预热入预热器的生料，碱的硫酸盐和氯化物挥发、凝聚，反 复循环，使得这些组份在窑中富集，与原始生料相比在最热级预热器的窑料中R2O增加5倍，SO3增加3~5倍。相应部位的窑气中这些组份的含量也大为增加。耐火材料表面温度为 800~1200?的部位，包括预热器、分解炉、上升烟道、下料斜坡、窑筒后部甚至窑门罩和冷 却机热端所用的粘土砖和普通高铝砖受到来自窑料和窑气碱化化合物的侵蚀，形成膨胀性矿 物使耐火材料开裂剥落，发生“碱裂”破坏。并且硫、氯等挥发物组分在上述部位耐火材料 表面形成、2C2S?CaCO3、2C2S?CaSO4、2Ca SO4?K2SO4等结皮，影响窑的正常运行。 (2) 窑的温度提高对耐火材料的破坏加剧 大型预分解窑多采用篦式冷却机和多风道喷煤嘴，篦式冷却机热回收率高，二次风温可 达1150?，多风道喷煤嘴一次风量较少，因此火焰温度提高很多，出窑熟料温度可达1400?， 使得窑口、冷却带、烧成带、过度带、分解带甚至窑门罩、冷却机的温度水平远高于传统窑 的相应部位。 温度提高不仅对耐火材料提出更高的耐火要求，而且温度的提高加剧了窑料对耐火材料 的化学侵蚀，用于传统窑相应部位的材料在预分解窑上寿命急剧下降。 (3) 窑的单位产量提高，窑筒转速加快，加剧了耐火材料的应力破碎。 预分解窑产量较之相同直径的传统窑提高2倍以上，窑的转速达到3~4转/分。窑筒高 速运转不但机械应力大为增加，由于窑衬每转一周所受到的周期性温差的频率的增加使得造 成热冲击的热应力破坏也同时加剧。因此预分解窑要求窑衬材料要有更高的整体稳定性和抗 热震稳定性。 (4) 窑直径加大，保护性窑皮的稳定性差 大型预分解窑的直径增大，2000吨/日的窑直径为4米，4000吨/日窑直径为4.7米， 又加之窑速加快，机械振动加剧，因而作为高温带窑衬的保护性窑皮更易脱落，不易补挂， 所以要求用于高温带耐火材料除有更耐高温熟料侵蚀及热震稳定性，还需有更易粘挂窑皮的 性能。 (5) 窑系统结构复杂，要求高的节能效果 预分角窑由预热系统、回转窑和冷却机系统组成，结构远较传统窑复杂。对耐火材料而 言首先是砖型复杂，计有80~100种之多，这就要求耐火材料在生产、运输、保管、砌筑等 环节加强管理，并且对砖型的设计要简单化、化、尽量减少特异型制品和简化施工，还 需要研制各种功能的耐火浇注料用于形状复杂的部位。 预热器及冷却机系统表面积很大，是预分解窑表面散热损失的主体。为了降低能耗，必 须采用多种隔热材料与耐火材料组成复合衬里，达到降低装备表面温度的目的。 综上所述，预分解窑由于碱、硫等挥发性组份的富集、窑温提高、窑径加大、窑速加快、 结构复杂等原因，造成对耐火材料的化学侵蚀、高温破坏、机构应力和热应力等综合破碎效 应比传统窑要大，再加之对窑衬提出更高的节能要求，因此必须针对预分解窑的各部位不同 的要求研究制不同的新型材料。 2 我国预分解窑配套耐火材料的发展过程 我国水泥窑用耐火材料七十年代以前没有形成专门的产业，使用冶金工业的普通粘土 砖、高铝砖。七十年代中后期，中国建材研究院为配合当时水泥窑（传统）增产、挖潜及长 期安全运转的要求，同时也为解决耐火材料供应紧缺的问题，研制了用于分解带、过渡带的 磷酸盐结合高铝砖，用于冷却带的磷酸盐耐磨砖，用于烧成带的水玻璃结合镁砖和聚磷酸钠 结合镁砖以及普通铝酸盐耐火混凝土材料等，并同时形成生产线。这些材料在国内推广使用 使得传统窑的耐火材料消耗大为降低，收到了明显效果。 八十年代初我国开始引进国外大型预分解水泥生产成套装备，由于当时我国没有相应的 耐火材料品种的产品，只得全套进口。预分解窑需用耐碱粘土质、高铝质、镁铬质、高强隔 热、硅酸钙类、低水泥型高铝、刚玉、耐碱浇注料、碳化硅复合制品等类材料。为了国家重 点科技术攻关任务在“六五”、“七五” 、“八五” 、“九五” 的连续攻关工作中研制 了数十个材料新品种，进行了生产转化，并与设计单位协作进行了大量的配套应用开发研究 工作。 2 :曾大凡 张用宾:中国建筑材料科学研究院 [2000-12-6] :干法 窑用耐火材料 技术进展 : (1) 通过“六五”攻关建立了我国预分解窑用耐火材料的初步配套 的体系。 八十年代初，我院承担了国家“六五”科技术攻关专题“新型干 法水泥窑用耐火材料的研究”。针对新型干法水泥窑所必须的配套品 种和当时我国所能达到的条件，结合对引进耐火材料产品的消化吸收 工作进行了如下品种的研究制工作： 用于水泥窑烧成带的烧结合成直接结合镁铬砖 用于过渡带的烧结合成尖晶石砖 ?用于预热系统的普遍耐碱粘土砖 ?用于预热系统的普通耐碱浇注料 ?用于预热系统的高强隔热砖（漂珠型） ?用于前后窑口的高强浇注料 ?用于窑口及冷却机的碳化硅复合砖 通过以上品种的研究工作，于1984年与天津水泥设计院协作承担了江西水泥厂国产第一台2000吨/日，预分解窑用耐火材料的制作、供应、应用开发工作。该窑于1986年完成耐火材料的砌筑施工。“六五”期间所完成的预分解水泥窑用耐火材料的品种是最基本的 品种，有些品种技术水平也不太高，如高强隔热砖属于漂珠型，热震 稳定性不理想，高强浇注料还不是低水泥型，中温强度仍有较大的下 降。有些品种还没有形成生产能力如直接结合镁铬砖和尖晶石砖。但 是通过“六五”攻关为我国解决新型干法水泥窑用耐火材料的研制、 设计、生产、应用打下了技术基础，并初步建立了配套体系，为此该 项目荣获了“国家科技进步二等奖”。江西水泥厂国产第一台2000吨/日预分解窑用耐火材料的配套水平虽然不高（烧成带采用普通镁 铬砖，浇注料为非低水泥型，隔热材料没有采用硅酸钙板等），但是 它却表明我国新型干法水泥窑用配套耐火材料从无到有，迈出了可靠 的第一步。 (2) “七五”期间预分解窑用耐火材料配套体系进一步完善，配 套水平得到提高 在“七五”期间，中国建材研究院承担了“2000吨/日窑外分解工艺线配套优质耐火材料的研究”国家科技攻关专题，在“六五”完 成的耐火材料品种研究的基础上，进一步完善和丰富配套品种，提高 品种的技术水平。表2是“七五”与“六五”耐火材料品种技术情况 的比较。 表2 “七五”与“六五”分解窑用耐火材料品种的比较 耐火材料品种 “六五”攻关完成情况 “七五”攻关完成情况 耐碱砖 普通耐碱粘土砖 高强耐碱砖，耐碱隔热砖，拱顶型耐碱砖 耐碱砖 高强耐火浇注料 低水泥用量型耐火浇注料， 钢纤维增强耐火浇注料。 隔热砖 漂珠型高强隔热砖 硅藻土高强隔热砖,粘土质高强隔热砖 耐碱浇注料 普通型耐碱浇注料 高强耐碱浇注料 镁质材料 烧结合成镁铬砖，尖晶石砖 电溶再结合镁铬砖，尖晶石砖 硅酸钙隔热材料 无 用于1000?高温型硅酸钙板特种高铝砖 磷酸盐结合高铝砖(普通型) 抗剥落高铝砖， 特种化学结合高铝砖 从表2可见，通过“七五”攻关我国预分解水泥窑用耐火材料配 套品种已经趋于完善，在此期间，在国家建材局大力支持下，通过技 术改造将科技成果转为生产力，形成了十多条生产线，具备了供应能 力。“七五”期间以新疆水泥厂、鲁南水泥厂、双阳水泥厂为代表的 一批2000吨/日以及1000吨/日以下的预分解水泥生产线投入了建 设，耐火材料的科技攻关成果直接为经济建设发挥了作用，使得我国 预分解水泥窑配套耐火材料又达到一个新的水平。以新疆水泥厂为 例，由于大量使用了硅酸盐钙板代替隔热砖使得预热系统的热阻增 加、散热损失减小，又加之于耐碱砖等材料强度提高，砖衬减薄等因 素。使得全窑耐火材料总用量大为减少。 表3 新疆、江西水泥厂2000吨/日预分解窑窑衬技术对比 工厂 江西水泥厂 新疆水泥厂 预热器系统旋风筒壁的热阻(M2.H.?/Kcal) 0.65 1.3 预热器系统旋风筒壁的衬里厚度(mm) 300 215 预热器系统旋风筒的散热损失(不包括三次风管)31.05Kcal/kg熟料 (一次筒外保温)20.47 窑尾烟室和分解炉 使用普通耐碱砖 使用抗剥落高铝砖 预热器系统的耐火浇注料 中温强度降低的传统型浇注料 中温强度不降低的低水泥浇注料 回转窑烧成带 化学结合镁铬砖 直接结合镁铬 回转窑安全带 磷酸盐砖 抗剥落高铝砖 前窑口 中温强度降低的钢纤维浇注料 中温强度不降低的钢纤维浇注料 窑门罩和冷却热端 刚玉质高强浅注料耐碱性 不够好 采用耐碱高铝浅注料 全窑耐火材料总量 2300T 1448T “七五”期间不但利用攻关科技成果为国内新建的预分解水 泥窑解决了窑衬材料的自给问题，满足了水泥工业发展的需要，而且 为巴基斯坦水泥厂建设的700吨/日预分解窑进行了全窑窑衬配套设计、材料生产供应出口、窑衬施工技术指导等全套工作，窑衬质量完 全满足生产需要，获得外方好评。新型干法窑配套耐火材料从成套进 口到成套出口用了不到10年的时间，这与国家建材局的支持是分不开的，也是水泥工业耐火材料工作者的努力结果。 (3) 九十年代实现了预分解窑耐火材料品种系列化建成完成的 配套体系 进入九十年代以后，国家对属于基础材料的耐火材料工业的技术 进步非常重视，在“八五”和“九五”期间由治金、建材、轻工三个 产业部门组织联合攻关。我院作为建材工业耐火材料国家科技攻关的 承担主体，跟踪国际新型干法水泥窑耐火材料新的动态，完成如下攻 关新品种： a 耐火浇注料多功能化：完成了早强高热态强度耐火浇注料和具有高 强、耐碱、隔热三重功能的浇注。 b 碱性砖无铬化：完成了用于烧成带的低铬镁铬砖和无铬碱性砖 c 高铝材料增韧：完成了具有更好性能的第二代抗剥落高铝砖，其荷 重软化温度、高温强度、热震稳定性均有提高。 d 提高硅酸钙板隔性能：将硅酸钙制品的容重从220kg/m3降至150 kg/m3以下，研制出高温型超轻型硅酸钙制品。 在科技攻关成果转化生产方面建成数十条生产线并形成了耐火 材料配套多品种系列，这就为新建水泥生产线根据不同的条件和不同 的要求提供了更大的耐火材料配套设计选择空间。为了深化耐火材料 品种的研究，中国建材研究院还进行了一系列应用基础现论的研究工 作如：水泥熟料对碱性耐火材料侵蚀机理的研究，水泥窑料结皮、起 块机理及熟料成份设计的研究，碱对水泥生产及性影响的研究，高碱 熟料对回转窑内耐火材料损毁机理的研究，含锆高铝砖的水泥窑中抗 结皮机理的研究等。以上课题的研究对耐火材料新品种研制和提高性 能的研究起到了很重要的指导作用，同时也培养了具有深厚理论基础 和耐火材料生产应用实践经验的科研队伍。 3 :曾大凡 张用宾:中国建筑材料科学研究院 [2000-12-6] :干法水泥 耐火材料 技术进展 : 表4 新型干法水泥窑配套耐火材料主要的品种系列 系列名称 主要品种 主要技术特点 耐碱砖系列 普通型耐碱砖 抗压强度?25MPa 高强型耐碱砖 抗压强度?60MPa 隔热型耐碱砖 容重1650kg/m3 拱顶型耐碱砖 荷软T0.6?1400? 耐火浇注料系列 刚玉质耐火浇注料 Al2O3?90%，其中分 为普通型和高强型。 高铝质耐火浇注料 Al2O3?70%，其中分为 普通型和高热态强度型。 钢纤维增强耐火浇注料 按Al2O3含量不同又分为FH-75，85，90等。 耐碱浅注料系列 普通型耐碱浇注料 高强耐碱型 按不同使用温度分为GT-12N，13N 隔热耐碱型 按不同使用温度分为GT-12NL，13NL 隔热耐碱型 容重?1600kg/m3，抗压强度＞ 30MPa 高铝耐碱型 Al2O3?70%，最高使用温度 1600? 镁铬砖系列 直接结合镁铬 含Cr2O3为4，6，9，12%等几种牌号 半直接结合镁铬砖 含Cr2O3为6，9，12%等几种牌号 无铬碱性砖系列 烧成带用无铬碱性砖 用于烧成带具有良好挂窑皮 性能 尖晶石砖 用于过渡带，含Al2O3为10， 15%等几种牌号 抗剥落高铝砖系列 抗剥落高铝砖 按荷软温度分为1400?和 1500?两种 化学结合特种高铝砖 荷软温度?1450?，热震（1100?~水冷）?20次 硅酸钙系列 硅酸钙制品 使用温度1000?，容重为200， 230kg/m3 超轻型硅酸钙制品 使用温度1000?，容重为170， 150kg/m3 硅酸钙系列 硅藻土质高强隔热砖 最高使用温1000?，按容重分为5种牌号 粘土质高强隔热砖 最高使用温度1300?，容重?1700 kg/m3 新型干法水泥窑用配套耐火材料的技术进步，为我国水泥工业新 型干法窑的建设发挥了作用。目前，国内2000吨/日以下的预分解窑全套耐火材料已完全满足要求，4000吨/日窑除烧成带碱性砖部分进口外，其它材料已全部国内解决。 在九十年代，我院除为国内兴建的新型干法窑进行了大量的配 套、监制、供应、施服务等工作，还负责了多项耐火材料成套出口及 单项出口的工作，计有：巴基斯坦、泰国、越南700~1000吨/日新型 干法窑6台全套耐火材料和马来西亚、巴基斯坦共四套2000吨/日新 型干法窑配套材料。 目前，我国预分解水泥窑用耐火材料的配套已达到了一定的水 平，科研、设计、生产、应用开发的体系已建立和完善，基本上可以 满足国内的建设需要并可成套出口。 3 水泥工业用耐火材料存在的问题 (1) 产品质量不够稳定 水泥窑用耐火材料尽管品种已基本齐全，实验室的研究成果大多 也已达到或接近国际先进水平。但由于耐火材料生产企业的工艺技术 水平、装备条件以及人员素质和管理水平较国外先进企业仍有较大差 距，导致同一工厂不同批次产品的质量不能保持稳定。生产同一产品 的企业之间生产技术水平和质量差距更大，导致市场上各种质量等级 的产品均有，水泥窑用耐火材料的整体水平提高缓慢。 (2) 市场竞争无序，假冒伪劣产品充斥于市，严重影响了优质耐火材 料的推广应用 由于到目前为止，仍缺乏很好的方法来规范水泥窑用耐火材料的 市场竞争。再加之一些水泥企业对耐火材料质量没有引起足够的重 视，一些耐火材料企业则趁机以次料充好料生产各种质量低劣的耐火 材料。以及耐火材料销售领域内种种半明半暗的不正当竞争行为，导 致优质耐火材料不能真正得到推广应用。 (3) 耐火材料配套技术水平不高 不同类型和规格的水泥窑及其不同工艺部位对耐火材料有不同的要求，必须选用与之相应的耐火材料。各厂原燃料品质、工艺参数、 设备状况以及操作经验等均有差异，应结合各自的实际情况以及耐火 材料的发展不断改进选材和配套的方案，以求实现全窑及其不同部位 的长寿命和低散热以及水泥生产的高效益。尽管多年来，中国建材研 究院和各有关设计院及水泥企业一道作了很多耐火材料有不同的要 求，必须选用与之相适应的耐火材料。各厂原燃料品质、工艺参数、 设备状况以及操作经验等均有差异，应结合各自的实际情况以及耐火 材料的发展不断改进选材配套方案，以求实现全窑及其不同部位的长 寿命和低散热以及水泥生产的高效益。尽管多年来，中国建材研究院 和各有关设计院及水泥企业一道作了很多耐火材料配套技术方面的 研究开发和使用实践，取得了一些成绩，但推进的力度不大，制约的 因素还很多，有待各方进一步密切合作，不断提高我国水泥窑用耐火 材料的配套技术水平和实际使用效果。 (4) 耐火材料的生产供应过于分散，优质耐火材料的生产供应集团和专业化服务机构不远未形成 由于历史的原因，我国水泥窑用耐火材料的生产过于分散，规模小，技术水平落后。个别大型国有企业虽有国家大量投入，但大多因 决策失误和人员过多、债务过重、管理严重混乱，导致企业处于十分 困难的境地，国家的投资没有发挥应有的效应。真正建立起现代化企 业的集料、工、贸一体化的耐火材料集团公司没有形成，严重制 约了我国水泥窑用耐火材料整体水平的提高。 4 今后的打算 (1) 围绕水泥生产工艺技术的进步和对环保要求的日益提高，继续研 制开发耐火材料新品种、新技术 随着水泥窑的日益大型化和对节能要求的提高，以及水泥煅烧采 用低质烟煤和各种废弃物作燃料，加之对环境保护的日益重视，对耐 火材料提出更加苛刻的要求。各种既保护环境又能延长窑衬使用寿命 的功能型耐火材料必将不断开发和应用。 (2) 稳定和提高耐火材料产品质量仍是当务之急 一方面要加强耐火材料产品质量监督和管理，加强生产工艺过程 的控制；另一方面要加大对假冒伪劣产品的打击力度，加强行业自律 和相互监督。同时，还应加强耐火材料生产工艺技术的研究，提高生 产工艺水平和自动化水平，不断稳定和提高产品质量。 (3)组建耐火材料配套服务集团 我们在开展耐火材料科技攻关的同时深深感受到如何把科技成 果转化为现实生产力，把科技和经济密切结合起来，如果把真正的优 质耐火材料推广应用到水泥窑上，是我们必须解决的问题。组建一个 强强联合的科、工、贸一体化的耐火材料配套供应集团是必须解决的 问题。组建一个强强联合的科、工、贸一体化的耐火材料配套供应集 团是必由之路。也就是说，把科研设计单位的技术优势和骨干耐火材 料生产企业的产品质量优势结合起来，形成优质配套耐火材料的设计 选型、质量监控、施工指导等一条龙服务。改革传统的科研开发模式， 使科技人员更直接、璨有效地为建材工业窑炉的技术进步服务。 (4)适应水泥工业结构调整的需要 我国水泥生产结构性矛盾极为突出。中、低标号的立窑水泥仍然 占水泥产量的绝大部分。为此，国家已制定水泥工业“上大改小”和 “淘汰落后工艺及装备”的具体目标，大型新型干法水泥窑将逐浙成 为我国水泥生产的主体设备。水泥立窑使用的传统耐火材料将减少， 相反，新型干法水泥窑使用的优质高效耐火材料将增加。因此，水泥 窑用耐火材料必须调整产品结构以适应水泥工业结构调整的需要。 随着科研单位改制成为科技型企业，过去国家下任务搞科研的情 况将会改变，科研课题将主要来源于市场需求。科研的内涵也将扩展， 过去以耐火材料品种研究为主将会改变成为以窑炉的最终使用效果 的提高为目标开展综合性研究。把科技优势转化为产品优势、服务优 势，科研单位从后台走到前台，成为水泥窑用耐火材料的直接生产者、 配套组织者和主要竞争者。这种形势的出现，必将把我国水泥工业耐 火材料推向一个新的发展阶段。 :范克银 吴自德:江苏巨龙水泥集团有限公司 [2000-12-6] :粉煤灰 砂页岩 配料 :该文介绍了江苏巨龙水泥集团用粉煤灰和砂页岩替代粘土配料 技改工程，运用于粉煤灰和出磨生料直接混合技术技术获得了很大成 功. 1、前言 江苏巨龙水泥集团日产3500吨水泥熟料生产线生料配料原采用 石灰石、粘土、铁粉三组份配料。现有粘土资源原设计按照日产3000吨水泥熟料只能使用9.9年，85年底开始试生产至1998年已有十几年，因此粘土资源已近枯竭，后备资源土层薄，开采面积大，多属优 良农田，且开采使用需占用大面积土地，故工厂通过调研决定采用电 厂排放的废料粉煤灰加上附近荒山坡岭上开采的砂页岩代替粘土配 料。根据工厂多年来的调研、取样分析及实际应用试验研究，取得了 良好的效果。同时采用粉煤灰和砂页岩替代粘土配料，也可以降低水 泥熟料中碱含量，使工厂具备生产低碱优质水泥的条件，满足国内外 大工程对低碱水泥的需求，增加了企业的市场竞争力。此项目经过两 年的调研论证，1998年进行方案优化和工程设计，99年经过土建施工、安装调试，10月8日试生产一次成功，至今运行一直比较稳定、 计量准确，取得了很好的使用效果。 2、技术方案 2.1 原料成份 粉煤灰: 烧失量3.70 SiO2 47.57 Al2O3 28.14 Fe2O3 8.95 CaO 4.18 MgO 0.52 K2O 1.13 Na2O 0.21 SO3 0.50 Cl- 0.01 总和 94.91 硅酸率1.28 硅铝比 1.69 砂页岩: 烧失量2.72 SiO2 89.59 Al2O3 2.82 Fe2O3 1.67 CaO 1.77 MgO 0.74 K2O 0.36 Na2O 0.06 SO3 0.07 Cl- 0.015 总和 99.81 硅酸率 19.95 硅铝比 31.77 2.2 原料配比 石灰石82.12 砂页岩9.04 铁粉1.62 粉煤灰7.21 2.3 生料化学成份及率值 烧失量 3.70 SiO2 47.57 Al2O3 28.14 Fe2O3 8.95 CaO 4.18 MgO 0.52 K2O 1.13 Na2O 0.21 SO3 0.50Cl- 0.01 总和 94.91 2.4 配料方案的确定 对采用石灰石、粉煤灰、砂页岩和铁粉四组份配料代替现粘土配 料方案1991年就委托武汉工业大学北京研究生部做过试验研究。砂 页岩以石英晶体为主要物相，也含有一些活性较高的胶结物质，粉煤 灰以铝硅酸盐玻璃体为主，且含有多种微量组份，在化学性能上两者 可以用代替粘土。而且由粘土、砂页岩、粉煤灰不同相合后配比与石 灰石、铁粉组合生料，也有较好的易烧性，可以进行实际生产。但巨 龙集团原有尖山砂页岩矿一方面碱含量较高，无法生产低碱水泥；另 一方面质地坚硬，易磨性较差，严重影响破碎机锤头寿命和生料磨机 产量。离厂较远一些的江庄砂页岩矿SiO2含量高且碱含量低，可以生产低碱水泥，因此我们决定采用江庄砂页岩矿。粉煤灰徐州发电厂 有干排粉煤灰和湿排粉煤灰，湿排粉煤灰因水分高，处理工艺比较复 杂，综合经济比较还是干排粉煤灰好，决定采用干排粉煤灰。 3、工艺流程 粉煤灰由徐州发电厂用散装车送到厂，用空压机加压送到新建的 多布流均匀化库里，均化后的粉煤灰经过气动阀门、电动阀门，由气 动斜槽、提升机送到一个计量小仓，下设德国申克公司的科利澳利秤， 计量后粉煤灰经气动斜槽和出磨生料直接混合，然后由气力提升泵送 到均化库。砂页岩开采后用汽车运到破碎机站，由皮带输送到预均化 库，经取料机取料由皮带输送到配料仓，下设皮带秤与石灰石、铁粉 等一起配制入磨生料。 4、主要技术内容 4.1 干粉煤灰和出磨生料直接混合，减轻生料磨机负荷，同时提高了 生料产量，降低生料电耗，开创了国内水泥生产利用干粉煤的新途径。 4.2 采用多股流均化库 该库兼具气力输送、重力均化和物料贮多多种功能，较好解决了 粉煤灰的传送、均化和贮存等问题，物料均化系数H=8。 4.3 采用高精度计量秤 该系统粉煤灰的计量喂料采用德国申克公司提供的科利澳利秤， 测量原理利用科利澳利力（惯性力）测量粉状物料，该力作用在旋转 系统中从内向外运动的质量粒子上，通过一个以恒角速度转动的旋转 测量转盘上的散粒状物料在径向发生偏转的大小计量。 4.4 采用先进的取样分析系统 粉煤灰通过计量输送与出磨生料（石灰石、铁粉、砂页岩）混合 后由气力提升泵提升入库顶，在库顶设置入库前的采样点，由连续搅 拌式取样器采样，采样后经过下面的搅拌器搅拌，再进行取样，保证 了限样代表性。再用荧光分析仪分析。 4.5 采用高效气箱脉冲袋收尘器 粉煤灰储存、流化、计量与输送系统的收尘采用引进美国富乐技 术生产的高效气箱脉冲袋收尘器，排放浓度＜50mg/Nm3。 5、经济效益及社会效益 5.1 经济效益 5.1.1 生产成本降低 通过测算生产成本发生变化，和重新购买泥土资源相比，生料的 生产成本每吨可降低2.16元，如果每年按生产100万吨熟料计算，需生料量为160万吨，每年可降低成本160×2.16=345.6万元。 5.1.2 改善水泥品种所增加效益 粉煤灰和砂页岩替代粘土配料后可生产低碱水泥，低碱水泥销售 价格比一般水泥可平均提高10元/吨以上，一年生产低碱水泥根据市 场需求按10万吨计算，可增加收入100万元。 5.1.3 利用粉煤灰作为生产原料，再加上水泥混合材用粉煤灰，粉煤 灰用量可超过30%，还可以享受国家关于利用工业废料的优惠政策。 5.1.4 下表是1998年到2000年上半年原料配比情况及熟料质量和熟 料中碱变化情况。巨龙集团粘土矿硅低碱高，用粘土配料硅酸率提不 上去，熟料质量一直在60MPa以下；98年底开始用一部分砂页岩代 替粘土，把硅酸率提高到2.5-2.6，但熟料质量提高和碱含量降低的 幅度都不大；使用砂岩页和粉煤灰代替粘土配料后，碱含量大幅度降 低，因而改善了回转窑内烧成带的煅烧制度，促进了熟料质量的提高， 熟料标号从60.62MPa提高到65.72MPa。 时间1998年1-6月 (原料配比)石灰石83.5% 粘土14.5% 粉煤灰 0 砂页岩 0 铁粉 2% (熟料率值)KH 0.891 SM 2.32 IM 1.87 (熟料强度)28天抗折 9.4 28天抗压 60.62 熟料中碱含量 0.89 时间1999年1-6月 (原料配比)石灰石84.0% 粘土11.5% 粉煤灰 0 砂页岩 2% 铁粉 2.5% (熟料率值)KH 0.889 SM 2.52 IM 1.55 (熟料强度)28天抗折 9.2 28天抗压 61.37 熟料中碱含量 0.87 时间2000年1-6月 (原料配比)石灰石84.5% 粘土3.3% 粉煤灰 3% 砂页岩 5.4% 铁粉 3.8% (熟料率值)KH 0.893 SM 2.51 IM 1.54 (熟料强度)28天抗折 9.4 28天抗压 65.72 熟料中碱含量 0.65 注：1998年下半年开始掺加砂页岩提高硅酸率，以提高熟料标 号。1999年10月8日开始使用粉煤灰和砂页岩代替部分粘土配料， 因此取这三年上半年的生产数据进行比较。在此期间也试验过使用粉 煤灰和砂页岩全部代替粘土，可把碱含量降低到低碱水泥的。 5.2 社会效益综述 采用砂页岩、粉煤灰替代粘土配料，完全可以解决巨龙水泥集团 粘土资源枯竭的危机，更主要的是少侵占农田，符合国家的有关土地 政策。徐州发电厂每年约100万吨粉煤灰的排出量，挤占耕地，污染 环境，巨龙集团利用工业废料生产水泥，尽量使废料少挤占耕地，减 少了环境污染，为人类创造更好的生产空间。 6、结论 6.1 采用砂页岩和粉煤灰替代粘土配料即解决了巨龙集团的粘土资 源枯竭危机，又每年为工厂增加收益445.6万元，节约土地征用和勘探费用1000多万元，具有较好的经济效益。 6.2 利用砂页岩和粉煤灰替代粘土配料还可以降低熟料中的碱含量， 生产低碱水泥，改善水泥使用性能，强化品牌形象，扩大水泥销路， 满足周围市场对低碱水泥的需求。 6.3 利用砂岩和粉煤灰替采粘土配料节省了大量良田，并回收了大量 发电厂废料粉煤灰，社会效果显著。 6.4 此项工程投入使用运行稳定可靠，计量准确，尤其是粉煤灰直接 与出磨生料混合，减少了生料磨机的负荷，降低了电耗，被证明是水 泥企业原料用粉煤灰较好的工艺途径。 :水泥网:水泥网 [2003-3-31] :旋窑-密封-窑皮 :一. 旋窑的工作原理二. 旋窑的结构三. 止推滚轮液压系统四. 窑系统的传动五. 大齿轮传动及其润滑六. 窑头煤粉燃烧器七. 窑 皮的作用 一. 旋窑的工作原理 水泥烧成设备有竖窑、湿法旋窑、普通中空干法窑、立波尔窑、 预热机窑(SP)以及目前A厂较为先进的预热预锻式旋窑。大陆目前有 8000多家水泥厂，其中竖窑就有8000家左右。预热预锻式的旋窑与传统的旋窑最大的区别是将生料的脱酸放在预热机中进行，从预热机 下来的料其脱酸度有90%以上。这样使窑的负荷减轻了，产量提高， 热耗降低。 旋窑是一个有一定斜度的圆筒状物，A厂#3窑的斜度为3.5%， #1与#2窑的斜度为3%。预热机来的料从窑尾进入到窑中，借助窑的 转动来促进料在旋窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷 煤燃烧产生大量的热，热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖(窑皮) 传导等方式传给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前 运动。 二. 旋窑的结构 窑体的主要结构包括有: 1. 窑壳，它是旋窑的主体，窑壳钢板厚度在40mm左右的钢板， 胎环的附近，因为承重比较大，此处的窑壳钢板要厚一些。窑壳的内 部砌有一层200mm左右的耐火砖。窑壳在运转的时候，由于高温及承 重的关系，窑壳会有椭园型的变形，这样就会对窑砖产生压力，影响 窑砖的寿命。在窑尾大约有一米长的地方为锥形，使从预热机进料室 来的料能较为顺畅地进入到窑内。 2. 胎环、支持滚轮、轴承、胎环与支持滚轮都是用来支撑窑的 重量用。胎环是套在窑壳上，它与窑壳间并没有固定，窑壳与胎还之 间是加有一块铁板隔开，使胎环与窑壳间保留一定间隙，不能太大也 不能过小。如果间隙太小，窑壳的膨胀受到胎环的限制，窑砖容易破 坏。如果间隙太大，窑壳与胎环间相对移动、磨擦更加利害，也会使 窑壳的椭圆变形更加严重。通常要在二者间加润滑油。我门可以通过 窑壳与胎环间的相对运动来凭估计窑壳的椭圆变形程度。 窑壳与胎环之间存在着热传导率的差异，必需借助外部的风车来帮助 窑壳散热，平衡减小两者间的温差。否则窑壳的膨胀会受到胎环的限 制。在开窑时，窑壳的升温速率高于胎环，烧手必须控制旋窑的升温 速率在50?/h，这样有利保护窑砖。 通常托轮要比轮带宽50-100mm毫米左右，滚轮轴承是采用巴氏合金，如果轴承失去润滑，会使轴承 因温度过高而烧坏。在轴承处都有冷却水进行循环冷却。为减少窑壳 对胎环的热辐射，造成托轮温度过高，在二者之间都加有隔热板来减 少热辐射。 A厂的三套窑中，#3窑是短窑系统，长径比为1:11，只有2组托轮。#1与#2窑是普通窑，长径比分别为1:14与1:15，共有3组托轮。调整3组托轮的位置时，要达到三者在同一直线上比 较困难，并且稍有偏离便会使中间的托轮过载，造成托轮轴承温度过 高，严重时轴承上的巴氏合金熔化(100度左右)，从而使轴承被破坏。短窑系统只有两组托轮，便不会有这样的情形。 3. 止推滚轮 止推滚轮就是限制旋窑吃下或吃上时的极限开关。 因为支持滚轮要比窑胎宽一些，为使托轮与轮带能够上下移动，磨损 均匀。在胎环的端面设有止推滚轮。 #1窑共有2组止推滚轮，滚轮只是起到阻挡的作用，滚轮本身并没有动力。窑体的吃上吃下是靠 滚轮的偏位，将托轮与窑的中心线有一定角度，让托轮给窑体有向上 的力，使窑壳上移。有时撒一些生料粉或将托轮擦干净，增大其磨擦 系数，也可使窑体上移。窑体吃下时，只要在托轮与轮带之间撒上石 墨粉，减小两者间的磨擦力既可。#1窑吃上4小时，吃下4小时。 #2窑共有两组液压式的止推滚轮，窑体的吃上是靠挡轮的推力来达到。 #2窑吃上2小时，吃下6小时。 #3窑只有两组胎环与滚轮，所以 #3只有一组液压止推滚轮。当旋窑吃下触及到Y1开关时，液压系统 开始吃上动作，液压系统吃上1分钟，停止4分钟，然后重复吃上1分钟停4分钟的动作，直到窑胎环触及到Y5位置。此时窑体开始吃 下，液压系统泄压2分钟，停4分钟，然后重复动作。直到窑体触及 到Y1位置又进行吃上。不断重复以上的过程既可。在液压系统停止 动作时，内部的压力不变。 液压系统还有三到极限开关。吃上时， 如果Y1开关有故障时，窑体会触及到Y第二道开关，系统就会警报(此时窑体已超出吃上范围30mm)，若又触及到第三道开关，则系统会跳 车(此时以超出吃上的范围50mm)。旋窑吃下时，如果第一道开关有 故障，则旋窑在触及到第二到开关时，系统就会警报，但不会跳车， 因为有止推滚轮的限制窑壳的吃下极限。 三. 止推滚轮液压系统 窑体的吃上吃下主要是要使支持滚轮与胎环磨损均匀。每8小时 吃上吃下各一次，这都是靠液压挡轮来控制。液压挡轮的工作原理与 滚压机的液压原理较为相近(具体见附图)。止推滚轮的液压系统位于 窑基座的下部，这样可以使现场的布置合理，液压设备的工作温度更 低。 液压油经油泵浦从油缸中抽出，经过一个单向阀被分成两路，其 中一路经过三向开关进入到液压缸中，在常态下该阀门是关闭不工 作，它是作为另一个三向开关的备用。 另一油路经过一个三向开关，当开关的在左边的位置时，油可以通过 阀门。在右边的位置时油会回到油缸中。中间的位置油路不通。在三 向开关的入口处并连有油压表，在三向开关的入口处与回油管串连有 一个泄压阀，用于过载保护。正常的情况下，液压油经过三向阀以后， 进入到一个桥式整流油路。整流油路利用单向阀作为导路原件，对面 的两个单向阀方向是一至的，中间用一油路接有一个过滤器与阀门。 不管是加压进油或是退油都会都要使油进行过滤。在三向开关的回油 管上也设有单向阀，然后又经过由单向阀、过滤器组成的并连油路， 回油进入油缸前都进行过滤，其中单向阀只是在过滤器阻力较大或堵 塞时才会用到。在并连油路的侧边设有一个压力表用于测压力。 液压油从过滤器出来以后，油经过一个电动双向开关与手动阀门 后便可进入到液压缸中，在手动阀门边上加有一个手动开关，手动开 关阀门在放油泄压才会用到。液压油进入液压缸的管路也并连有两跟 油管。其中一条油路上接有一个信号转化器，将油压信号转化成电信 号传到中控室。 另一根经过一个手动阀门被分成三条油路，一条与油压表相连， 主要用于测量入液压缸油压的大小(该油压表位于楼下)。一条连有一个较小的氮气囊进行缓冲。另一条油路上设有一个手动开关)与泄压阀所组成的并连油路，必要时可将其打开让油回到油缸中。 液压缸入口处设有一个油压表，用于测量油压大小(位于现场)，现场可以方便观测油压。氮气囊在窑体吃上时要将其进油阀门打开，缓冲 油压。在窑吃下时要将进油阀门关闭，液压缸的工作压力在60bar左右。 四.窑系统的传动 窑是慢速转动的设备，窑系统传动装置主要由以下几个部份组成: 1. 动力马达 回转窑载何的特点为: a. 恒力矩 b. 起动力矩大 c. 要求均匀地进行无级变速。 #1与#2窑是采用单边传度，#3窑采用双边同步马达。采用双边 传洞便于布置，也节省投资，比较适合于较为大形的旋窑。#3窑主电机的功率为390kw，一般窑内填充率在20-25%左右，如果出现结圈 或堵料，窑的主马达功率会上升。有的厂家也利用液压系统进行传动。 2. 辅助引擎 辅助引擎主要是为防止突然断电，窑体在高温、重 载(窑内有较多的余料)的情况下发生变形，A厂中设有余热发电及重 油发电设备，停电后自发的电还可以利供窑系统工作用，停电对窑内 生产的影响小一些。在砌砖或检修时要用辅助引擎进行带动。开窑时 也要用辅助马达来帮助起动，这样可以减少开窑起动时的能耗。辅助 马达与主减速机之间还设有一个辅助减速机。#3窑系统布置了两台汽油引擎的寸步电机，#1、#2分别有一套。 3. 减速机 马达的转速都比较高，窑的转速一般都在3rpm左右。 两者间需要有减速机进行减速传动。有的窑利用三角皮带进行减速， 我个人认为三角皮带在高温环境下工作，很容易老化，传动比也不是 很衡定。A厂所用的是普通的齿轮减速机。 4. 小齿轮 为了适应窑体的串动，小齿轮要与大齿轮之间留有一 定的间隙，新窑更要注意。两者间隙小，两者很容易造成咬合、磨损 加快等现象。小齿轮可以安装在大齿轮的正下方，也可以在大齿轮的 斜下方。前者会使小齿轮的地脚螺栓完全受水平力作用，比较容易损 坏。后者小齿轮受水平与垂直两个方向上的力，这样基座受的水平力 就小些。 5. 环齿轮 大齿轮都尺寸比较大，一般都由两半(或者更多块) 经螺栓联接组成，A厂的环齿轮通过弹簧片与窑壳连接，这样具有一 定的弹性，可以减少因开、停窑时对大小齿轮的冲激。有的厂家也有 利用固定式的螺栓与窑壳进行连接，这种连接方式不具有缓冲的作 用，齿轮也容易受窑壳热膨胀的影响。 6. 润滑冷却系统 在大小齿轮间设有自动喷油装置，对齿轮进行 润滑。每班的现场人员要检查齿轮零件及润滑情况，齿轮的润滑情况。 齿轮处的冷却是靠润滑油来冷却。 7. 密封装置 旋窑系统都是在负压下工作，在旋窑的转动与静止 两个部份间的连接处(在窑头与窑尾两个地方)，不可避免地有缝隙，为防止外界冷空气的进入，均设有密封装置。在窑头的Seal Air 与 止封圈并不冲突，它只是将清除窑头附近的一些粉尘吹干净而以。 如果是在窑头有漏冷风，会降低窑内的烧成温度。在窑尾有漏冷 风，会减少二次空气量，影响窑内通风与烧成，增大废气排放量，增 大风车与电收尘的负何等一系列的问题。 对于密封装置的主要要求有: 1. 密封性要好 窑头的负压低一些，要求可以不要那样高，在窑 尾的负压大则要求就严格一些。 2. 能适应于窑体的吃上吃下，窑体温度变化时长度的伸缩，窑 体直径的变化以及悬臂端轻微弯曲等的要求。 3. 耐高温、耐磨、结构简单，便于维修。 密封装置的主要类型有: 1. 迷宫式密封， 它可以分为轴向式密封与径向式密封两 种。 2. 带有石棉绳的端面磨擦式密封 3. 石墨块(铸铁、铜)磨擦式密封 A厂目前所用的是第三重金属磨擦式的密封装置，它借助支架与弹簧 将金属紧压在筒体之上进行对气流的密封。 五. 大齿轮传动及其润滑 在窑体的大齿处，它是靠双边同步马达进行传动，共有两个小齿 轮与大齿轮齿合。这样的传力点较多，运转平稳，齿的受力减小一半， 齿轮的模数与宽度都可以大为减小，有利于设备的布置。双边传动也 会造成零部件过多，安装与维修工作量增加。两边齿面都有自动喷油 嘴进行喷油润滑。 润滑后的废油经过泵浦加压输送到冷却机，原先的油管是在江 侧，现已改在山侧。主要是因为在江侧散热较多，环境温度比较低， 使油的粘度增加，再加上江侧要照顾行人通过，使油管路曲折阻力增 加。我个人认为将废油加在冷却机中燃烧不是很好，冷却机主要将熟 料冷却，不希望有热量的进入，将废油加到冷却机中燃烧会提高冷却 机中的温度，影响到熟料的冷却效率。而应该将废油引入到需要热量 的地放去燃烧，如预热机、窑等地方。 润滑油与泵浦都在窑基座下的房子内，这样布置使现场更干净， 润滑设备的环境温度也更低一些。泵浦是利用空压机为动力，从空压 机过来的压缩空气首先经过一个过滤器将水份过滤去除。然后分成两 路。其中一路通向上面齿轮的喷嘴处，在管路上并连接有一个电磁油 压控制阀。另一路是进入到油桶内的泵浦，在管路上串连有一个压力 表、一个油槽及一个泄压阀。压缩空气经过油槽后，可以使空企带上 一部份油入泵浦中，对泵浦润滑。泄压阀的工作是靠进喷嘴处的电磁 阀来控制，当油路上压力高于8bar电磁阀会感应一个信号让泄压阀 泄压，此时压缩空气不能进入到油桶中加压工作，空压机就停止工作。 当油压低于6bar时，空压机又会重新工作。油从油桶中出来后经过 一个压力表，在管路上设有一个过载保护的阀门。最后才进入到喷油 嘴处，利用气管中的空气将油喷出，多余的油会从喷嘴处经回油管中 回到油桶中。一个齿面有四组平行的喷嘴，每次喷油只喷其中的一个 油嘴，然后进行轮流喷油。 六. 窑头煤粉燃烧器 脱酸以后的生料进入到窑内，需要继续吸热升温至1400度左右 才能烧成熟料。旋窑内热量主要是由窑内的煤粉燃烧装置提供，它是 由喷煤管、喷煤嘴与燃烧带三部份所组成。其中喷煤嘴是最为重要的 组成部份。 喷煤嘴位于窑头，煤粉随空气以一定的流速从喷煤嘴喷出，与周 围的热空气接触后进行燃烧，形成一定的火焰形状，将热量传给生料。 煤粉的燃烧空气可以分为两个部份，一部份是输送煤粉、将煤粉与空 气混合均匀及供挥发份燃烧所用的一次空气。另一部份是依靠预热机 风车从冷却机中抽上来的高温高氧的二次空气，二次空气主要是供固 定碳进行燃烧。 传统的喷煤嘴只是用一次空气与煤粉混合后再一起喷出，所形成 的火焰风煤混合不是很好，在火焰的中心通风不良，不便调节。在开 窑点火时非常的不方便。A厂目前所用的是较为先进的三风道喷煤嘴。 喷煤嘴分为四部份组成，由外到内分别为: 外圈一次空气，煤粉圈，内圈一次空气，以及最内圈的喷油管(喷油管只在点火或者没有煤时才使用)。各风道都有各自的动力系统、阀门调节系统等，调节 火焰非常的方便。其中一次风管外圈的作用为: 1. 冷却喷煤嘴 2. 帮助煤粉燃烧，提供挥发份燃烧所需的氧 3. 控制轴向的火焰形状 一次风管内圈的作用为: 1. 帮助火焰扩散，在喷嘴中心形成低压区 2. 帮助煤粉燃烧，提供挥发份燃烧所需的氧 3. 控制径向的火焰形状 正常工作时，煤粉夹在内外圈的气体之间，在内圈空气的内部中 形成一个低压区，使空气与煤粉在此回旋能充份混合。在外圈空气的 外部也形成一个低压区，带动高温的二次空气与煤粉进行混合，供氧 供热进行燃烧。 一般增大内圈空气压力，降低外圈空气压力，会使煤粉与空气混 合更快，使所形成的火焰缩短。如果内圈压力减小，外圈压力提高， 会使火焰伸长。 七. 窑皮的作用 依照温度与化学反应的不同，可以将整个窑分为四个带，它们分 别是锻烧带、过渡带、烧成带及部分的冷却带。一般烧成带位于从窑 头到5倍的窑直径处，在这段区域内有一层比较稳定的窑皮存在，窑 皮对延长窑砖寿命及有非常关键的作用，旋窑的维护成本中，耐火砖 所占的比例特别大，如果掉窑砖造成停窑，火砖的费用不算，产量的 损失更大。由此可见保护窑皮对延长耐火砖寿命有重要作用。但如果 窑皮过厚也会造成窑的有效空间减小，不利于烧成的进行，甚至会造 成结圈。 窑皮是由熟料或粉尘自液相或半液相变成固体，它的主要作用有: 1. 保护耐火砖，使耐火砖不直接受高温及化学侵蚀。 2. 储存热能，减少窑壳向周围的热损失，提高旋窑的热效 率。 3. 充当传热介质，在窑皮暴露于空气中，与高温的空气接 触时，通过辐射或者是对流的方式吸收热量，当窑皮在下部与料接触 时，以传导的方式传热给生料。 4. 窑皮的表面粗糙，它可以降低粉料流动速度，延长料在 窑内反应时间。 影响窑皮生成的主要因素有: （1）生料的化学成份 窑皮是由液相变成固相的过程的产物。铝质与铁质的成份比较多，液相量就多，容易形成窑皮。铝质 与铁质的成份比较少，液相量少，形成窑皮比较困难。原料中铝质较 多，液相的粘度大，形成窑皮比较困难，但一旦形成就比较坚固。原 料中铁质原料多，液相的粘度就比较小，窑皮容易形成，但形成的窑 皮也容易掉落。 （2）火焰的温度 火焰温度低，料所形成的液相就比较少，不易形成窑皮，火焰温度过高，会使窑皮温度高过液相的凝固温 度，窑皮容易脱落。 （3）火焰的形状 窑皮的温度受火焰形状、以及窑壳筒 体散热等情况的影响。一般来说，太短、太急、太粗阔的火焰对窑皮 的侵蚀比较历害，长火焰对窑皮较为有利，但会使窑的热量分散，对 烧成不好。 因此在操作时，一定要保持一定合理的火焰形状与位置，严格控制熟 料的结粒，防止结大块冲刷窑皮，稳定窑内的热工制度，防止结圈， 发现有大块或者是结圈要及时处理。 窑皮的脱落与发红 窑皮会因为温度超过本身的固态化温度而掉落，有时也会因为受 热不均匀随火砖一起掉落，掉落的主要原因有: 1. 饲料成份与喂料量不稳定，导至窑温不稳定 如果喂入的 料一时好烧则窑内温度就高，不好烧时则温度就低。当料量较多时其 温度就低，料量少时，多于的热就没有料来吸收。这样温度忽高忽低， 造成窑皮热胀冷缩不均匀，容易脱落。 2. 错误的操作程序 主要是火焰的形状调整不恰当所至。 当发现有掉窑皮时，在中控室可以通过查看窑壳温度去进行判 断，一般窑壳的温度在200-300度左右，如果有温度过高的地方，就 有可能发生掉窑皮，此时要马上要进行补救窑皮的措施，马上降低喷 煤量，或改变火焰形状及位置，在现场可以利用鼓风机或压缩空气对 掉窑皮的窑壳进行冷却，风机应该放在四点或者是八点的位置(此处 正是料流的位置)，离掉窑皮的地方越近越好。 各种挡板可以靠气动或者是电动来控制，两者都可进行管路挡板 的自动控制。电动挡板主要使用在气流管线上，它可以调节开度的大 小，并且它具有过载保护，如果挡被卡住时会使电流增大而跳车。气 动挡板一般只有开与关两种状态而已，它不可以调节其挡板的开度。 :: [2003-3-20] :二次燃烧-窑皮（圈）-生料易烧性 : （编者注：以下文章所提到的窑均特指某一型号的窑，续文同。 如果对文中有疑问请在水泥综合论坛提出。） 旋窑烧成控制首先必须熟悉生产流程，同时各种操作上的控制点 象风压、温度、马达电流、O2含量及CO含量等必须熟悉，这些参数 会随着烧成状况的不同而有不同的控制范围，象新窑开始烧成时由于 不存在结圈及堵料的问题，相对而言压损会比较小，更接近设计值。 具有三对拖辊的长窑，相对而言拖辊多、磨擦大、功耗大，约为 33~35kwh/t.clinker，而短窑仅为25 kwh/t.clinker左右，很少超过26 kwh/t.clinker。对于短窑，避免了三座辊子难以调节，易产 生“香蕉窑”的缺点。每只支持滚轮由两只轴承来支撑，轴承底座采 用巴氏合金，承重过大产生温度超过100?时就会熔掉，起到过载保 护的作用。窑壳在转动过程中会产生滑动，上下限各25mm，因此支持滚轮比胎环宽50mm，Girth Gear比Ring Gear宽50mm。当窑壳达到下限时液压系统会自动将其重新送上来，大约每班滑上滑下各一 次。以往的做法是利用调节支持滚轮跟窑中心线的夹角将窑壳送到上 限，之后，利用石墨块减小滚轮和胎环之间的磨擦，使窑壳凭借自身 重力滑到下限。更简单的作法是将石墨擦干净，并撒上生料粉以使窑 壳再向上运动。双边传动2×380KW主马达经FLENDER齿轮减速接荛性联轴器带动Girth Gear，为防止意外事故，备有寸动马达及汽油 发电机。环齿轮利用弹簧片固定在窑壳上，窑壳和支持滚轮轴承及主 传动马达之间设有隔热板，以免高温对机器造成损害。正常烧成采用 短焰燃烧，输煤风车压力小，燃烧器外圈压力大，内圈空气为螺线形 (1#、2#、3#)，其风量风压一般不会调节，窑外圈空气为螺线形，可 以利用其风压的调节来改变火焰形状。 喷煤嘴一般伸到窑落口鼻圈处或第一圈砖的地方，根据烧成情况 调节，但注意不要伸到鼻圈之外，以防受二次空气干扰火焰形状。窑 壳在烧成受热后会膨胀约20mm，改变喷煤嘴的相对位置，这一点也 要予考虑，特别是短窑系统会严重影响烧成带、冷却带的长度。喷煤 管由于高速空气中的煤粉磨擦破损而使内圈或外圈空气压力改变影 响到火焰形状时，可能烧到窑砖，因此要注意维护。一般窑的烧成带 长约5D(窑径)，短窑0~24m为稳定窑皮区，起到保护窑砖的作用； 24~35m为不结窑皮区；35m左右的地方可能会产生结圈(50cm高 ×50cm宽)现象，压损增大，对短窑系统甚至会产生窑尾溢料。导致 结窑圈的主要原因是生料水份太大，SM太低，此时可以通过改变火焰形状(1.改变Burner位置，正常情况喷煤嘴与挡砖圈平齐； 2.Burner外圈压力加大，火焰会变短变粗)，或提高高SiO2黏土的 配比以提高SM的值。另外窑头煤粉不可太多，粒度不可太大，水份 不可太高，否则会使窑头煤粉燃烧不完全而在窑尾部份产生二次燃 烧，而且窑一旦烧起来之后，窑速要尽量快，以避免结圈发生。当窑 烧成带温度太低可能会引起冲生生料现象的发生，高温生料会烧掉炉 排，使Cooler EP中含尘气体温度急剧上升超过电收尘操作允许范围 将其烧坏；并且增加冷却机EP风车负荷，在冷却机产生正压，因此当有冲生料发生时应立即喷水降温。整个系统烧成由三个主要的风车 负压来维持，即生料磨EP风车、预热机风车和冷却机EP风车，注意 冷却机EP风车风压不能大于预热机风车风压，否则会使窑中氧气不 足而无法燃烧。三台风车由两个平衡点控制，即窑头风压和预热机风 车入口风压，其值设为一定微弱负下。 二次燃烧：系指窑头燃烧不充份，在窑尾有燃烧发生的现象，二 次燃烧不 一定是明火燃烧。 形成二次燃烧的原因可能有：1.窑头喷煤量太大或煤粉细度太小； 2.PH FAN转速过大或挡板开度太大，火焰拉长 3.烧成带温度低。 由于二次燃烧可能肇致的后果：1.使窑尾温度升高，易产生结圈， 对短窑系 统会引起窑尾溢料的发生； 2.进料室及四(五)级旋风筒结料； 3.上升风管O2含量不足； 4.部份煤粉遁致窑尾燃烧，使烧 成带温度下 降，严重时冲生料发生。 应采取的相应措施：1.减窑头饲煤量； 2.减小PH FAN转速或挡板开度； 3.配合窑电流减窑速。 窑皮、窑圈：窑圈一般结在窑尾，主要是因为在窑中循环的Na2O、 K2O、SO3(所谓的碱循环)等沉积下来与煤灰及生料形成低熔点液相， 再和窑砖键结反应，粘附生料而得；生料铝率高，脱酸度低，窑尾温 度高易结圈。 结圈的处理方法：(1).改变窑内温度分布情况，具体可以改变燃 烧器的位置或改变火焰形状，这种方法有时不一定会有效，而且肇致 烧成恶化； (2).在保证品质的情况下，可以利用改变生料 组份的方法,提高生料中SiO2的含量进行冲刷。 生料易烧性的评价：1.生料均匀，研磨较细易烧。 2.石灰石饱和度高(可以认为CaO含量高)，生料难烧，原因在于需将FcaO控制在要求的范围之内。 3.硅氧系数高，生料难烧，此时液相含量少，窑内多“砂 料”，这种料可以用来处理结窑圈的情况。 4.铝氧率高生料难烧，源于液相粘度大，固相反应不易 扩散进行，这一点在实际操作上影响并不明显。 5.石英、方解石结晶粗大较难烧。 燃料的评价：理想的燃料热值高、回灰少(对熟料成份影响小)、细度细(安全上有要求)、燃烧速度快(挥发份高)。因此烧手应随时掌控燃料的变化并作好 烧成上的控制。 :转摘:水泥网 [2003-4-14] :分解炉-预分解窑-旋风筒 :1 分解炉温度与燃料燃烧 2 分解炉温度与燃料用量比例及三次风温 3 分解炉温度与末级旋风筒温 度及物料、燃料情况 分解炉有多种型式,其结构性能虽有差异,但要起的主要作用却是相同的:要使燃料燃烧的放热过程与 生料碳酸盐分解的吸热过程在其中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行,使入窑生料碳酸盐分解率提高,从而减轻窑的热负荷,提高窑的运转周期,提高产质量。而分解炉的温度控制对整个预分解窑系统的热力分布,热工制度的稳定至关重要。为此,作者对分解炉温度控制的有关几个问题进行讨论。 1 分解炉温度与燃料燃烧 分解炉的温度取决于燃料燃烧过程的放热速率与生料分解过程的吸热速率。当燃料燃烧放热速率慢,生料分解在接近平衡的条件下进行,分解炉的温度于860～920?范围,燃料燃烧放出的热量就会迅速传递给 生料,并被分解反应吸收。但是,当燃料燃烧速率大于生料分解过程的吸热速率,燃料燃烧的热量大于生料分 解所需的吸热量,此时分解炉的温度就会超过平衡温度范围。 从燃料燃烧的角度来看,分解炉内燃料的燃烧与回转窑内燃料燃烧有许多不同之处。回转窑内燃料燃烧 温度比分解炉内高得多,回转窑内燃料燃烧明显是受扩散控制的,而分解炉内燃料燃烧则有所不同。由于分 解炉温度远低于回转窑内燃料燃烧温度,故煤在分解炉内的燃烧时间受煤种类的影响比回转窑内的影响大 得多。如广东云浮水泥厂FCB分解炉容积偏小,结构上亦存在一些问题,当使用低挥发分、高灰分的低热值 煤时,还原气氛十分严重,迅速导致结皮堵塞;而采用高挥发分、低灰分的高热值煤时情况则有所改善。煤粉 细度对于回转窑内的燃烧是相当敏感的,因为其是受扩散控制,即受边界层扩散时输送速率的控制;而煤粉细度对分解炉内燃烧的影响就没有在回转窑内那样敏感了。 问题还要回到分解炉温度与燃料燃烧的关系上来。由于回转窑内燃料燃烧是受扩散控制的,增减10～20?对于燃料的燃烧影响是甚微的。但在分解炉内则明显不同。如有的分解炉容积偏小,煤粉燃烬时间不足,以至还原气氛重,而降低分解炉的温度,减少分解炉用煤量,以图改变煤粉燃烧不完全、还原气氛的问题,但往往是事与愿违。因在不减产量的情况下,分解炉用煤减少,分解炉温度降低,煤的燃烧速度随温度降低而迅 速下降,煤粉始终是燃烧不完全。适当增大分解炉的容积已成为一个发展动向。在分解炉偏小煤质差的情况 下,可适当降产量,而不宜降低分解炉的温度。 2 分解炉温度与燃料用量比例及三次风温 分解炉与窑头燃料用量的比例对整个预分解窑系统的热力分布有着重要影响,而分解炉的燃料用量又与分解炉温度控制有关。以珠江水泥厂SLC窑为例,对此问题进行讨论。 下表是珠江水泥厂SLC窑在双列运转,熟料产量为3840～4160t/d,在一段期间内,分解炉喂煤量所占的比例、分解炉出口温度B55T1、炉列出口废气温度B50T1、窑列出口废气温度A50T1、三次风温B56T1、废气CO含量及煤耗的统计参数。 分解炉燃料用量比例与其它热工参数的关系 分解炉燃料用量比例（%） 60.3 61.5 63.1 64.8 66.0 热耗（kJ/kg熟料） 3265 3190 3325 3410 3590 A50T1（?） 346 338 340 338 333 B50T1（?） 317 298 328 329 350 B55T1（?） 880 880 873 863 843 B56T1（?） 793 780 767 767 759 CO含量（%） 0.07 0.06 0.06 0.07 0.09 从表中可见,该预分解窑在一定的范围内,分解炉的燃烧用量比例存在着一个最佳值。在该条件下,最佳值为约61.5%,此时其热耗最低。大于或少于此值,热耗均增加。也就是说,在一定产量范围内的某窑,分解炉喂煤量既不是越高越好,也不是越低越好。分解炉喂煤的比例与热耗的关系不是线性的,而是非线性的。有的统计得出两者的关系是线性的结论,认为窑头喂煤越多越好或分解炉喂煤越多越好,实际上是最佳值的某一侧,从而产生分解炉用燃料比例与热耗关系是线性关系的错觉而已。 为何对于某特定的预分解窑其燃料用量比例存在一个最佳范围,高于或低于此最佳范围热耗会增加?尽管对于不同的预分解窑相应的最佳范围是不同的,但都应有类似的关联。 当分解炉喂煤量比例增大,即窑头喂煤减少。从表中可知,尽管窑列废气温度A50T1有所降低,但炉列废气温度B50T1都明显增高,炉列的废气量比窑列的废气量大,即总的废气带走的热损失是增加的。另外,分解炉加过多的煤,使废气中CO含量增加。反之,当分解炉喂煤量比例过低,同样也会使热耗增加。窑头烧过多 的煤,窑列废气温度A50T1明显上升,废气中CO含量亦增加,导致热耗增加。而且这样做还会影响回转窑耐 火材料的寿命,影响安全运转的时间。 虽然许多预分解窑并非是双系列的,但其本质是相同的。在一定的产量范围内,分解炉与窑头燃料用量比例都存在着一个最佳的范围,在此范围内就可为预分解窑的合理热力分布提供好的基础。分解炉燃料用量 比例过高或过低都是不利的。 分解炉的燃料用量比例与分解炉温度控制又有何关联呢?具体对于珠江水泥厂SLC窑分解炉来说,是分解炉出口温度B55T1与其喂煤量比例的关联。在该处设置了一个PID调节器,根据设定的温度由PID调节器自动增减燃料用量。自动模拟PID调节器有三种调节作用: P作用(Proportional):比例作用,调节器的修正动作与偏差成比例。 I作用(Integral):积分作用,调节器的修正动作随偏差存在时间的延长而增大。 D作用(Derivate):微分作用,调节器的修正动作开始时较大,随后变小,偏差渐趋于零。 总的来说,PID作用为,修正作用在开始时大(D作用)随后减少到一个数值,此值与偏差成比例(P作用),但随时间再度增大(I作用),而且在有偏差时一直存在。 但PID调节器有一定的时间滞后。如窑皮垮落,篦冷机内熟料层厚度、风量变化,从而导致进分解炉的三次风温波动变化,而PID就不能及时适应此变化。 进分解炉的三次风温对分解炉内煤粉的燃烧及分解炉的出口温度亦有着重要的影响。从表中可见,当窑头喂煤量下降,致使物料煅烧温度不足,一方面会影响熟料质量,另一方面使落入篦冷机的熟料温度亦降低,在同等的操作条件下,其三次风温降低。三次风温降低就会对分解炉内燃料燃烧产生影响,特别是对于挥发分低、灰分高的煤粉,影响就更为显著。珠江水泥厂SLC窑分解炉的喂煤点与喂料点较接近,生料碳酸盐分解大量吸热,若三次风温低,进一步延滞了煤粉的燃烧。此时即使在分解炉多加煤,煤粉燃烧也不完全,废气 中CO含量增加,分解炉温度并不高。 适当提高及稳定三次风温,亦即提高及稳定了二次风温,对分解炉及窑头的煤粉燃烧有着十分重要的影 响。在熟料温度、结粒情况及冷却用风量变化不大的情况,稳定一定的篦冷机篦底压力,意味着可保证篦床上的熟料层厚度一定,从而可得到稳定的二、三次风温,为良好与稳定的燃烧创造条件。 3 分解炉温度与末级旋风筒温度及物料、燃料情况 燃料在分解炉内燃烧放热,料粉在其中吸热分解;随后,气固两相流离开分解炉进入末级旋风筒,进行气固分离;分离后的物料进入回转窑,而气体进入上一级旋风预热器。在正常情况下,煤粉在分解炉燃烧完全,分解炉的出口温度会高于最末一级旋风筒下部及其物料的温度。但是,当分解炉内燃料的燃烧速度慢,燃料燃烧不完全,则未完全燃烧的煤粉在旋风筒内继续燃烧,此时则会使最末一级旋风筒下部及物料的温度比分 解炉出口温度还要高。如云浮水泥厂在1993年8月煤粉质量明显下降,灰分高、热值低,FCB型预分解窑窑头三通道喷煤管未能适应烧这些质量差的煤,熟料煅烧温度低,三次风温明显下降,而低的三次风温又进一步延滞了分解炉内煤粉的燃烧,可谓雪上加霜。就这样,不完全燃烧的煤粉进入五级旋风筒内继续燃烧,五级旋风筒下部温度比分解炉出口温度还高。在这种情况下,废气中CO含量高,还原气氛重,易结皮堵塞,而分解炉的平均温度并不高,入窑物料碳酸盐分解率亦较低,熟料产质量下降。 还需说明的是,分解炉的通风量对分解炉出口温度及末级旋风筒下部温度亦有影响。即使分解炉的喂煤 量、物料量不变,但通风量改变,亦会产生影响。当通风量过大,分解炉内气流速度过快,燃料及物料在分解炉内停留时间不足;反之,当通风量过小,供气不足,燃料燃烧同样受影响。总之,通风量的波动,窑风量与分解炉风量的分配不当,都会影响分解炉燃料的燃烧,从而导致分解炉出口温度与最末一级旋风筒下部温度的 异常。 分解炉的温度控制还应考虑产量及物料的情况。当产量较低,即喂料量较小,回转窑的转速亦较慢,此时应相应降低分解炉温度。因分解炉温度过高,一方面会增加热耗,另一方面还不利于热工制度的稳定,不利于熟料烧成。反之,当产量较高,在分解炉能力许可的情况下应适当提高分解炉温度,减轻回转窑的热负荷。但是,当设备富裕能力小,超产时窑系统的平衡是相当脆弱的,遇到小小波动亦难以调整,故提高分解炉温度,提高产量需适度为宜。而当物料反应活性较差,如石灰石结晶状况较好,晶体尺寸较大,其分解温度较高。此时应在可能的条件下把分解炉温度控制高一些,以保证入窑物料的分解率。 :冯运生 李燕京 臧凌云:北京天坛股份有限公司通达耐火技术分公司 [2004-5-19] :超微粉-耐火浇注料-耐火材料 :本文主要论述了超微粉的性能及作用机理，讨论了硅灰和α-Al2O3微粉对耐火浇注料加水量、成型性能、强度和抗渣性能的影响。结果表明：（1）两种微粉配合使用，材料性能较好；（2）单独使用一种微粉时，硅灰效果优于α-Al2O3微粉；（3）当α-Al2O3微粉用量一定时，增大硅灰，水用量显著降低； （4）本试验条件下，超微粉适宜用量：硅灰 6%，α-Al2O3微粉 2%，此时加水量、成型性能、强度和抗渣性能最优。 1. 前言 在研制开发新产品的过程当中，作者遇到了超微粉的使用问题。 超微粉对耐火材料性能的影响非常大，是配制低水泥系列浇注料的技术关键。超微粉的品种选择是否 得当，其用量是否适宜，直接关系到耐火浇注料的使用效果。为此本文详细论述了超微粉的作用机理及其 对耐火浇注料性能的影响，最终为新产品开发选取了超微粉的最佳用量。 众所周知，传统水泥耐火浇注料，由于水泥用量较高，能够获 得足够的常温强度。但是，中温时水泥的晶型转变会使强度显著降低；且水泥会带入3~10%的CaO，与料中的SiO2和α-Al2O3反应，生成低熔点的钙长石（CAS2）或钙铝黄长石（C2AS），从而导致了材料高温强度和抗侵蚀性的降低。而超微粉和高效 外加剂的引入，则可以大大改善这种状况。能够配制出性能优良的低水泥、超低水泥和无水泥浇注料。该 类材料触变性较好，中温强度不下降，性能优良，已广泛应用于冶金、建材、石化、电力等各个领域，获 得了良好的使用效果。 2．超微粉的性能及作用机理 2.1超微粉的性能 超微粉技术是低水泥系列耐火浇注料的关键技术，通常以5μm作为分界线，?5μm 的粉料称为超微粉，>5μm的粉料叫做微粉。 超微粉和微粉品种较多，其中最常用的是硅灰和α-Al2O3微粉。 硅灰又称活性SiO2、微SiO2，是生产金属硅或铁合金的副产品，呈中空球状，有活性。掺加硅灰的浇 注料凝结后，SiO2表面形成的硅醇基（—Si—OH），经干燥脱水架桥，形成了硅氧烷[—Si—O—Si—]网 状结构，从而发生了硬化。在硅氧烷网状结构中，硅与氧之间的键，随着温度的升高而不断裂，因此强度 也逐渐提高。在高温下硅灰还与α-Al2O3反应，逐步形成莫来石化，产生体积效应，抵消耐火浇注料的部 分体积收缩，这有利于强度的提高。 α-Al2O3微粉系用工业氧化铝煅烧后制成的。其特点是分散性好，颗粒小，高温下易于烧结且体积效 应小。 2.2 超微粉作用机理 超微粉作用机理非常复杂，但基本机理是填充和润滑。超微粉填充骨料与粉料间的空隙，使水用量降 低；成型体排除水分后，留下的孔洞也较少，这样就可以提高体积密度和降低显气孔率，从而改善材料的 结构强度，优化材料性能。另外，超微粉粒子表面能吸附分散剂而形成水膜层，提高了润滑作用，加大了 流动性，也可以优化材料性能。 3. 试验 3.1 原料 表1. 主要原料理化指标 O SiO FeO NaO CaO 烧失 232232 Al 特 级 矾 土 87.57 — 1.32 0.069 — — 硅 灰 1.48 91.54 — — — 2.46 α-AlO微粉 99.78 0.06 0.04 — — 0.04 23 纯铝酸钙水泥 71.0 — — — 18.0 — 3.2 基本配方 表2.基本配方 75 75 72 19 19 19 2 2 2 4 0 5 α 0 4 2 0.2 0.2 0.2 3.3 制样及样块热处理方式 a． 40×40×160mm 用于测量强度及线变化 该试块振动成型后，在室温下自然养护24h后脱模，测定110?×24h，1100?×3h，1400?×3h热处 理后试样的体积密度、线变化率、抗折强度和耐压强度。 b． 70×70×70mm坩埚 其上预留φ30×30mm圆孔，用于做抗渣 试验 该试块振动成型后，在室温下自然养护24h后脱模，经110?×24h烘干处理后，于每个试块的预留圆孔中 放入25g渣样（粒度?3mm），进行1500?×3h热处理，待试样自然冷却后，将试块沿圆孔中心线纵向剖 开，测量侵蚀深度，以评价抗渣性的优劣。 3.4 试验方法 （1） 依照上述基本配方a，保持硅灰4%不变，逐量掺加α-Al2O3微粉：0、2、4、6、8???，同时降低特级矾土粉用量，以保持粉料总量不变； （2） 依照上述基本配方b，保持α-Al2O3微粉4%不变，逐量掺加硅灰：0、2、4、6、8???，同时降低特级矾土粉用量，以保持粉料总量不变； （3） 依照上述基本配方c，α-Al2O3微粉总量保持2%不变，详见P7表3.配方，作了6组试验； （4） 依照基本配方a及b ，分别成型抗渣试块。 4. 测试结果及讨论 4.1 微粉掺量对加水量及成型性能的影响 （1） α-Al2O3微粉保持一定量不变，随硅灰掺量增加，用水量呈下降趋势 图1.硅灰掺量对加水量的影响 （2） 硅灰保持一定量不变，随α-Al2O3微粉掺量增加，用水量变化不大，即α-Al2O3微粉对材料的成型性能影响不大 图2. α-Al2O3微粉对加水量的影响 （3） 当仅用硅灰4%，不掺加α-Al2O3微粉，加水量6%；当仅用 α-Al2O3微粉4%，不掺加硅灰，加水 量9%；可见，硅灰的填充效果及减水性均好于α-Al2O3微粉。 （4） 超微粉的填充效果不仅取决于它的细度，还与微粉的形状及活性有关。硅灰呈中空球状有活性，其 作用优于α-Al2O3微粉。 （5）超微粉用量有个最佳值 超微粉用量过少时，骨粉料间的空隙未填充满，水用量过大，体积密度小， 显气孔率高；当超微粉用量过高时，填充空隙有余，剩余的超微粉需用水，且不密实，显气孔率也无变化； 超微粉用量适宜时，掺加的超微粉将全部填充到浇注料的孔隙中而无不足或剩余，致使包覆的游离水释放 出来，润湿颗粒的表面，使之具有良好的触变性。在浇注料振动成型时，由于内粘滞阻力和屈服应力的值 较小，球型超微粉的运动摩擦力也小，因此浇注料具有良好的流动性。 （6）硅灰的减水性能等虽然优于α-Al2O3微粉，但由上可知，两种微粉配合使用效果更好。在本试验中 硅灰加入量6%，α-Al2O3微粉加入量2%，为最佳。 4.2 超微粉用量对强度的影响 （1）硅灰用量对强度的影响 α-Al2O3微粉掺量保持不变，随硅灰用量增加，烘干耐压强度显著提高 图3.硅灰用量对烘干耐压强度的影响 （2）α-Al2O3微粉用量对强度的影响 硅灰掺量保持不变，随α-Al2O3微粉用量增加，烘干耐压强度呈下降趋势（见下页图4.） （3）当不加硅灰，只加α-Al2O3微粉4%，烘干耐压强度为9.8Mpa；当不加α-Al2O3微粉，只加硅灰4%，烘干耐压强度为27.4Mpa；可见，单独使用硅灰的效果优于单独使用α-Al2O3微粉的效果。 （4）两种微粉配合使用时，其用量有一个最佳值。应根据耐火骨料、粉料、水泥的品种、品级和用量，合 理选择超微粉的品种及确定适当用量。同时，应注意选取相应的外加剂。 图4. α-Al2O3微粉用量对烘干耐压强度的影响 4.3 α-Al2O3微粉细度对材料性能的影响 （1） 烘后强度以第?组最高，第?组次之；烧后强度以第?组最高，第?组次之。 （2） 第?组，即不同细度的α-Al2O3微粉复合使用，强度较高；如果只用一种α-Al2O3微粉，可参照第?组采用细度为5μm的中细度粉。 表3. α-AlO微粉细度对材料性能的影响 23 编 号 ? ? ? ? ? ? 基本配方 c c c c c c 细 2 0 0 1 1 0 O微粉 （%） 中 0 2 0 1 0 1 23α-Al 粗 0 0 2 0 1 1 110?×24h 51.6 57.2 48.4 52.4 57.6 50.2 耐压强度 （Mpa） 1400?×3h 29.6 27.6 28 20.8 34.8 20.0 110?×24h 8.19 9.47 4.68 4.09 6.66 4.68 抗折强度 （Mpa） 1400?×3h 1.63 5.15 2.22 3.98 5.85 1.76 注：细——细度为2μm的α-AlO微粉 23 中——细度为5μm的α-Al2O3微粉 粗——细度为800目的α-Al2O3微粉 4.4 超微粉对材料抗渣性能的影响 （1） 如果材料致密度较高，显气孔率较低，熔渣便不易渗入到耐火 材料内部，其抗渣性能相应也会优良一些。我们知道，在配制低水泥系列浇注料时，只要超微粉使用得当， 便可配制出相对致密的浇注料，可以提高其抗渣侵蚀性。因此，由基础配方a及b，做了若干组试验，以观察其对抗渣性的影响。 （2） 由试验可知，如果超微粉用量过高，会增加材料中游离石英的 含量，致使其渣渗透深度显著增大，即导致了材料抗渣性的下降。 （3） 如果超微粉用量适宜（在本试验条件下，6~10%左右），材料 抗渣性最好。 5. 结论 （1） 两种微粉配合使用，材料性能较好； （2） 单独使用一种微粉时，硅灰效果优于α-Al2O3微粉； （3） 当α-Al2O3微粉用量一定时，增大硅灰，水用量显著降低。 （4）本试验条件下，超微粉适宜用量：硅灰 6%，α-Al2O3微粉 2%，此时加水量、成型性能、强度和抗渣性能最优。 参考文献 １. 韩行禄.《不定型耐火材料》.北京：冶金工业出版社，1994 :水泥网:水泥网 [2003-4-7] :烘窑-升温 :1.点火 2. 燃料的供应 3. 烘窑时升温控制 4.转窑 5. 烘窑时的注意事项 对于窑的烘干，关键的一点既温度上升要均匀，采用逐步升温法，有利于保护窑砖和挂好窑皮。同时 也要注意根据温度的不同进行转窑，以防窑体变形。不管是新窑、全部换砖或是局部换砖，都要进行24小 时以上的烘干。燃料只在窑头加入，预热机中的喷煤管只在进料后才进行喷煤。 窑体一般使用重油进行烘干，比较便宜，油的燃点在200-300度左右，煤的燃点在500-700度左右，重油比较容易点燃，燃烧也比较稳定。但它的粘度大、杂质多，雾化效果不好。在进油的油路上设有快速 阀，它是利用电磁铁带动，当断电时快速阀马上关闭，与其配套的回油阀马上打开，防止油发生倒烧进入 油库中。 喷煤嘴由四风道组成，由外到内分别是:外圈一次空气，煤粉圈，内圈一次空气，油管圈。重油只在点 火烘窑时才会用到，重油有一次油与二次油之分，一次油的压力要比二次油略高一些。这主要是为了调节 油量方便。 1.点火 重油从油库，要经过加压、加温设备才进入到喷油管，然后经过喷油处的雾化器雾化后喷出，雾化后 的油燃烧效率比较好。点火前，将喷油系统开起，使重油加热加压循环，重油需要加压到36-40 bar， 升 温至80-110度左右，温度高其粘度小，雾化的效果也会好。如果温度高过140度时，油就会有自燃得危险，电加热器则会自动跳闸断电。 烘窑点火是利用瓦斯或油布进行引燃。点火前将瓦斯管或油布准备好，火可以是在外部点燃再伸入窑 内，也可以伸入以后再点火。利用一根单独的管子，从窑头HOOD旁边的观测孔中伸入，然后将瓦斯管或油布伸入喷油管的下方，此时要注意不要让一次空气将火焰吹灭。在点火刚开始时的风压不宜太高，因为开 初窑内的温度较低，容易将火吹灭。经烧手检查确认，将重油系统切换到窑头，进行喷油点火。 2. 燃料的供应 喷油嘴由内外圈组成，主要是为了调节方便，内圈的油是旋转喷出，外圈的油则是直接喷出，点火时 先点内圈油，外圈的油根据内圈油进行调节。一般内圈的压力要比外圈高1.5bar左右。由于开窑时温度较低，喷油量在700L/H，只需开内圈的空气就可以满足要求，在喷煤嘴的外圈空气及煤粉圈只要加入少量的 空气进行冷却。 烘窑用喷油嘴的流孔板不可采用大直径，否则在烘窑时很难将油量减小，当喷油嘴的喷油量降到最低 时，油还是会从油管中流出。如果喷油管直径太小，在烘窑过程中需要提高喷油量时，加到最大，窑内温 度还是达不到要求。 点火以后，要注意观查火焰形状。若火焰向上飘动，则油量过多或风量不够，说明不稳定。火焰比较 稳定时可以考虑加油，通过调节一次油及二次油的用量来达到。油量的调节主要参考火焰形状、窑尾CO与O2的含量等，使重油能完全燃烧。喷油量的大小还要根据旋窑系统的温升速度来调节。 在点火的初期只要使用内圈的空气就可以满足燃烧的需求，但在外圈中还是要通入一部份冷空气来冷 却风管。当喷油量逐渐增大后，就要将外圈的空气打开帮助燃烧。内圈风量的调节利用出风机处的档板开 度调节，外圈是采用窑头喷煤处的放风阀进行处理。 喷煤嘴位置一般与窑头出料处平齐。喷油嘴喷煤管的相对位置要特别注意，油管要与喷煤端平齐。如 果过于靠内部，就会使油雾化不好，造成滴油并且燃烧的效果也不行。过于靠外就会造成喷油嘴温度较高， 磨损较快。喷煤管外圈空气孔不是垂直端面，而是有一定的角度，这样可以使风旋转，使燃料与空气混合 较好，还可以带动二次空气进行混合。 在烘窑点火后6~8小时，随着窑温的上升，当到达600-700度左右时，在喷煤嘴中逐渐地加入一部份 煤粉进行油煤混烧。随着温度的提高逐渐增加煤的用量，减少喷油量，直至完全停掉喷油，然后用压缩空 气将喷油管中的残留油吹出，以防余集。目前，停止喷油都是在进料以后，窑内的烧成比较稳定才会停止。 准备煤、油混燃之前，开起煤粉计量站进料输送系统，将煤粉进入到窑头煤粉斗。要开煤粉计量站前， 要由现场激活大煤斗的收尘机，在中控室中激活窑头饲煤煤粉斗的输送系统，然后在试运转煤磨。 3. 烘窑时升温控制 在烘窑的开始，由于窑温比较低，可以不进行转窑，随着燃料的不断喷入窑内温度也不断上升，但是 温度的上升速率不能太快，否则会造成窑砖暴热膨胀不均匀而被破裂。在胎环处的窑壳升温速率比胎环增 大更快，窑壳的膨胀会受到胎环的限制。窑进口温度维持约40?/h稳定上升，不可超过50?/h。 在加热的过程中要测窑内的温度比较困难。目前有两种方法去判断窑内温度。一是测进料室的气体温 度去推测窑内的温度。根据经验，进料室的温度每增加20度，窑内烧成带的温度就要增大30度，也就是说如果在进料室是800度，窑内烧成带就有1200度。另一中方法就是根据窑壳的温度去推测窑内的温度， 这种方法不能马上获得答案，同时窑壳的温度受外界的影响也比较大。 预热机风车进口温度不得超过350度。当到达200度时，要主动联系T/G人员配合关起SP挡板。烘窑时要注意预热机出口O2、CO的含量及电收尘的工作情况。同时也要注意火焰的形状，不要让它熄火或伤害 到窑砖。 4.转窑 窑的转速一般都通过C4的进口风温进行调整，在烘窑过程中按温度用寸动马达进行转窑。如果转窑太 早或者是转窑次数多，窑砖容易松动或变形。转窑太迟或次数太少，窑体单边受热容易变形。或者是当C4 温度达到600?时以寸动马达连续转窑。 1. 当其温度到达200度时，每半小时用辅助马达传1/4圈左右。 2. 到达400度时，每15分钟转1/4圈。 3. 到达600度以上则要用辅助马达连续转窑，将各托轮以及止推滚轮的冷却水系统激活，通知电 仪组将窑尾的O2分析器插入到其中使用。 5. 烘窑时的注意事项 烘窑时还要根据一些具体的情况去进行调整，例如烘窑时，在二段旋风筒出口处，温度达到100度时 就要将进料皮带机以及转饲机开动起来，由于带运机与旋风筒间的距离较短，旋风筒的热辐射会造成带运 机的温度过高而损坏。 在点火时将进料室中的通料口微微打开，防止在预热机中有易燃性气体的聚集(因为是用瓦斯点燃，如果是用气体燃料时更要注意，不完全燃烧所产生的CO)，当温度过高时可能有爆炸的危险。在烘窑时，冷 却机风车都没有打开，只是预热机风车抽而以。在烘窑加热的过程中，预热机中所有的观测孔、清料孔及 人孔都要关闭。 在烘窑的过程中，窑内最好不要有保护层，如生料。因为在这种保护层的下部，耐火砖的升温速度慢， 当窑翻转时，温度较低的部份就会露出接触高温，引起耐火砖热振而破碎。 烘窑时三次风管及下料管都关闭，因为在窑尾气体上升管道中有高温气体的通过，所以在三次风管的喷煤 嘴中风车还是要打开，对风管进行冷却。 :水泥网:水泥网 [2003-4-9] :粉化-二次空气-三次空气 :一. 熟料冷却的目的二. 冷却机工作原理三. 二次、三次空气 一. 熟料冷却的目的 熟料的冷却速率对熟料的结构、熟料的矿物组成，熟料的研磨性能以及水泥的品质都有很大的影响。 其主要表现的方面有: 1. 便于输送: 如果输送高温的熟料需要用耐高温材料制造，并且也很容易磨损，造成成本高，维 护费用也高，不利于降低成本 2. 易于研磨: 熟料冷却速度快，则熟料中的分子没有足够的时间去进行晶格的排列，部份的液相 无法结晶成核只有以玻璃质存在，玻璃质较脆，同时矿物颗粒也比较细，易于研磨 3. 热量回收: 急冷熟料可以从熟料中回收大量的热，供窑内燃烧所用及余热发电或者是烘干物 料。其回收热量为200-250kcal/kg。这样就可以降低生产的成本。 4. 改善水泥品质: 熟料在在1250度下，C3S会分解成C2S与CaO两种矿物。而在525度时，C2S会发生晶格转变，由β-C2S转变成γ-C2S，其体积膨胀10%，造成熟料的粉化，同时γ-C2S又是一种无强度的矿物，使熟料品质下降。另外熟料在慢冷时矿物中的C3A也会从矿物中析出，造成熟料的急凝现象， MgO在慢冷时也容易结晶，造成水泥的安定性不良。此时只有用急冷的方法来解决这些问题。 二. 冷却机工作原理 冷却机是一种热交换装置，它是以空气为介质从高温的熟料中通过，对熟料进行冷却，同时回收废气 的热量作为窑的二次、三次空气及干燥空气，提高窑的热效率。从热工和工艺角度去评价冷却机的要求有: 1.回收的热量要多 2.冷却熟料的时间要短，速度要快，特别是在1250与525度 3.冷却后熟料的温度要低。 4.冷却单位质量熟料的空气消耗量要少，一般在2-2.1Nm3/h.plate 5.结构简单、操作方便、维修容易，运转效率要高 随着水泥工业的发展，冷却机的类型非常的多，目前冷却机的主要类型有: 1. 单筒式冷却机(旋转式冷却机): 这种冷却机的冷却空气全部入窑，其热效率比较高，结构简单， 不需要有废气处理设备。但熟料的冷却速度慢，出机熟料温度高，二次空气进风不均匀。 2. 多筒式冷却机: 它由环绕在窑壳上的多个圆筒所组成。这样它不需要有专门的动力与收尘设 备。但这样会增大窑筒体的负何，同时熟料的冷却效果也不是很好。 3. 立筒式冷却机: 冷却空气全部入窑，热效率比较高，没有废气处理的问题。比较容易受颗粒的 影响。 4. 蓖式冷却机: 冷却机的操作参数 在实际生产中，各个设备并不是孤立的，冷却机与窑之间的操作互相制约与影响。因此必需根据具体 情况进行分析。在操作冷却机时一般都希望熟料出口的温度低，二次风的温度尽量高，冷却机废气温度低 些。蓖式冷却机操作时更是如此，一般其主要的参数有: 1. 料层的厚度 料层厚度均匀，能够产生同样的气体阻力，气体也能够均匀地分布在整个料层上。 这是冷却机正常操作的基本条件。料层的厚度可以通过调节炉排的速度来改变，速度快则料层就薄，反之 则反然。如果炉排速度快，则熟料通过冷却机的时间就短，熟料出口的温度就会比较高，同时也会使二次 空气温度降低。料层厚则风压就比较大 2. 高压风量 在冷却机的一段，冷却风风压比较高，风量并不是很大，其废气主要是作为二次风 进入到窑内。风量大有利于熟料的冷却，但也会造成二次风温度低，同时窑头的飞灰也会比较大。 3. 中压风量 是指在冷却机二段或其它的风室通过的中压风量，中压风量大有利于熟料的冷却， 但这会影响到废气及二次风的温度，特别是对于有余热发电的系统。因此中压风量也不是越多越好，只要 能将熟料冷却到一定温度就可以。 4. 熟料的颗粒 在冷却机中不允许有生料或极细的熟料粉，这些细粉不仅会造成料层的阻力，熟 料冷却的效率较差，同时也会造成炉排处通过的风量少，炉排得不到充份的冷却使其温度过高容易烧坏。 如果严重的话一些较细的粉尘还会使冷却机中的粉尘浓度增加，这样二次风及三次风中所含的粉尘就比较 多，影响窑内烧成及熟料的冷却。严重者会使熟料流态化。料层对气体的阻力会突然消失。对于较细的料 层，应该要提高冷却风量、风压来克服阻力，或者是加快炉排的移动速度使料层变薄来维持风压。这样做 会使冷却机的回灰较多。一般熟料颗粒细，风压高，操作不稳定。熟料颗粒粗，风压低，操作就比较稳定。 5. 熟料与空气的分布 熟料除要求厚度均匀外，熟料的颗粒也要求分布均匀。如果一块是大颗粒， 一块是小颗粒，这样在大颗粒的地方其对气体的阻力就小，则风量就会比较大，细的地方阻力就较大，气 流通过就会比较少，导至该区域的料不能有效的冷却，最后形成的所谓红河(红河现象的处理见后面)。熟 料的颗粒分布主要与旋窑的转向有很大的关系。 三. 二次、三次空气 二次、三次风对窑及预热机的烧成状况有非常大的影响。二次空气温度越高，火焰越短，烧成带温度 越高，烧成带也就越短。反之二次空气温度低，则窑内的火焰就拉的比较长，烧成带温度就比较低，烧成 带也就比较长。不规则的火焰特性，会造成烧成带移动(一般都是通过调节一次风来调节火焰长短)。二次 空气要求其温度比较稳定，正常时其上下波动的范围在40度左右。其温度越高越好，温度高则回收的热量就比较多，燃料燃烧的效率就比较好，但是过高也会对耐火砖造成损伤。 三次空气则与二次空气不同，一般不希望其温度过高，同时三次空气也不希望有太多的粉尘，它从窑 头窑罩中引出后首先经过一个旋风筒进行除尘。否则会造成窑尾预热机容易结料影响烧成，在窑头的旋风 筒中也容易产生结料。 影响二、三次风温度的主要因素有: 炉排的速度，料层的厚度，冷却空气量，进入冷却机的熟料量， 熟料温度，熟料的颗粒大小等。