套筒石灰窑耐火材料设计论文

套筒石灰窑耐火材料设计论文

摘要：目前就是针对套筒石灰窑设计工艺的研究处在消化吸收及创新阶段伴随着生产过程中各种问题的不断出现，同时也需要我们进一步提高和改善设计水平去解决套筒窑生产过程中的各种问题。

前言

经过不断的研究和改进，套筒窑耐火材料设计及延长窑体使用寿命有重要的指导意义。套筒石灰窑工艺的先进性和节能环保等特点完全符合国家相关政策及法规的要求因此在国内发展已经相当成熟和普遍。

1 套筒窑的概述

套筒石灰窑较多优点而在世界上得以广泛应用，也取得了巨大的经济效益和社会效益。可是一开始的耐材设计在以往的生产过程及问题上也有一下的表现：

（1）套筒窑燃烧室区域炉壳经常出现红热掉油漆现象影响窑体质量及外观；

（2）燃烧室下半环掉砖现象影响生产；

（3）内套筒底部挂砖经常脱落大大缩短窑炉寿命这些套筒窑生产过程中常常出现的状况跟其原始的内衬设计有很大关系，T面就套筒窑出现的问题或故障展开分析，从而找出相应最佳的设计方案并展望预期效果。

2 套筒石灰窑的技术特性

生产能力：石家庄奋进科技有限公司提供150t/d，300t/d，

500t/d，600t/d规格环形套筒窑的设计和制造，生产能力可以在一定范围内调节，均能够实现稳定生产，不影响质量和消耗指标。

燃料种类：该窑可以采用天然气、焦炉煤气、电石炉尾气、燃料油等作为燃料。

石灰产品：C02残余量可做到不高于2%（24小时平均值），活性度大于360ml（4N，HCL法十分钟）。

石灰石粒度：20～100mm，粒度范围比1：3。热耗：最大限度的使用热能，冷却石灰和内套筒的热空气以及燃烧产生的部分烟气通过引射器送入煅烧带循环，在正常工作和公称产量条件下，成品灰的热耗不高于930kcal/kg。

煅烧方式：逆流煅烧与并流煅烧相结合，不会使石灰过烧，又能够保证石灰的充分分解，使石灰的活性度大大提高。

作业率高：每年可以连续操作48周。

3 结构特点及工艺说明

内筒与外筒同心布置，形成一个环形空间，石灰石就在该环形区域内煅烧。窑体自上而下分为预热带，逆流煅烧带，并流煅烧带和冷却带。

（1）上内套筒下进气口至套筒窑上部废气出口为预热带，煅烧后的废气有70%经过预热带预热石料。

（2）石灰石在套筒窑内煅烧的一个显著特点是逆流煅烧和并流煅烧同时进行。套筒窑外壳上分布的两层燃烧室将窑体分成两个逆流操作的煅烧带和一个并流操作的煅烧带。

（3）上燃烧室为不完全燃烧助燃空气供给不足，只有50%左右。在废气引风机的作用下，不完全燃烧烟气进入上部料层与来自下方含过剩空气的气流相遇，使不完全燃烧产物得到完全燃烧。这个区域即为上部煅烧带。在此区域内其气流方向与物料流动方向相反，逆流煅烧时，石灰石处于分解初期需要吸收大量热量.所以一般不会产生过烧现象。

（4）下部燃烧室为完全燃烧，下燃烧室燃烧产生的高温烟气分成两股：一股经中部煅烧带、上部煅烧带流向窑顶与来自上燃烧室的不完全燃烧气体相遇：另一股气流在下燃烧室喷射器的作用下往下走，形成并流煅烧带。并流煅烧是套筒窑整个煅烧工艺的关键，石灰最终在这个区域内烧成。高温烟气经料层煅烧石灰，然后从下内筒底部均布的循环气体入口处进入下内筒：冷却空气从底部吸入窑内，被高温石灰预热后与高温烟气一起从下内筒入口处进入下内筒内。两股气流混合后称为循环气体，温度一般为800—900℃。循环气体经下内筒入口→下内筒顶部斗喷射器→下燃烧室料层→下内筒入口，如此循环往复。

内套筒分上下两个，上内筒悬挂在窑的顶部，下内筒位于整个竖窑的中下部位。上下内筒均为锅炉钢板卷制，共有两层，两层之间形成环隙，环隙内通空气强制冷却，内筒的内外两侧均砌耐火材料，耐火材料主要是镁铝尖晶石砖、高纯莫来石、高铝砖、粘土砖、高密度粘土砖等，根据砌筑部位的工作条件的不同分别选用。

在并流煅烧区.随着物料向下流动，石灰石表面逐渐形成了CaO

外壳，其吸热性也变差，但恰好此时较贫化的燃料和空气发生接触燃烧。热量供给较温和，因此不会使CaO外壳过烧，又能使生芯继续分解。

通过以上设计，窑内压力、气流及温度在环形截面及整个石灰石料层中得到了均衡分布，保证了石灰石焙烧的均匀性，提高了产品的质量，同时降低了产品单耗，与传统石灰窑相比，设备对原料的适应性也更强。

4 套筒窑常见问题分析及改进

4.1套筒窑燃烧室区域炉壳经常出现红热问题

套筒石灰窑在投产初期三个月内大多数套筒窑燃烧室筒体上半圆及周边炉壳区域开始就慢的出现高温妒壳发红等现象不仅影响了窑整体外观形象而且使得窑体的热损失进一步提高。对套筒窑的生产和维护也带来了一定程度的影响。

（1）原因分析

由于该部位耐材内衬设计均为小砖，客观上造成砖小缝多施工控制困难的特点二同时在环形区域隔热砖型设计上没有设计“刀口砖”而是沿用传统的方砖，导致施工过程中三角缝较大；再加上炉壳区域没有设计喷涂层，这些因素共同作用导致耐材受热膨胀后部分缝隙膨胀后造成串风发红现象。

（2）改进方案

a.燃烧室高温炉壳区域增加一层喷涂，喷涂区域约87m2喷涂厚度为60mm紧靠喷涂层砌筑一环111～厚的轻质粘土砖WS（8）.替换原有

的25mm硅钙板和142mm的轻质粘土砖W10保证喷涂区域和炉壳其他砌筑区域墙体厚度相同。

b.燃烧室筒体的上半环改为65mm的轻质喷涂料（约59m2）潜换原设计的64～厚轻质粘土砖N2（SA）其余各层不变。

c.将燃烧室筒体内原设计的方砖（粘土隔热砖N2规格124*64*250改为刀口形状65*129/118*250），以避免大三角缝的出现。

（3）改进流程及效果（见图1）

4.2燃烧室靠窑内的洞口下蜜环容易掉砖问题

燃烧室下半环掉砖现象影响生产燃烧室靠窑内的洞口处工作层WZ和W3的镁铝尖晶石砖位置，下半环如按图纸砌筑，最长需挑出砌体面59mm的距离由于250mm长的砖错峰砌筑后长度半块为125mm，再挑出59mm后，在燃烧室内的最短长度只有66mm。在砌筑时经常出现掉落现象在，正常生产中也出现掉落的现象，影响窑体的整体质量和寿命。（见图2）

（1）原因的分析

原来WZ，W3砖型在长度有所不够，导致悬挑部分相对于整砖长度过长容易脱落。

（2）改进的方案

将易掉砖区域的砖型加长长度从250～调整为375mm。从而保证错缝半砖大部分位于燃烧室内部有效防止砌体不稳固的现象。效果见图3。

4.3内套筒底部挂砖经常脱落问题