天鐵8#300 t/d石灰氣燒豎窯改造

盧淑娥

（天津天鐵冶金集團石灰石礦，河北涉縣056404）

天鐵8#300 t/d石灰氣燒豎窯改造

盧淑娥

（天津天鐵冶金集團石灰石礦，河北涉縣056404）

針對天鐵石礦8#300 t/d石灰氣燒豎窯窯殼煅燒帶局部高溫、窯內耐火材料砌體竄氣與竄火、休風率高等現象進行了分析。通過對內煅燒帶燒嘴部位耐火材料進行優化選材、改善砌筑方式等改造措施，將煅燒帶窯殼溫度下降至平均溫度80℃左右，降低了非正常休風率，保障了生產的穩定順行。

石灰；氣燒豎窯；改造

1 引言

天鐵集團8#300 t/d石灰氣燒豎窯于2009年投產，在生產過程中出現了窯殼煅燒帶溫度大幅度上升，平均溫度達到150℃左右，局部高溫點甚至達到近300℃、窯內耐火材料砌體竄氣與竄火、經常休風停窯檢修等問題，以致產量下降，單位產品熱耗上升，設備故障率升高。在停窯冷卻后發現兩排燒嘴之間的窯內襯耐火材料砌體上形成了很多縱向深溝，甚至局部耐火材料脫落現象嚴重。對此分析后，認為煅燒帶燒嘴部位耐火材料選材及砌筑方式是造成窯殼溫度上升的主要原因，為此決定停窯大修改造。通過煅燒帶燒嘴部位耐火材料優化選材和改善砌筑方式等，實現了煅燒帶窯殼溫度下降至平均溫度80℃左右，降低了非正常休風率，保障了生產穩定順行。

2 300 t/d石灰氣燒豎窯主要工藝參數

300 t/d石灰氣燒豎窯采用矩形窯型斷面結構，窯膛內部沿高度方向自上而下分為儲料帶、預熱帶、煅燒帶和冷卻帶；在豎窯的矩形斷面上，34個煤氣燒嘴沿斷面的長邊方向分兩排彼此平行設置，均勻分布，上排9個燒嘴，燒嘴中心設置在19．846 m處，下排8個燒嘴，燒嘴中心設置在19．166 m；短邊的長度可以滿足燒嘴火焰穿透深度的要求，每支燒嘴承擔一定的矩形區域，使窯內同一斷面上的溫度分布均勻，可實現物料均勻煅燒；燒嘴安裝在煅燒帶的下端，采用兩側對噴，上下兩排交錯的方式設置，既滿足了物料在煅燒帶的分解時間，又滿足了燃料在煅燒帶的均勻擴散燃燒時間，使窯內溫度分布均勻，避免了溫度過于集中造成物料過燒；窯內襯采用輕型薄壁結構，既可延長窯的使用壽命，又減少了窯體的散熱損失。主要工藝參數見表1。

3 現象及原因分析

3．1 故障現象

用紅外線測溫儀測量8#石灰氣燒豎窯窯殼溫度，根據記錄數據顯示煅燒帶月平均溫度從70℃左右逐漸上升到150℃左右，局部高溫點甚至達到近300℃，此情況下觀察窯皮呈現“發紅”，且在煅燒帶燒嘴部位發生了竄氣與竄火。停窯冷卻后發現兩排燒嘴之間的窯內襯耐火材料砌體上形成很多縱向深溝，甚至局部耐火材料脫落嚴重。

3．2 原因分析

在氣燒豎窯的煅燒過程中，物料由上向下運動，而熱氣流由下向上運行，高溫煙氣經引風機排出窯外，長時間的物料磨損和高溫煙氣沖刷，使窯內耐火材料砌體工作環境極其惡劣。特別是在燃料和助燃空氣進入窯內時，窯膛內堆積緊密的料層阻礙了氣體的進入，為了讓窯內物料全部受到高溫預熱和煅燒，使燃料進行有效和充分燃燒，并使燃料燃燒后高溫煙氣的熱量傳遞到窯內的每個角落，物料和高溫煙氣進行充分的熱交換，以煅燒出高質量的活性石灰。要求提高入窯燃料和助燃空氣的壓力，使其具有較強的穿透力，而在這種壓力作用下，窯內的物料和耐火材料砌體均要承受巨大的壓力，極容易在窯內耐火材料砌體的縫隙空點發生竄氣、竄火，進而導致整個窯內耐火材料砌體竄氣、透火、變形、剝落，窯殼溫度上升，造成停窯停產。經過綜合分析，砌筑在煅燒帶的耐火材料必須具備耐火度高、耐磨性能好、耐腐蝕性好、抗壓強度高、抗熱震性好等性能，最為關鍵的是耐火材料砌體必須具備較高的整體密實度。

結合記錄生產數據和停窯休風時觀察現象得出結論：（1）煅燒帶燒嘴部位砌筑時用巖棉繩填塞在燒嘴磚和燒嘴之間，而巖棉繩耐火度僅1 000℃左右，在煅燒帶達1 200℃的高溫下燒損，形成了縫隙空點；（2）工作層用高鋁磚砌筑，永久層用輕質黏土磚砌筑，磚層之間存在縫隙空點；（3）安裝熱電偶的異型磚中間也用巖棉繩填塞，巖棉繩被燒損后也形成了縫隙空點；（4）傳統的烘窯方式溫度上升不易控制，烘窯后窯內襯耐火材料砌體整體質量不能保證。因此，對煅燒帶燒嘴部位耐火材料進行改造，優化選材和改善砌筑方式，以滿足煅燒要求。

3．3 改造方案

表1 300 t/d石灰氣燒豎窯主要工藝參數

8#氣燒豎窯大修時，針對煅燒帶耐火材料選材和砌筑方式以及烘窯方式進行了改造，將新建時設計的煅燒帶耐火材料選材和砌筑方式與大修改造后的耐火材料選材和砌筑方式進行了對比，見表2。烘窯方式由新建時的傳統木材加焦炭的點火烘窯方式改為純焦爐煤氣空膛烘窯方式。

表2 改造前后耐火材料選材與砌筑方式對比表

3．4 改造措施

3．4．1 耐火材料改造

耐火材料改造中煅燒帶永久層澆注料總體澆筑高度達4．24 m，澆筑時先鋪設模板然后進行澆筑，邊澆筑邊振動密實，確保澆注料內沒有氣泡與孔洞，根據澆注料的膨脹系數留設膨脹縫，且澆注料膨脹縫不可與磚的膨脹縫相通。工作層高鋁磚在砌筑時嚴格控制耐火泥漿的粘結時間、添加劑用量和水的用量；每塊磚的磚縫不論是平縫還是立縫都控制在2 mm以內，特別是加工磚與鎖口磚，不得使用加工寬度小于1/2或厚度小于2/3的磚，且耐火磚進行錯縫砌筑，耐火磚的磚縫根據磚的膨脹系數進行留設，不可上下對縫，需避開受力位置；砌體要確保平整和垂直，砌筑時進行拉線，用水平尺和靠尺檢查砌體表面的平整度，用控制樣板檢查垂直度，嚴格控制表面平整誤差和垂直誤差。燒嘴磚和安裝熱電偶的異型磚均用輕質澆注料直接澆筑，提高了窯內襯耐火材料砌體的整體密實度，確保滿足煅燒要求。

3．4．2 烘窯方式改造

改造后采用了純焦爐煤氣空膛烘窯的方法：開始采用純焦爐煤氣空膛烘窯，在煅燒帶窯墻溫度達350℃后保溫24 h，然后加料至燒嘴部位，繼續用純焦爐煤氣烘窯，觀察窯內物料變化，在石灰石原料呈暗紅色時撤臨時焦爐煤氣燒嘴，用高爐煤氣烘窯，此時煅燒帶窯墻溫度達700℃左右，然后根據窯內物料和溫度變化情況逐漸增加煤氣量，連續加料，并根據窯內物料料位情況開始間隔出料，直至正常生產。

烘窯過程中經常上窯觀察物料料位情況、燒嘴火焰燃燒狀態，根據煤氣量的變化及時調整一、二次風配比和出料次數；同時勤觀察廢氣溫度，以分析窯內物料和熱氣流之間的熱交換狀態，從而調整加料和出料次數，使熱交換處于平衡狀態，使耐火材料砌體的溫度均勻上升，結構更加穩定。采用這種烘窯方式縮短了烘窯時間，耐火材料砌體的溫度均勻上升，烘窯質量較好，為延長窯內耐火材料砌體使用壽命奠定了良好的基礎。

4 改造效果

改造完成后，工作層的耐火磚磚縫與隔熱層不能連通，燒嘴磚和異型磚因取消填塞巖棉繩改用隔熱輕質耐火澆注料澆筑密實沒有了縫隙，消除了在高溫高壓下竄火與透火的可能性，也在極大程度上降低了窯內耐材砌體變形的可能性，整個窯內耐火材料砌體具有較好的砌筑質量，砌體的強度、密實度、抗熱震性都能確保實現煅燒工藝要求。8#石灰氣燒豎窯大修改造完成投產以來，沒有產生窯殼高溫點現象，沒有發生結瘤停窯停產事故，生產穩定順行。

投產以來，窯殼（煅燒帶）平均溫度在80℃左右，下降幅度近50%。窯殼溫度降低，減少了對窯體附屬設施的高溫炙烤，保障了設備的正常運行。且由于窯殼溫度降低，減少了熱量損失，窯膛內可有效利用熱量增加，熱量利用率提高，噸灰消耗煤氣量顯著下降。

5 結束語

改造完成后，8#石灰氣燒豎窯的主體設備和附屬設備運行正常，窯內耐火材料砌體沒有變形與損壞，滿足了煅燒工藝的要求，也積累了大量的生產實踐經驗，各項經濟技術指標達到了使用與考核要求；同時，減少了設備更換率，降低了設備維護及維修費用，降低了工人工作強度；且此次煅燒帶燒嘴部位耐材改造方案在同期建設的10#、6#、9#石灰氣燒豎窯大修以及150 t/d氣燒豎窯的5#石灰氣燒豎窯大修中得到了推廣應用，均產生了良好的效果。

全國冶金科技活動周暨“全國冶金科技成果展覽”在天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司開幕

2014年5月27日，由中國金屬學會主辦、天津市金屬學會協辦、天津冶金集團有限公司及天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司承辦的“2014年全國冶金科技活動周“開幕式暨”全國冶金科技成果展覽”在天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司隆重召開。中國金屬學會常務副理事長王天義、中國工程院院士、中國金屬學會材料深度加工分會名譽主任委員王一德、中國金屬學會顧問、原攀鋼董事長洪及鄙、天津市科學技術協會副主席白景美、中國金屬學會材料深加工分會名譽副主任、軋鋼分會秘書長陳其安教授、中國金屬學會金屬材料深度加工分會主任委員、高效軋制國家工程研究中心唐荻教授；天津市冶金集團有限公司副總經理劉喆、天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司黨委書記隋建平、中國金屬學會、天津市科協領導及來自全國各地的鋼材深加工領域的專家學者和職工代表共200余人參加了開幕式活動?？萍贾芑顒悠陂g，通過舉辦技術咨詢、培訓、講座等方式，邀請院士、行業知名專家深入鋼鐵企業普及前沿、先進的冶金科學技術知識，滿足服務企業一線的要求；通過舉辦大型冶金科普展覽，集中展出來自全國二十余家重點鋼鐵企業、高等院校、設計與研究院的冶金技術創新成果，激發企業科技工作者對科技創新的熱情，為促進鋼鐵行業轉型升級，引導公眾理解、支持和參與鋼鐵行業科技創新活動起到了非常積極的作用。

（2014-05-28天津市金屬學會供稿）

Modification of Tiantie 300 t/d Gas Fired Lime Kiln 8

LU Shue
(Lime Stone Mines,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province 056404,China)

Analysis is made on the problems of local high temperature at burning zone shell,gas leakage and flame over of refractory castable inside the kiln and high shutdown rate at 300 t/d Gas Fired Lime Kiln 8 of Tiantie Lime Stone Mines．Measures of optimizing refractory selection and improving masonry method at the burner position of burning zone were taken to lower shell temperature at burning zone to about average 80℃, reduce abnormal shutdown rate and ensure the stable running of production．

lime;gas fired kiln;modification

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．03．016

2014-01-04

2014-01-27

盧淑娥（1981—），女，工程師，主要從事煅燒冶金石灰技術管理工作。