麥爾茲并流式石灰窯懸掛缸的設計及應用

杜宗斌，蔣鵬(邯鄲鋼鐵集團有限責任公司礦業分公司，河北 邯鄲 056000)

0 引言

麥爾茲窯是以天然氣、煤氣、燃油、煤粉為燃料，能夠將石灰石、菱鎂礦、白云石等礦物質進行煅燒的輕燒窯，其主要特點為節約能源和流體蓄熱。麥爾茲窯第一座窯建造于1957年。目前我國已從麥爾茲歐芬堡公司引入數十座麥爾茲窯，均保持了良好的運營狀況。我公司于2005年引入第一座牛腿式麥爾茲窯，截至目前共引進兩座牛腿式500 t/d及兩座懸掛港式600 t/d麥爾茲窯，每天產量達到2 200 t。在實際生產中，麥爾茲窯普遍存在制品未能達到燒結溫度、過火、高爐結瘤、偏窯、煅燒帶移動、噴槍出現故障、懸掛缸式窯型的缸發生掉落和相連部位漏氣等問題，需要對麥爾茲窯關鍵設備不斷改進，實現有效降低故障率，以保證生產順利進行[1]。

1 技術發展

麥爾茲并流式石灰窯技術發展經歷如下階段：

(1)采用麥爾茲并流蓄熱式圓形窯的懸掛構造，適合于每天產量600 t及其之上的石灰窯；懸掛式缸應用耐火澆注料，最大限度地減少了施工耗用時間和維修時間，降低了成本；(2)對上料技術進行完善，使其生產量增大；(3)運用專一上料技能，增加石灰石應用程度，減少浪費；(4)并流蓄熱式石灰窯最新達成燃燒體系的專利技術，能夠應用低熱值燃氣或者氣體和固體燃料混合的雙燃料體系；(5)麥爾茲窯規模向大型化發展，現如今懸掛式窯每天產量最多達到800 t，2007年巴西成功建造一座800 t/d的石灰窯，延用至今；(6)研制出完成能夠煅燒10～40 mm小密度石灰石材料的石灰窯，能夠合理運用現有的物資[2]。

2 懸掛缸的結構特點

麥爾茲石灰窯懸掛缸是由耐火澆注料和鎂磚構成。在制作石灰窯的進程中，懸掛缸部分經常受到石灰石的碰撞，很容易壞。因此，在制作這一部分時，應該先對耐火澆注料加工，隨后在制作好的澆注料表層上面鋪上鎂磚。在制作澆注料時應先用水進行稀釋，這當中存在許多游離水。在之后烘爐時，游離水將和鎂磚融合，發生反應，致使鎂磚破裂、發揮不到作用。這個部分成為石灰窯里面極為薄弱的地方，應該經常進行檢查才可以保持石灰石生產不出現問題。為了防止這種狀況產生，在砌鎂磚之前，把澆注料里面的游離水稀釋掉，才可以保障之后的烘爐期間減少水分對鎂磚的侵害，最大限度地達到生產的需求。

3 存在的問題

懸掛鋼窯型的懸掛鋼澆注料掉落。我國的懸掛缸式麥爾茲窯普遍均存在澆注料掉落的狀況，對這個問題進行剖析，發現關鍵因素有兩方面，一方面為策劃或施工原因，就是澆筑方式、選取的材料形成的掉落；另一方面，相比牛腿式窯型，此類型的窯型需要的技術水準較高。總體來說，懸掛缸式麥爾茲窯由于通風較好，和牛腿式窯型的相比更容易控制。

懸掛缸澆注料掉落的防治或處理方案有：增加澆注料的數量，使每塊澆注料承受的作用力減少；將澆注料替換為更適合的材料；增加通風裝置使通道及懸掛缸內氣溫降低。麥爾茲窯原窯頂增添材料技術步驟為：窯頂使用工具稱量，運用可逆皮帶機，旋轉式料斗，最后是蓄熱膛。在這個流程里面，因為可逆皮帶的長度為5 mm，容易發生破損、偏移，致使經常性停窯，因此這里為加料步驟中的關鍵故障因素，對于石灰窯的生產會有不利因素。麥爾茲石灰窯最開始的設計樣式為運用66根金屬軟管將煤氣噴槍進行銜接，在實際應用時金屬軟管使用年限不長，少數軟管在一個月左右就會發生煤氣外漏情況，導致停窯更改，不僅僅生產進度減慢，還使器械的維護成本增加[3]。

4 麥爾茲并流式石灰窯懸掛缸的設計及應用

4.1 麥爾茲石灰窯的設計特點

(1)雙膛石灰窯的策劃理念完成了蓄熱體系和并流加熱的相互融合，石灰石和燃燒氣體在煅燒帶里同時運動，燃燒氣體在預熱過程中蓄熱，加快熱效率；(2)換向裝置：燃燒窯膛和蓄熱窯膛中間的調換需要配備原、燃料，協助燃燒空氣和廢氣轉換裝置；運用閥門進行燃料之間的轉換，運用液壓裝置操控雙向閘板進行燃燒空氣和廢氣之間的變換；(3)麥爾茲石灰窯不只可以燃燒顆粒度為30～80 mm的石灰，還可以燃燒25～90 mm的石灰，石灰石種類齊全；(4)麥爾茲石灰窯能夠運用低熱值煤氣，其所耗用的熱能和排放的廢氣在全部窯型中即為最少的；(5)最新策劃的懸掛耐火材料圓筒可以將通道里的臟物清除完畢；(6)懸掛缸耐火材料圓筒總容量比其他的小20%或30%；(7)其電氣自動化裝置應該和世界上相同窯型的創新標準形成一致[4]。

4.2 懸掛缸澆注料砌筑

R4S型麥爾茲石灰窯的關鍵構成要素即為懸掛缸，處于石灰窯里煅燒帶附近，其別致的架構可以高效保障環形通道里氣體的流動，防止產生原始石灰窯通道里灰塵難以清潔的問題。在工作時，應該先把錨固筋焊到懸掛缸底下，將模具裝上以后，隨后使用澆注料對模具澆注。15塊澆注料相互銜接形成一個圓形構成了一個窯筒懸掛缸底部，全部工作層耐火磚的分量均需要懸掛缸的架構來維持。懸掛缸耐火澆注料需要在1 000 ℃的溫度下開展，因為石料在運動時持續碰撞澆注料表層，所以需要澆注料一定要具備耐高壓、耐磨損的特征和具備保持穩定的特性，并且需要具備一定的堅硬程度，才可以達到石灰窯在超高溫度下耐高溫、耐磨損的特性。以前的設計因為剛玉澆注料具有很強的導熱性能，導致錨固件容易發生破損，從而出現2008年12月麥爾茲石灰窯窯懸掛缸澆注料接踵發生掉落情況，出現不能繼續生產，致使爐窯需要停產維修。在新的設計理念里，運用我國生產的錨固筋和高鋁質錨固磚相互融合的方法，將懸掛缸底部實行改造，錨固磚運用卡槽使其牢固。在工作過程中，運用導熱程度小于剛玉澆注料的莫來石鋼纖維澆注料完成砌體工程。自從2009年2月開始運行，截至到目前依然未出現懸掛缸澆注料掉落情況，并且懸掛缸通道溫度適當，窯爐一直正常運轉。

4.3 傳感器的設置

按照策劃方案的計劃尺寸研制同時安裝好模具，依照方案需求開始澆注料的工作，同時依照直角進行劃分，使每一個懸掛缸上能安裝四個溫度感應器，用它來檢查烘烤過程中懸掛缸澆注料里面的溫度。模板拆除以后把烘爐放到澆注料下面，其間距應該為250 mm，放穩當之后連接電路，通過絕熱材料把澆注料封鎖。同時在懸掛缸和通道銜接區域安裝一個溫度感應器，用來勘測澆注料外面溫度高低。進行澆注料里外溫度的高度，能夠完成里外溫度差異的抑制[5]。

4.4 組對及焊接

(1)筒板依照設計圖編號進行安裝，安裝需要用到鋼尺、線、鋼絲勘察銜接筒體的高度和形狀，使其和設計圖一致。同時在勘察無誤后在上風口、下風口對應位置安裝米字形支架，來保證其精準度。(2)筒體安裝之后即為冷卻氣體通道的組裝，其安裝步驟必須準確無誤，來保障各個腔室互不相通。如若安裝步驟出現問題，即使外面看不出有何問題，但是有些區域無法銜接，會出現腔室和腔室存在氣流，形成部分腔室氣流短路，沒有辦法達成規定冷卻成果，致使懸掛缸部分氣溫較高，使用年限減少。(3)下風口組對。下風口結構特殊，組隊難度大，應該按照順序對底板、隔板和里外架構進行組裝，按照設計圖勘查下風口的立體尺寸，嚴控架構之間的縫隙和差異。勘查結束未出現問題之后才能開展焊接，里面焊接完畢后再蓋上板子。里面蓋板應該為45°，同時在恰當區域完成焊接工程。特別需要強調的是，這個位置焊接應采用100%超聲波探傷，所以應該用氬弧焊打底技術。(4)上風口組對，依照底板、外側板、中隔板、上蓋板的步驟開展工作，同時在組對過程中將焊接工程做完，若步驟錯誤一定會出現遺漏。上下風口能夠使架構更加牢固，對懸掛缸立體精確度起著關鍵作用。所以，組對時應該仔細勘查恰當的尺寸，并且側重于焊接品質，增大步驟的檢測。(5)最后一步即為筒體內風道的焊接，最好使用小電流、對稱焊接。因為懸掛缸焊接結束之后剛性加大，如若形狀不圓將不易改變，所以在焊接時應該對它的形狀及時記錄，通過改變焊接步驟和采用別的方案保障精準度。(6)筒體焊接結束之后，將全部焊接縫隙開始涂色，檢驗縫隙處的品質。施工完畢以后，將支柱拆除，對懸掛缸的尺寸勘查，例如缸的圓度、高度等[6]。

5 結語

麥爾茲石灰窯在運用過程中，其低能耗、高產能的技術優勢得到了充分的驗證。在不斷積累操作經驗的基礎上，摸索出了一套成熟的操作法，對進一步提高產能和穩定質量起到了重要作用。同時，通過對麥爾茲窯關鍵設備不斷的改進，有效降低了故障率，為保證生產順利進行奠定了良好的基礎。