技術 | 水泥窯三次風管耐火磚垮塌原因及對策
來源：安徽蕪湖海螺建筑安裝工程有限責任公司
發布日期：2020/9/10
編輯：張翀
核心提示：水泥窯三次風管耐火磚垮塌原因及對策
一、三次風管耐火磚垮塌的原因分析
伯利休斯第四代篦冷機的特點就是熱回收效率高，直接導致入窯二次風溫和入管三次風溫都較傳統窯要高出200 ℃左右，管內瞬間氣流溫度最高可達1300 ℃，由于高溫熱應力，造成風管內整體磚頂部下沉，停窯后隨著冷窯時間的延長，耐火磚下沉現象加重或垮落。現場部分現象見圖1、圖2。
圖1 耐火磚垮落
圖2 磚體表面釉化系過燒痕跡
從火磚熱面不難看出，火磚工作面受到高溫熱應力和堿侵蝕的共同作用，表面已經脆化，燒流痕跡已開始深入磚體內部，對磚體理化性能指標造成了極大的破壞，系引發磚襯跨落的潛在因素之一。此現象說明風管內高強耐堿磚的配置方案已經不適應配套四代篦冷機使用，應考慮用高荷軟和高致密材料予以替代。
耐堿磚的技術參數見表1。
表1 耐堿磚的技術參數
5000t/d燒成系統三次風管直徑為3.3m，耐火材料內襯厚度為：115mm硅酸鈣板，114mm耐堿磚。由于窯系統工況是波動的，若三次風溫度為1200 ℃或800 ℃之間波動。則整環耐堿磚在1200 ℃的膨脹量為：
Ⅱ×(3300-230)×0.8%=77mm（因為耐火泥在高溫中已經燒結在耐堿磚上，所以在計算過程中只考慮磚的膨脹量。)
整環耐堿磚在800℃的膨脹量為：
Ⅱ×(3 300-230)×0.5%=48mm
冷卻檢修時，耐堿磚收縮，上半環磚會下沉；若重新升溫，已經下沉的耐堿磚不會向上升，只有向兩旁延伸，每次冷卻后升溫過程，耐火磚都向兩側延伸整環磚的膨脹量，直到殼體變形，磚垮塌。如圖3所示。
圖3 耐火磚垮落過程分析
二、對策
(1)提高三次風管耐火磚質量檔次，下半部分采用1450型復合磚，取消雙層結構（見圖4）。目前三次風管用磚為高強耐堿磚，但實際使用溫度達1100 ℃，已近耐火磚荷軟溫度，由于三次風管工藝狀況是風速較高、飛沙較大，再加上溫度高，目前雙層設計，整體結構致密性低，穩定性差，若出現局部小面積損壞，會迅速破壞隔熱層，進而引起大面積損壞。三次風管除膨脹節、擋磚圈、彎頭及塔架內的三次風管外均使用1450型復合磚。
圖4 改進后三次風管徑向結構
(2)適當提高三次風管殼體壁厚，增加三次風管剛度，減少熱態下三次風管的變形。若三次風管殼體厚度小于8mm，其剛度不夠，變形嚴重，造成安裝困難，會對施工質量產生影響。同時目前耐火材料設計致密性低，當局部損壞使熱氣體接觸到殼體時，使殼體發生變形，因此將三次風管的壁厚增加到10mm～12mm。
(3)設計時增加三次風管封口磚。由于現在三次風管只有兩種主磚，沒有封口磚，因此封口操作比較困難，有時在沒有辦法的情況下采用多加鐵板、人工加工封口磚，影響了砌筑質量，因此設計時增加兩種封口磚。
改進后三次風管徑向結構見圖4，圖5為底部采用復合磚的照片。
三、結束語
以上技改方案，經過十多臺回轉窯（包括三臺12000t/d）實際使用驗證，三次風管使用壽命都達到2年以上，徹底避免了因三次風管內襯不配套造成停窯搶修的情況發生，最低可以避免每臺回轉窯兩年內停窯一次的損失，即每臺窯至少可減少一次停窯30萬元直接損失和增加30000t熟料產量，同時也防止了因三次風管燒穿而發生重大安全事故。
作者：徐金福
來源：《安徽蕪湖海螺建筑安裝工程有限責任公司》
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