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ZAS型微晶陶瓷板在水泥烧成系统的抗结皮应用

2022-04-28 来源:临汾机械信息网

ZAS型微晶陶瓷板在水泥烧成系统的抗结皮应用

水泥烧成系统的预热器和分解炉椎体、四级和五级下料管、缩口和烟气室,会经常发生结皮甚至堵塞情况,严重地影响水泥的生产稳定运行。 结皮产生的主要原因是原燃材料中的挥发性的有害成分,随温度升高挥发物富集循环,产生的氯化碱(RCl)和硫酸碱(R2SO4)等低共熔化合物,包裹部分生料附着在烟室内壁、最低两级预热器锥体和下料管内壁上形成了结皮,大量的结皮附着势必影响系统通风,影响窑系统况,严重时结皮脱落堵住锥体及下料管部位,影响回转窑的正常运转,给企业带来经济损失和安全隐患。

国内有同行在容易结皮的烧成部位采用微晶陶瓷材料,解决了部分结皮的问题,但是,由于在高温烟气室和缩口部位采用了耐热钢的金属固定件固定微晶陶瓷板,这种耐热钢金属固定件在高温下熟料的酸碱的强腐蚀过程中,一般使用到6~12月后,金属耐热钢拉固件出现腐蚀和烧损,失去拉固的微晶板材料出现脱落,导致80%左右的微晶板脱落,达不到预计的使用寿命中国机械网okmao.com。

后来,采用一种改进拉固结构,就是在35毫米微晶陶瓷板侧面嵌入L型的金属拉杆进行拉固,由于安装好的微晶板之间不可避免的有3~5毫米缝隙,这种L型金属拉杆仍然是暴露在高温水泥熟料可以渗透腐蚀的距离之内,因此,这种拉固结构仍然不可靠。

在已经采用这种露头和半露头的拉固结构的微晶陶瓷板水泥企业,实际运行6个月以上后,耐热金属拉杆虽然是采用的2520型的310S高温耐热钢材料,但是,在水泥熟料的强烈的腐蚀作用下,耐热钢拉固材料还是出现了腐蚀和烧损,导致安装的微晶陶瓷板材料局部或者大部脱落。

一、ZAS型微晶陶瓷板

我公司根据水泥窑结皮特点,参考已有的微晶板安装方式的不足,采用了新型的ZAS型抗结皮微晶陶瓷板和独特的安装拉固结构。

针对原有的耐热钢拉固杆在水泥熟料高温下的腐蚀和烧损情况,采用了微晶陶瓷拉固件和耐热金属拉固件复合应用,从而解决了耐热钢金属拉固件暴露在高温水泥熟料面前的弊端,一举解决了微晶陶瓷材料锚固件高温腐蚀失效的问题,使得抗结皮微晶陶瓷材料整体结构,达到预计的合理使用寿命。

1、微晶陶瓷材料性能

ZAS微晶陶瓷材料是采用新型的氮化硅结合的碳化硅微晶陶瓷材料制成,材料本身具有的独特微晶结构,具有耐酸碱腐蚀,不粘结熟料的特性,下表是材料主要的理化性能指标。

2、ZAS微晶陶瓷板拉固结构

ZAS微晶陶瓷板拉固结构是吸取此前微晶板采用纯金属耐热钢拉固结构的不足,在微晶陶瓷板的后面,采用同样材质的微晶材料制成的契形微晶陶瓷拉杆,微晶陶瓷拉杆的长度是100毫米。契形的微晶陶瓷拉杆是一种异型的契形大双头的拉杆,契形头一端卡入35毫米厚微晶陶瓷板的侧面契形槽里,另一端埋在浇注料里面。契形微晶陶瓷拉杆的冷端的开有一个直径11毫米的圆孔,圆孔里穿过一根直径10毫米的310S耐热圆钢拉固件。310S金属耐热圆钢棒通过和钢板上Y形锚固件的互相焊接形成拉固作用,从而将热面的35毫米微晶陶瓷板稳固地拉固在钢壳上。

由于这个310S耐热钢圆棒远离热端的1150℃高温(烟气室),同时又是埋在耐火浇注料里面,杜绝了水泥熟料的腐蚀作用,确保金属锚固件的使用寿命。

由上图3和图4可以看出,这样的微晶陶瓷拉杆和耐热钢棒复合拉固安装结构,具有双重复合的拉固效果,微晶陶瓷板的整体安装结构稳定可靠。我公司这种新型的ZAS微晶陶瓷板拉固结构,从2020年3月份开始,已在水泥烧成系统的易结皮部位大量应用,如预热器和分解炉侧壁、椎体部位、下料管、缩口和烟气室侧壁等部位,取得了非常好的抗结皮效果。

二、抗结皮微晶陶瓷材料的应用

1、预热器和分解炉侧壁

在预热器的易结皮位置,在顶棚和侧壁拐角结合部位、预热器和分解炉的侧壁和锥体部位等,采用35毫米的ZAS微晶陶瓷板做热面接触物料的衬板,通过我们同材质的ZAS微晶陶瓷拉杆和310S耐热钢圆棒,焊接到拉固耐火浇注料的金属锚固件或者钢板上,微晶陶瓷板后面采用耐火浇注料和普通隔热材料或者NJS纳米隔热材料。

在预热器和分解炉侧壁应用ZAS微晶陶瓷板后,预热器和分解炉迎风面易结皮的部位,就不能形成团块的熟料堆积,这样就杜绝结成的大团块结皮,杜绝了堵塞椎体和下料管的可能。

2、预热器和分解炉椎体

预热器和分解炉的椎体部位容易结皮,在这个部位应用ZAS微晶陶瓷板,可以达到很好的抗结皮作用。

预热器和分解炉椎体部位由于异型的圆弧和椎体形状,这里采用两种尺寸的ZAS微晶陶瓷板,分别为200×200×35mm和100×200×35mm配合使用,以达到椎体部位形状的完整结合。

3、下料管

预热器的4级和5级下料管部位,容易出现结皮堵塞的情况,传统的方法是打开操作孔,安排人工进行定期清理,员工的劳动强度大,具体一定高风险的因素,同时反复的清理节皮,严重影响系统的稳定运行。

采用专门的抗结皮ZAS微晶陶瓷材料做成的整体的下料管内衬,管衬厚度为40毫米,管衬冷面采用70毫米以上的厚度的耐火浇注料和30毫米的NJS950型纳米隔热板,详细施工情况和隔热效果见下图和表格。

4级和5级下料管采用ZAS微晶陶瓷整体管做内衬后,正常使用6个月后,打开观察孔观察内壁,发现整体下料管内壁整洁干净,内壁的圆管表面上没有结皮的情况存在,表面的浮灰很容易冲刷掉,抗结皮的改善效果非常明显。

4、缩口部位

缩口部位一般为圆弧形的,还有预留的开孔部位,为了做好这个圆弧状部位的施工,采用ZAS型微晶陶瓷板精心拼接施工,以保证圆弧部位达到完美的整体效果。

缩口部位下面的烟气室为方形,由缩口到烟气室一般是圆变方,形状比较复杂,此处施工比较耗费时间,需要仔细规划和精心施工。

5、烟气室侧壁

烟气室采用200×200×35mm 毫米微晶陶瓷板,一般使用面积为60平方米左右,对于异型部位的施工,采用微晶陶瓷板和抗结皮浇注料结合施工,形成一个整体的抗结皮内衬,以达到完美的抗结皮效果。

三、总结

水泥熟料煅烧系统在预热器、分解炉、下料管、缩口和烟气室等部位,采用南极星隔热材料有限公司的ZAS微晶陶瓷材料和独特的拉固结构后,显著缓解了系统内衬的结皮堵塞的问题,微晶陶瓷板的安装结构安全可靠,预计使用寿命可长达3~5年以上。

采用新技术改善了烧成系统的结皮情况后,操作工无需经常打开观察孔,也无需打开人工进行频繁的清理结皮危险作业,使得烧成系统的风流和料流运行稳定,大幅度提高了烧成系统的可靠性。

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