石灰环形套筒窑筑炉材料的选用和筑炉工艺的合理设计

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1、石灰环形套筒窑筑炉材料的选用和筑炉工艺的合理设计国电英力特宁东煤基化学有限公司检修公司刘宁忠摘要：国电宁夏英力特宁东乙炔项目新建了四座环形套筒窑(600t/d)，筑窑材料的选用及筑窑工艺的合理性，直接影响到窑的使用寿命。关键字：环形套筒窑耐火材料套筒窑(套筒式石灰窑)是一种锻烧活性石灰的先进窑炉，学术上又叫环形套筒竖窑，煅烧的石灰具有产品质量好(石灰活性高)，能耗低，且环保效果好等特点。国电宁夏英力特宁东煤基化学有限公司乙炔项目公司为了确保后序电石生产过程中原料的品质（石灰活性度≥360ml），建造了四座环形套筒窑(600t/d

2、)，计划于2012年8月建成投产。煅烧石灰的环形套筒窑的内部结构尽管简单，但其工况条件比较特殊，如何保证窑体长时间处于高温条件下工作，筑窑材料的合理选用及筑窑工艺的合理设计是决定其寿命的关键因素之一。一、环形套筒窑简介1、环形套筒窑结构乙炔项目中的环形套筒窑竖窑规格：600TPD，竖窑总高：50.8m，竖窑有效高：24.3m，竖窑窑壳外径：Φ9.0m，竖窑窑壳内径：Φ7.9m，内套筒外径：Φ4.8m。如下图所示，环形套筒窑是由窑体钢外壳及耐火内衬(4)和与其同心布置的上、下内套筒(5、6)组成。竖窑设有上、下两层燃烧室(9、10

3、)，均匀错开布置，燃烧室内有耐火内衬，并通过用耐火材料砌筑的拱桥(16)与内套筒相联。序号说明序号说明序号说明1料车11出灰机21循环气体管2布料系统12出灰台22废气管3料位探尺13窑底料仓23换热器4窑壳及耐火内衬14振动出灰机24上环管(驱动空气环管)5上内套筒15循环气体入口PZ预热带6下内套筒16拱桥UB上部逆流煅烧带7上烧嘴平台17内套筒冷却空气导管MB中部逆流煅烧带8下烧嘴平台18下环管(一次风环管)PF下部并流煅烧带9上燃烧室19喷射管CZ冷却带10下燃烧室20烧嘴　　2、环形石灰套筒窑的工况环境石灰石经称量后装

4、入料车(1)内，5t卷扬机将料车提升至环形套筒竖窑窑顶，将料车内的石灰石加入窑顶布料系统(2)，通过旋转布料器进入窑内。在窑顶设一料位探尺(3)显示窑内的料位。布料系统设有密封闸门，它与旋转布料器下部的料钟互锁，可以避免在向窑内加料时外界空气的进入。后物料经过窑内的预热带(PZ)、上部逆流煅烧带(UB)、中部逆流煅烧带(MB)、下部并流煅烧带(PF)和冷却带(CZ)，通过出灰机(11)和出灰台(12)进入窑底料仓(13)，最后由振动出灰机(14)排出窑外，用胶带输送机送至成品仓贮存。套筒石灰竖窑窑体工作过程中为负压操作，要求大修

5、周期为5年，生产能力控制在设计生产能力的60%～110%之间。3、石灰石在窑体内煅烧过程中温度的分布状况：项　目极限值(℃)工作范围(℃)燃烧室13501100~1300循环气体960800~930石灰出料15080~140上拱桥中冷却空气出口管400300~380进换热器的废气800650~750窑顶出口废气250130~180预热后的驱动空气500350~500废气(在10min内)350200~250通过上表我们可以看出，环形套筒窑工作过程中燃烧室部位温度最高，可达到1350℃，冷却带温度最低，可以降到130℃，根据以上条

6、件我们在选择耐火材料及砌筑结构时要引起高度重视，既要保证耐火材料的抗高温性能，又要确保该部位的强度。二、筑炉材料的选用由于活性石灰套筒窑的工作环境是碱性的,故用于筑炉的耐火材料必须抗碱性，且要具备较高的热震稳定性，也就是说，高温下耐火材料不变形，且有一定的强度，因为石灰石在下落煅烧的过程中与之发生碰撞和摩擦，如果材料性能差，很容易损坏炉体砌筑结构，势必影响整体套筒窑的安全性。通过查阅相关资料，碱性耐火材料符合上述要求，目前主要有以下几种：（1）镁碳砖，氧化环境下稳定性差；（2）镁橄榄石，符合上述条件，但是人工成型比较困难，成本高

7、；（3）镁铬尖晶石砖，性能优良，但铬污染环境严重，对人体有伤害；（4）镁铝尖晶砖石，特性：气孔率很低(小于9％)，体积密度达3.22—3.23g/cm3。常温和高温强度很高，荷重软化温度1700一1750℃，抗蠕变能力也很强。抵抗硅酸盐与含铁熔渣能力强。热膨胀系数较低（8.2×10－6/℃），故耐热震性也较好，1300℃水冷循环达6—13次，体积稳定性很好。通过上述几种材料的对比，镁铝尖晶石砖性能优良，完全符合此工况条件下的使用。宁东乙炔项目的环形套筒窑就大量使用此类型的砖。三、筑窑工艺的合理设计1、各种耐火材料的合理搭配耐火材

8、料砌筑窑工艺一般情况分三层：耐磨层、保护层、绝热层。耐磨层：镁铝尖晶砖或者莫来石砖砌筑，需定期检修；保护层：位于耐磨层和绝热层之间，通常使用轻质砖；绝热层：处于耐火衬和窑壳之间，一般使用隔热保温材料，如硅酸钙板、纤维。考虑到600吨/天的单台套筒窑筑完需要137