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耐火材料行業知識

熱風爐使用壽命低于設計壽命、爐襯耐火磚脫落的處理方案

  某公司64萬t電石生產配套碳材烘干裝置為6臺柵格式轉筒干燥機(GZT24200),熱源由GXDF-5型熱風爐提供。自2009年運行至今6臺熱風爐耐火爐襯出現了不同程度損壞,生產過程中陸續出現耐火磚脫落的現象,嚴重影響熱風爐的穩定運行,同時墻磚松動存在坍塌風險,熱風爐實際使用壽命遠低于設計壽命。
  從現實使用情況及損壞的部位分析熱風爐耐火爐襯損壞的主要因素,提出針對性的相應措施,通過采取措施可以避免對熱風爐耐火爐襯損壞,提高熱風爐實際使用壽命。
  熱風爐耐火爐襯損壞的主要部位
  型熱風爐結構
  公司電石廠GXDF-5型熱風爐由燃燒室、擋風墻、副床構成,頂為耐火材質拱頂磚砌筑。其外形尺寸為:長5548mm、寬5666mm、高6400mm。燃燒室容積60m3,副床容積為20m3。
熱風爐爐門上方爐襯損壞變形與坍塌墻體。燃燒室臺轉燒損、擋火墻開裂傾斜。山墻開裂、變形與傾斜;熱風出口處或接入處大墻、拱圈出現變形與坍塌;拱頂塌陷。
  熱風爐耐火爐襯損壞的原因
  通過分析認為造成公司電石廠GXDF-5型熱風爐耐火爐襯損壞的原因主要有以下原因。
  高溫熱應力作用
  熱風爐爐墻耐火磚內、外側表面溫度差大,產生很大的熱應力,即磚襯內側受到很大的壓應力,外側受到很大的拉應力。耐火砌體受到的膨脹力和荷重力集中于熱風爐內層磚襯的內表面上,耐火磚襯內側面的冷、熱變化,導致耐火砌體的內側面發生開裂,進而產生松動和脫落,造成拱頂垮塌、隔墻傾倒等。
  機械沖刷、磨損作用
  高溫燃燒廢氣和鼓風對磚襯表面的強烈沖擊和磨損,特別是熱風爐的燃燒室下部隔墻,由于燃燒高溫氣流的沖擊,產生振動,使燃燒室隔墻下部開裂、脫落和短路。
  蠕性變形作用
  耐火砌體在高溫、高壓的作用下,產生的蠕變是導致熱風爐用耐火磚破壞。
  結構設計不合理導致局部損壞變形帶來漸進式的損壞熱風爐整體砌筑煤粉管磨損后煤粉漏入保溫層后燃燒擠壓耐火磚后承重墻開裂,導致拱頂掉磚、塌陷,甚至整體垮塌。
  操作不當加劇熱風爐耐火層損壞
  熱風爐爐膛內溫度長期超設計要求操作GXDF-5型熱風爐其設計爐膛內溫度為850℃以下運行,碳材干燥工段實際運行溫度在950℃~1050℃長期高負壓操作導致擋火墻、山墻等部位熱應力長期承載過大,導致磚體開裂、錯位頻繁壓火與起爐導致耐火砌體冷、熱變化劇烈,使得墻體內側面發生開裂操作時干燥筒長期返料、干燥筒竄動等沖擊入口法蘭導致熱風出口墻、拱圈損壞。
  砌筑質量差引起熱風爐耐火層損壞
  主要是砌筑時耐火磚縫隙大、縫隙間耐火泥漿填充不飽滿。
  改進措施
  針對以上情況損壞的部位、耐火爐襯損壞的因素,提出如下措施嚴格按工藝設計要求熱風爐進行操作,爐膛內溫度控制在850℃以下運行,風壓控制在-30Pa以下操作,減小干燥機振動,避免沖擊入口法蘭。
  熱風爐大修時,針對煤粉管入口處采用耐火澆筑料局部澆筑杜絕煤粉漏入保溫夾層。
  熱風爐大修時,針對拱頂承重墻采用耐火澆筑料與鋼筋整體澆筑圈梁,防止承重墻局部損傷后導致拱頂沉陷。
  小結
  型熱風爐爐襯損壞部位主要在爐門上方、擋火墻、山墻、出口處大墻及拱圈,主要是熱應力、氣流的沖擊產生振動、使操作不當、局部結構設計不合理等原因造成損壞熱風爐整體砌筑損壞。通過規范熱風爐進行操作,將爐膛內溫度控制在850℃以下運行,風壓控制在-30Pa以下操作,減小干燥機振動,避免沖擊入口法蘭。熱風爐大修時,有針對性改進結構不合理之處如煤粉管入口處采用耐火澆筑料局部澆筑、拱頂承重墻采用耐火澆筑料與鋼筋整體澆筑圈梁。解決熱應力與結構應力如何分布、承受與消除(化解)的問題,防止集中釋放帶來的結構破壞。避免對熱風爐耐火爐襯損壞,提高熱風爐實際使用壽命。
 


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