复合砖在氧化铝回转窑上的应用.pdf

复合砖在氧化铝回转窑上的应用马俊茹周文成李少兵山东铝业公司氧化铝厂(邮编:255052)摘要回转窑砌筑复合砖窑衬,筒体温度降低 70100,减少热能损失,提高使用寿命,保护设备,改善劳动环境,提高经济效益。关键词复合砖回转窑节能降耗Appllication of Compound Brick on Aluminium Oxide Rotary KilnMa JunruZhou WenchengLi Shaobing(Shan Dong A luminium Oxide Plant of Alu-Industry Co.,255052)AbstractBy using compound brick as liner,the body temperature of the rotary kiln has low-ered into 70100,heat loss is reduced,operating life is increased,working enviroment is im-proved and economic benefits is raising.Key wordscompound brick,rotary kiln,energy saving,reducing consumption收稿日期:1999-06-20修稿日期:1999-08-05我厂是氧化铝行业中回转窑最多的单位之一,如何合理使用窑衬材质达到延长窑衬寿命,并降低回转窑筒体表面散热损失,是当前赶超先进水平的一项艰巨任务。仅以筒体表面散热为例,据 1982 年研究院对我厂熟料窑所做的热工测定表明,筒体表面散热损失约占总热耗的 17%。因此,在窑内使用隔热窑衬,以降低筒体表面温度,减少筒体表面散热损失,是降低能耗,保证设备经济安全运转的一条重要途径。对此,我厂于 1997 年 9 月,1998 年 9 月,1998年 12 月分别在 1#铝氧窑分解带,2#熟料窑烘干带,1#熟料窑的分解带及烘干带试用了高铝复合砖和耐碱复合砖,实践证明隔热效果明显,使用周期长,确实很有推广价值。1试用环境我厂回转窑窑衬基本上以粘土砖为主,用粘土砖作窑衬,其自身比重大,导热率高,给窑体设备带来一些不利因素,致使齿箱中的润滑油冒烟着火,轻则造成停产,重则窑体变形报废。为了解决这一问题,70 年代初,我们曾在熟料窑窑体外壳和内衬砖之间加用过隔热耐火砖,耐火纤维等。但由于这些隔热耐火材料的强度过低,当点火起动时,窑壳不但不能与内衬砖相对同步运转,而且将隔热砖严重搓碎,致使内衬砖大面积的脱落,不得不重修。后来改为自制的石棉保温砖,不论在降低筒体外表温度,还是整个窑体安全运转以及产品质量的提高等方面均取得了良好的效果。但由于石棉保温砖与重质工作层不能很好地结合在一起,在运转过程中造成隔热层与工作层脱落,使得内衬砖松动掉砖,虽然达到了一定的节能目的,但施工麻烦,双层砌筑施工工期长,所以随着施工工期的缩短而终止。2复合砖的选择在选择窑内衬砖时,我们虽然以降低窑体外表温度和节能为目的,但把使用安全及施工简便作为首要条件考虑。因此,必须研制一种既要适应于回转窑苛刻操作条件的耐火工作层,又要具有足够强度的保温隔热层,且能保证回转窑窑体与窑衬砖安全运转的回转窑窑衬用复合砖。1995 年,鲁中耐火材料厂接受了这一课题后,33经验交流:复合砖在氧化铝回转窑上的应用经过几年的努力,现已研制成功了不烧高铝复合砖和不烧耐碱复合砖。该砖具有高温强度高,抗浸蚀性强、抗热震稳定性好、导热系数低等特点,其主要理化指标,如表 1。表 1复合砖的理化指标项目指标不烧高铝复合砖(HF-75)不烧耐碱复合砖(HF-30)工作层隔热层工作层隔热层标准值实测值标准值实测值标准值实测值标准值实测值AL2O3含量,%7575.23 4849.38 3039.82耐火度/1770 1770 17501750 16901710 16901730体积密度/gcm-3 2.72.76 2.12.1 8084 2021 3032 20210.2 MPa 荷软(KD)/1350 1370 13101320重烧线变化,%14003h0.4-0.27110-0.51350-1.5-0.37-0.67热震稳定性(1100,水冷)/次 2020 1011 2020 1515导热系数/Wm-1k-1 0.750.58 0.750.57耐碱性好良好3试用过程氧化铝回转窑使用复合砖作为内衬尚属尝试,为了确保安全性,1998 年在 3#熟料窑冷却带及 1#铝氧窑分解带分别试用了 2 m 和 8 m 高铝复合砖;1998 年9 月在2#熟料窑烘干带试用耐碱复合砖(见图 1),试用结果证明不论是高温强度,抗浸蚀性,还是热震稳定性,都优于粘土砖。所以1998 年 12 月在1#熟料窑分解带和烘干带分别砌筑了高铝复合砖和耐碱复合砖(见图 2)。1999 年准备在 3#和 5#熟料窑的分解带及烘干带都推广应用复合砖。4施工在 2#熟料窑烘干带砌筑耐碱复合砖 13.7 m,在 1#熟料窑的分解带和烘干带砌筑高铝复合砖和耐碱复合砖共 35.7 m。施工时除变径部位是环砌外,其他部位均采用沿窑轴线纵向错缝法砌筑。按氧化铝回转窑窑衬常规施工规范进行操作,泥浆是科光 871 泥浆。由于复合砖吸水性小,冬季施工时,泥浆凝固得太慢,严重影响施工。现鲁中耐火材料厂已研制出与复合砖配套的泥浆 GW-10,其施工性能和高温性能都优于科光 871泥浆。图12#熟料窑烘干带炉衬结构图34 工业炉 第 21卷第 4 期1999 年 11 月图 21#熟料窑分解带、烘干带炉衬结构图5效果分析5.1隔热效果(1)温度测定用同一种测温仪分别对 2#窑烘干带的耐碱复合砖及其相邻的粘土砖筒体表面温度进行测定,每次对各测温点的测温为窑体旋转一周的连续测量的平均温度,列于表 2;对 1#窑所砌筑的高铝复合砖及耐碱复合砖的筒体表面温度进行测定,测定的平均温度,列于表 3。表 22#窑筒体表面温度/时间测点0123456789 10 11 12 131998.12.062672892812162061961901911891851762142542541999.01.26294291289182198182181188182179161215264265备注粘土砖 分解带、烘干带、抗碱复合砖粘土砖表 31#熟料窑筒体表面各测点温度/时间测点12345678910111999.1.20223 220 221 222 219 179 180 176 177 175 1751999.1.27211 197 212 205 203 177 163 163 163 156 149备注高铝复合砖抗碱复合砖(2)隔热效果对表 2 和表 3 进行对比分析:从表 2 可以看出0、1、2、11、12、13 六个测温点粘土砖的温度高于 7、8、9、10 四个测温点复合砖的温度平均,为 100 左右,即烘干带使用耐碱复合砖比使用粘土砖筒体表面降低了 100 左右。从图 2 和表 3可以看出测温点 1、2、3、4、5 都是高铝复合砖,筒体表面温度平均为 215,比砌筑粘土砖时285 降低了70 左右,从表 3 还可以看出烘干带的耐碱复合砖表面筒体温度降温效果更明显,平均在 100 以上。5.2节能效果以 1#窑为例,按环境风速为零,全年平均气温20 计算筒体散热损失,砌筑高铝复合砖时,筒体表面降温 70 左右,砌耐碱复合砖筒体表面降温100,即分解带砌粘土砖时筒体表面温度为 285,砌高铝复合砖时筒体表面温度为215,烘干带砌粘土砖时筒体表面温度为 270,砌耐碱复合砖筒体表面温度为 170。由热工传热学 Q=a?(T 1-T 2)可推算出:Qf1=3751.84.18 kJ/m2hQN1=5824.74.18 kJ/m2hQ1=2072.94.18 kJ/m2hQf2=21904.18 kJ/m2hQN2=54904.18 kJ/m2hQ2=33004.18 kJ/m2h式中:a?-总换热系数;Qf1-分解带砌筑高铝复合砖损失的热量;QN1-分解带砌筑粘土砖时损失的热量;Q1-分解带砌筑高铝复合砖比砌筑粘土砖减少的热量损失;Qf2-烘干带砌抗碱复合砖损失的热量;QN2-烘干带砌粘土砖时损失的热量;Q2-烘干带砌复合砖比砌筑粘土砖减少的热量损失。1#窑,分解带?4.3 m 砌筑高铝复合砖 22 m,(下转第 52页)35经验交流:复合砖在氧化铝回转窑上的应用有合适的工作深度。将隔墙与预留槽之间的缝隙用含锆硅酸铝纤维塞满,然后用轻质浇注料浇严实,隔墙则安装完毕。在使用过程中,若有哪块预制件损坏,则可利用每日定修时将炉内火焰调小,用吊车将损坏的预制件吊出,换上备用的预制件,再用安装时的方法将隔墙顶部以及与预留槽之间的缝隙处理好。更换整道隔墙时间仅1 h 左右,不用烘烤即可继续生产。4.3活动组合式隔墙的先进性活动组合式隔墙与传统的隔墙结构形式相比,先进之处有:(1)没有水冷件,不存在对钢坯温度的影响,提高了炉子热效率。(2)更换方便,不需停炉,只要 1 h 左右便可将整道隔墙更换好,提高了炉子有效作业率。(3)降低炉子维修成本,传统的隔墙结构形式除每修一次需 15 天左右的时间外,其维修费用在 10万元以上,而活动组合式隔墙更换一次的费用不到2 万元。(4)可根据实际情况调节隔墙的工作高度,增强分隔效果,便于炉温和炉压的控制。(5)可满足不同高度和宽度的环形加热炉的使用要求。5活动组合式隔墙的实践与前景我们从 1994 年开始研制活动组合式隔墙,1996年开始在衡阳钢管集团有限公司?89 连轧管机组D21 m 环形加热炉上试用,当初效果并不理想,通过对其材料和结构的多次改进,于 1997 年 5 月取得成功,其使用寿命达到 1 年以上。经过 2 年的生产实践检验,活动组合式隔墙具有较多的优良性能,是一种值得推广的隔墙结构形式,引起了广大热工工作者的兴趣和关注。参考文献1钢铁厂工业炉设计参考资料(下册),北京:冶金工业出版社,1979.2倪志红,节能型环形加热炉的设计与实践,工业炉,1990.4.3薛鸿雁,环形加热炉的隔墙结构,工业炉,1994.4.(上接第 35页)烘干带?3.8 m 砌筑耐碱复合砖 13.7 m,窑的运转率 按 88%计 算,则 一 年 的 节 能 量 为:Q=37285716.54 MJ。煤的发热量按24 MJ/kg 计,则一年实际节煤 1554 t,一年的节煤费为 46.6 万元,扣除多投入的材料费 25 万元,一年净节约 21.6 万元,这是按相同使用周期计算的。实际上复合砖的使用周期是粘土砖的 1.5 倍,实则年净节约 32 万元之多。52 工业炉 第 21卷第 4 期1999 年 11 月