C系列耐火砖的性能及应用探讨.docx
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1、本文介绍了水泥熟料生产方式及耐火砖的使用情况,针对以前窑内使用的VDZB型标准系列砖和ISO3砖进行了分析,介绍了C系列耐火砖的性能及应用情况。实践表明,C系列耐火砖更适应目前国内大直径窑,既可避免砌筑施工中的问题,又可以提高窑衬牢固性,减少掉砖红窑事故,满足我国水泥工业窑径大型化及煨烧工业废物的需求。水泥回转窑煨烧熟料时,窑内必须配置耐火砖,砖的形状尺寸标准涉及砖的制造、设计、选型计算、砌筑质量和进度、生产运行工况、耐火砖使用周期、砖耗、窑运转率和产量、熟料及水泥产品质量、仓储数量和生产成本,耐火砖形状尺寸标准是所有回转窑耐火砖标准中涉及面最广、最基础、最为关键的标准。多年来,国内技术人员重
2、视耐火砖的抗热、热化学、热机械性能,也就是砖的化学组成、颗粒级配、体积密度、显气孔率、耐压强度、线性热膨胀、热震稳定性、热导率等物理、化学性能,而对耐火砖的形状尺寸精度,总认为将国外回转窑上使用的耐火砖外形尺寸标准转化为国标和行标就可以了,忽略了水泥窑运行过程中,耐火砖损坏不仅与砖的性能有关,也与砖的外形尺寸和精度以及砌筑等因素有关。在水泥生产过程中,只要出现掉砖红窑事故,必须停窑维修,影响生产,这个问题随着窑径增大、水泥窑馔烧工业废物而越来越严重,行业开始重视砖形尺寸标准对水泥窑运行的影响。耐火砖的形状尺寸标准是随窑的生产方式及窑内耐火砖所需材质的变化而变化的,本文主要介绍耐火砖标准的变化和
3、C系列耐火砖的性能及应用情况。1水泥熟料生产方式和耐火砖标准的变化1.1 传统干法、湿法窑早期的传统干法、湿法窑产能低、热耗高、窑径小、烧成温度较低,窑内耐火砖材质主要为高铝质、黏土质。砖型尺寸随窑径尺寸变化而变化,-台窑配置一种或多种形状耐火砖。至20世纪60年代,窑的产能增加,湿法窑窑径增大至7.6m,干法窑窑径接近中6.0m。高温部位出现碱性砖,低温部位则配置高铝质砖和黏土质耐火砖,但砖型尺寸仍然是一台窑使用一种或多种形状耐火砖。1.2 预热器窑20世纪50年代初出现的预热器窑,窑径一般在3m以上。历经10年的努力,生产技术逐步成熟,窑径逐年增大,60年代窑径增至4m以上,投入数量逐年增
4、加。预热器窑的热耗低,窑产量高,由于窑尾有预热器,原燃料中的碱氯硫在系统内循环,造成堵塞,腐蚀耐火砖,为此在窑尾设置耐碱砖。20世纪60年代是湿法、传统干法和预热器窑共存的年代,不同生产方式且不同窑径的回转窑配置不同形状耐火砖。给生产制造和砌筑带来不便,为使砖型统一、便于生产,德国水泥工厂生产协会结合该国以预热器窑为主的生产方式,制定了用于窑头高温部位碱性砖的VDZB型标准系列砖,窑尾低温部位耐碱砖用VDZA型系列砖。水泥工业从此走上砖型统一的年代。VDZB和VDZA型标准系列砖均为等中间尺寸(见图1),B型尺寸为71.5mm,A型尺寸为100mm。且同一窑径的耐火砖高度和长度相同,两种砖的体
5、积比为100:71.5,接近1.4o此砖型的优点是砖的大端和小端尺寸整数多、等体积、等重量,便于砖体设计、计算、生产制造和施工,缺点是大小端尺寸与兀值无关,施工时必须用锁缝砖,影响施工进度。VDZB型砖的体积设计依据是容重2.93.0kgdm3窑头用碱性砖,而A型砖的体积设计依据是容重2.02.1kgdm3窑尾用耐碱砖。两种砖型使用的材质容重的比值接近1.4,因而同一窑径使用同一高度的A型砖和B型砖的重量接近,便于工人砌筑。B型A型图1VDZB型和VDZA型系歹Ji13预分解窑20世70年代出现的预分解窑,使熟料产量成倍增加,技术逐步成熟,至80年代已成为世界水泥市场的主流。预分解窑生产过程中
6、,碱、氯、硫化合物在窑内循环加重,对耐火砖的化学侵蚀也加重,一些抗化学侵蚀性能较好、容重较重些的铝硅质耐碱砖开始用于窑内。VDZA型砖因与兀值无关,再加上砖的体积偏大,重量偏重,砌筑十分不便,人们期望用体积较小、砌筑方便的砖型来取代。窑头虽产量成倍增加,但煨烧温度变化不大,仍然可以使用VDZB系列砖。ISO3i(见图2)的大端尺寸均为103mm,接近3的数值,被称为兀/3io系列砖的平均体积较VDZA型小约10%,正适合当时的生产条件,抗碱氯硫侵蚀性能好,容重为2.22.3kgdm3,满足铝硅质耐火砖的需求,再加上大端尺寸与兀值结合,砌筑方便,很快就取代了VDZA型砖。形成窑前高温部位用VDZ
7、B型,低温部位用ISO3型砖的格局,一直沿用至今。图2ISO3型系列砖2我国水泥工业技术进展和耐火砖标准应用情况20世纪80年代,我国水泥工业预分解窑技术快速发展,为向国际先进技术学习,我国水泥工业回转窑用耐火砖形状尺寸的行标、国标和国际标准一致,但砖的尺寸精度受制造装备影响,仍有一定差距,影响耐火砖的砌筑和运行周期。20世纪90年代以来,水泥预分解窑生产技术出现了两个变化。窑的产能越来越高,直径越来越大,产量从20003000td逐步增至800010000td,窑径从4m增至6m。另一个变化是水泥窑的功能逐步转为消纳废物和生活垃圾,大幅增加了碱氯硫等有害化合物在窑内的富集循环,腐蚀窑内过渡带
8、后的耐火砖,使其使用周期大幅缩短,为此一些容重高达2.52.7kgdm3的抗化学侵蚀的铝硅质耐火砖大量用于窑内。而ISo3砖体积偏大,单砖偏重,工人施工时易出现疲劳,影响施工质量,对现有VDZB型和IS03砖形的形状尺寸、制造精度、砌筑和运行中存在问题进行分析从而进行优化。我国水泥行业有识之士提出了C型系列耐火砖(见图3)标准。图3C型系列耐火砖3 VDZBIS03C系列砖对比(1) VDZB系列砖缺点是砖体积和部分砖的锥角小,砖体内砖缝多,在直径较大的窑上,运行中易掉砖红窑,且B型砖大端尺寸与兀值无关,施工时必须用锁缝砖,影响施工进度。(2) ISojr/3系列砖是按早期预分解窑煨烧常规燃料
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