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耐火材料行業動態

干法水泥回轉窯各部位用耐火材料有哪些

  下面介紹下大型干法水泥回轉窯各部位用耐火材料有哪些。

1、窯口

隨著大型干法回轉窯技術上不斷發展和完善,熟料日生產規模的不斷擴大,其設備運行工作條件出現新的特點,對耐火澆注料尤其是窯口澆注料提出了更高的要求,窯口窯襯是大型回轉窯中最薄弱窯襯之一。在大型干法窯生產中,回轉窯窯口處窯氣溫度可高達1400℃左右,離窯熟料溫度高達1400℃,人窯二次風溫度達1200℃,窯口幾乎是完全裸露在1700℃高溫火焰的輻射之下和約1400℃高溫的顆粒較大、強度很高的熟料的磨損和沖刷下。工作條件十分苛刻,窯口襯料的使用周期嚴重制約了全窯的使用壽命。窯口易變形造成的頻繁掉磚、二次風溫度的大幅度提高、窯體的斜度加大和轉速的加快、窯口沒有穩定的窯皮,使得窯口窯襯必須能承受熟料的磨損、高溫氣流的沖刷及物料的堿蝕。另外,還要經受故障停窯及急冷急熱的沖擊。事實上,國內回轉窯由于諸多的原因,停窯頻繁,造成窯口耐火材料遭受更多的熱震。

  有關統計表明,80%以上的停窯是由于局部耐火材料的蝕損造成的。

  針對窯口薄弱的特性多采用具有優越抗熱震性能、抗沖擊性能和耐磨性能的澆注料。使用時,在窯體焊上錨固件,用剛玉質或高鋁質鋼纖維增強澆注料整體澆注窯口,采用高性能窯口專用耐火澆注料或改進型窯口專用耐火澆注料,就可以對上述的破壞作用起到有效防御,從而使窯口耐火材料的使用周期達到與窯內燒成帶同步的效果。

2、下過渡帶

下過渡帶也稱之為前過渡帶。預分解生產線回轉窯的前過渡帶非常短,在采用了三風道或四風道噴煤管后,通常僅為1D(1D為窯徑),也有的就將窯口籠統的羅列在一起。前過渡帶由于溫度稍低于燒成帶,窯皮的堅固程度不如燒成帶。在這一區間內,有顆粒狀熟料的強烈沖刷,由于溫度波動幅度遠遠超出其他區段,熾熱的熟料球與來自篦式冷卻機的冷風(11001200)換熱,帶著25%~30%液相量的熟料球在這里硬化,相互黏附形成窯皮,在該帶完成大約400500℃的換熱溫差,而且是熟料球和窯皮對篦式冷卻機二次風的換熱,熱應力很大,加之熟料球和燒成帶脫落窯皮的沖、撞、砸、磨作用,下過渡帶的窯皮極不穩定,其工作條件最為惡劣。因此這一區間的耐火材料除了具備燒成帶耐火材料的高耐火度、高荷重軟化溫度和高強度外、還應具有良好的抗熱震性及掛窯皮性能。該部位一般選用硅莫磚和方鎂石一尖晶石磚。

3、燒成帶

燒成帶的長度大約為46D。對于同一窯型、同一燃燒器下燒成帶的長度,常隨投料量的大小、不同的熟料質量及不同的煤粉質量而定,在實際生產中是變化的。實踐中對燒成帶的長度變化靠噴煤管的內外移動及火焰形狀的調整得到補償,從而可保證燒成帶耐火磚的使用壽命。燒成帶是回轉窯溫度最高的區域,燒成帶的襯料主要承受高溫沖擊和化學侵蝕,特別是大型窯的熱負荷增高,更加劇了它們的破壞作用。因此對燒成帶使用的耐火材料,除要求有足夠的耐火度外,還要求在高溫下易于黏掛窯皮,保護襯料。這層窯皮對于燒成帶耐火材料的保護至關重要,如沒有一個穩定堅固的窯皮,燒成帶的耐火材料幾乎很難有較長時間的支撐。窯皮的強度一則取決于耐火材料與窯皮之間的結合強度,也取決于窯皮自身的化學成分。常溫及高溫下的力學強度,對于燒成帶窯襯也是一個重要指標。這是由于窯的金屬筒體并不完全是剛性的,特別在輪帶部位發生或大或小的變形;窯每次回轉過程,由于溫度發生周期性變化而產生熱應力。因此,需要襯料具有足夠的強度以增強抵抗各種應力作用的能力。特別在使用堿性磚時,由于熱導率大,線膨脹系數及彈性模量較高鋁磚高出很多,熱震穩定性又差,這個指標更為重要。燒成帶應選用堿性耐火材料,包括直接結合鎂鉻磚、低鉻的和無鉻的、含鋯的和不含鋯的各類特種鎂磚以及白云石磚。

4、上過渡帶

上過渡帶也稱其為后過渡帶,長度大約為24D。對于同一窯型、同一燃燒器下燒成帶的長度,常隨投料量的大小、不同的熟料質量及不同的煤粉質量而定,在實際生產中是變化的。實踐中對燒成帶的長度變化靠噴煤管的內外移動使火焰形狀的調整得到補償,從而可保證燒成帶耐火磚的使用壽命。

  燒成帶是指靠近燒成帶后部510m區域,如2500td窯的2025m、5000td窯的2635m區域。這一區間為水泥新型干法生產線的回轉窯連接預熱帶和燒成帶的過渡段。在這一區間內,生料中的碳酸鹽已經完全分解,生料溫度快速升高,并出現一定數量的液相,使幾乎完全為粉狀物料的生料出現一定的團聚并開始燒結過程,團聚的物料顆粒密度將逐步上升,強度也將相應提高。與此同時,有一定數量的物料黏結在窯壁上,并逐漸增厚形成窯皮,為了將這一段的窯皮與燒成帶的窯皮相區別,通常稱之為副窯皮。由于該帶與燒成帶相鄰,溫度變化頻繁,簡體溫度較高,窯皮時掛時脫,化學侵蝕也較嚴重,故砌筑于后過渡帶的襯磚經受的熱損傷程度大于燒成帶用耐火磚。因此要求窯襯能夠承受高溫沖擊,有較高的熱態強度和較小的彈性模量。常用的耐火材料有硅莫磚、鎂鋁尖晶石磚及特種高鋁磚。

5、預熱帶

預熱帶也稱為分解帶,大約在回轉窯的1214D之后的區間。國外資料中也有將預熱帶細分為預熱帶和與過渡帶相接的安全帶,安全帶其長度大約為2D。

  在回轉窯筒體尾部相當于筒體長度1413的范圍內,其磚面溫度不大于1200℃的進料端(預熱、分解帶內),窯料對窯襯的直接磨損不重。但由于高溫窯氣與窯料間溫差太大而引起對窯襯的侵蝕,使窯氣和窯料中的堿性化合物易滲人并在耐火磚內凝聚,其與耐火磚內組分反應形成膨脹性礦物,使磚產生“堿裂”損壞,使該部位窯襯損壞的主要原因。

  分解帶熱端長度為窯徑的23倍,此處窯氣溫高于尾部,所含硫、堿的等揮發性組分使回轉窯物料內形成一定量低溫熔體并參與磚內與磚反應,形成白榴石、鉀霞石等膨脹性礦物,最大膨脹率可達45%,使耐火磚產生炸裂,所以炸裂是此處窯襯損壞的主要原因。因此,該部位所用耐火材料除具有合適的耐火度、強度外,要有優良的耐侵蝕性能。該帶采用輕質高強耐堿磚、硅莫磚、抗剝落高鋁磚和高鋁磚。

6、喂料帶

喂料帶在回轉窯尾部,長大約1.52.0m,主要接受由預熱器分解爐系統經過預熱和充分預分解的生料。由于這一段的形狀為不太規則的錐體,且要與窯尾煙室伸入回轉窯的喂料舌頭相配合,故宜采用強度較高并耐堿的耐火澆注料或鋼釬維增強型耐磨耐火澆注料現場澆注。

7、預熱器和分解爐

在水泥熟料煅燒中雖然有高達約60%的燃料在預分解窯爐中燃燒,但在線預熱器和預分解窯爐中,燃料是在與生料混合的狀態下燃燒的,壁面煙氣溫度始終控制在1000℃以下(由于燃料燃燒和生料的分布處在有序分布的狀態,因而即使在部分離線旁置)式的預分解爐內,雖然有溫度高達1400%的有焰燃燒,但預分解窯爐的壁面溫度仍處在1000%以下)。預熱器和分解爐的溫度(主要是指設置在設備壁面的熱偶測試出的溫度),從第一級旋風預熱器到第五級預熱器和預分解窯爐依次為:不高于450℃、650℃、750℃、900℃、1100℃和1400℃。

  由于預熱器和分解爐均為靜止設備,設備外殼較大,耐火材料按兩層配置,外層為熱導率低、強度也較低的保溫材料,工作層為有一定強度且能夠抵抗堿性物質侵蝕的耐火材料。形狀復雜處、窯爐的平頂以及小直徑的下料管內,多采用耐火澆注料。對于一、二、三級預熱器可采用耐火度大于1100℃的耐堿耐火材料,對于四、五級預熱器和分解爐,應在滿足耐高溫性能的前提下,采用高強耐堿磚或高強耐堿耐火澆注料砌筑。

8、窯門罩

窯門罩的工作溫度一般不超過1250℃,但窯門罩處于熱工燃燒段的前部,因有溫度的大幅度變化和熟料顆粒的強烈沖刷,而使工作環境變得十分惡劣。尤其是采用在窯門罩抽取三次風的大窯門罩,風速更高,熟料顆粒濃度更大,因此耐火材料的使用壽命明顯縮短。在選用耐火材料上應兼顧耐磨性和抗熱震性。因此高鋁磚、高強高鋁質澆注料、高性能耐磨、抗沖刷澆注料是常選擇的配置。

9、篦式冷卻機

篦式冷卻機的內表面要承受與3001450℃的高溫熟料接觸摩擦帶來的熱侵蝕和高溫磨琢,篦式冷卻機的下部作為熟料的運輸通道,必須能經受住高溫熟料的劇烈摩擦,因此表面應覆蓋以高強耐磨的耐火材料。冷卻機前部通道比較狹窄,要采用較多的耐火材料將其“收緊”,因此這部分材料比較厚,表面采用高耐磨材料,而內部則可以用一般耐火材料填充,以節約高等級耐火材料的使用量。而篦式冷卻機的上部,由于工作時必須有較高風速的冷卻風穿透熟料層,對熟料進行快速冷卻,因此篦式冷卻機的上部雖然沒有與塊狀的熟料直接接觸,但卻要經受攜帶有大量磨琢性很強的熟料顆粒的高速氣流的沖刷,因此篦式冷卻機的前部對于熱負荷有較高的要求。而篦式冷卻機的后部,不但熟料的溫度下降了,冷卻風速也下降了,磨琢作用大幅度下降,使所用的材料高溫性能有所下降。

  由于篦式冷卻機有大面積的直墻,因而在采用耐火磚砌筑時,必須考慮采用特型的耐火磚和耐熱剛錨鉤,強化耐火磚與殼體的連接,以防止直墻的坍塌。近年來,由于耐火澆注料的生產廠家的增加,供應條件的改善,尤其是市場價格的下降,直接采用耐火澆注料,將耐火材料與殼體澆筑為一體已經成為令人矚目的趨勢。篦式冷卻機常采用高鋁質澆注料、高性能耐磨、抗沖刷澆注料、高強耐堿澆注料和硅酸鈣板等作為襯料。

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