天铁8#300 t/d石灰气烧竖窑改造

卢淑娥

（天津天铁冶金集团石灰石矿，河北涉县056404）

天铁8#300 t/d石灰气烧竖窑改造

卢淑娥

（天津天铁冶金集团石灰石矿，河北涉县056404）

针对天铁石矿8#300 t/d石灰气烧竖窑窑壳煅烧带局部高温、窑内耐火材料砌体窜气与窜火、休风率高等现象进行了分析。通过对内煅烧带烧嘴部位耐火材料进行优化选材、改善砌筑方式等改造措施，将煅烧带窑壳温度下降至平均温度80℃左右，降低了非正常休风率，保障了生产的稳定顺行。

石灰；气烧竖窑；改造

1 引言

天铁集团8#300 t/d石灰气烧竖窑于2009年投产，在生产过程中出现了窑壳煅烧带温度大幅度上升，平均温度达到150℃左右，局部高温点甚至达到近300℃、窑内耐火材料砌体窜气与窜火、经常休风停窑检修等问题，以致产量下降，单位产品热耗上升，设备故障率升高。在停窑冷却后发现两排烧嘴之间的窑内衬耐火材料砌体上形成了很多纵向深沟，甚至局部耐火材料脱落现象严重。对此分析后，认为煅烧带烧嘴部位耐火材料选材及砌筑方式是造成窑壳温度上升的主要原因，为此决定停窑大修改造。通过煅烧带烧嘴部位耐火材料优化选材和改善砌筑方式等，实现了煅烧带窑壳温度下降至平均温度80℃左右，降低了非正常休风率，保障了生产稳定顺行。

2 300 t/d石灰气烧竖窑主要工艺参数

300 t/d石灰气烧竖窑采用矩形窑型断面结构，窑膛内部沿高度方向自上而下分为储料带、预热带、煅烧带和冷却带；在竖窑的矩形断面上，34个煤气烧嘴沿断面的长边方向分两排彼此平行设置，均匀分布，上排9个烧嘴，烧嘴中心设置在19．846 m处，下排8个烧嘴，烧嘴中心设置在19．166 m；短边的长度可以满足烧嘴火焰穿透深度的要求，每支烧嘴承担一定的矩形区域，使窑内同一断面上的温度分布均匀，可实现物料均匀煅烧；烧嘴安装在煅烧带的下端，采用两侧对喷，上下两排交错的方式设置，既满足了物料在煅烧带的分解时间，又满足了燃料在煅烧带的均匀扩散燃烧时间，使窑内温度分布均匀，避免了温度过于集中造成物料过烧；窑内衬采用轻型薄壁结构，既可延长窑的使用寿命，又减少了窑体的散热损失。主要工艺参数见表1。

3 现象及原因分析

3．1 故障现象

用红外线测温仪测量8#石灰气烧竖窑窑壳温度，根据记录数据显示煅烧带月平均温度从70℃左右逐渐上升到150℃左右，局部高温点甚至达到近300℃，此情况下观察窑皮呈现“发红”，且在煅烧带烧嘴部位发生了窜气与窜火。停窑冷却后发现两排烧嘴之间的窑内衬耐火材料砌体上形成很多纵向深沟，甚至局部耐火材料脱落严重。

3．2 原因分析

在气烧竖窑的煅烧过程中，物料由上向下运动，而热气流由下向上运行，高温烟气经引风机排出窑外，长时间的物料磨损和高温烟气冲刷，使窑内耐火材料砌体工作环境极其恶劣。特别是在燃料和助燃空气进入窑内时，窑膛内堆积紧密的料层阻碍了气体的进入，为了让窑内物料全部受到高温预热和煅烧，使燃料进行有效和充分燃烧，并使燃料燃烧后高温烟气的热量传递到窑内的每个角落，物料和高温烟气进行充分的热交换，以煅烧出高质量的活性石灰。要求提高入窑燃料和助燃空气的压力，使其具有较强的穿透力，而在这种压力作用下，窑内的物料和耐火材料砌体均要承受巨大的压力，极容易在窑内耐火材料砌体的缝隙空点发生窜气、窜火，进而导致整个窑内耐火材料砌体窜气、透火、变形、剥落，窑壳温度上升，造成停窑停产。经过综合分析，砌筑在煅烧带的耐火材料必须具备耐火度高、耐磨性能好、耐腐蚀性好、抗压强度高、抗热震性好等性能，最为关键的是耐火材料砌体必须具备较高的整体密实度。

结合记录生产数据和停窑休风时观察现象得出结论：（1）煅烧带烧嘴部位砌筑时用岩棉绳填塞在烧嘴砖和烧嘴之间，而岩棉绳耐火度仅1 000℃左右，在煅烧带达1 200℃的高温下烧损，形成了缝隙空点；（2）工作层用高铝砖砌筑，永久层用轻质黏土砖砌筑，砖层之间存在缝隙空点；（3）安装热电偶的异型砖中间也用岩棉绳填塞，岩棉绳被烧损后也形成了缝隙空点；（4）传统的烘窑方式温度上升不易控制，烘窑后窑内衬耐火材料砌体整体质量不能保证。因此，对煅烧带烧嘴部位耐火材料进行改造，优化选材和改善砌筑方式，以满足煅烧要求。

3．3 改造方案

表1 300 t/d石灰气烧竖窑主要工艺参数

8#气烧竖窑大修时，针对煅烧带耐火材料选材和砌筑方式以及烘窑方式进行了改造，将新建时设计的煅烧带耐火材料选材和砌筑方式与大修改造后的耐火材料选材和砌筑方式进行了对比，见表2。烘窑方式由新建时的传统木材加焦炭的点火烘窑方式改为纯焦炉煤气空膛烘窑方式。

表2 改造前后耐火材料选材与砌筑方式对比表

3．4 改造措施

3．4．1 耐火材料改造

耐火材料改造中煅烧带永久层浇注料总体浇筑高度达4．24 m，浇筑时先铺设模板然后进行浇筑，边浇筑边振动密实，确保浇注料内没有气泡与孔洞，根据浇注料的膨胀系数留设膨胀缝，且浇注料膨胀缝不可与砖的膨胀缝相通。工作层高铝砖在砌筑时严格控制耐火泥浆的粘结时间、添加剂用量和水的用量；每块砖的砖缝不论是平缝还是立缝都控制在2 mm以内，特别是加工砖与锁口砖，不得使用加工宽度小于1/2或厚度小于2/3的砖，且耐火砖进行错缝砌筑，耐火砖的砖缝根据砖的膨胀系数进行留设，不可上下对缝，需避开受力位置；砌体要确保平整和垂直，砌筑时进行拉线，用水平尺和靠尺检查砌体表面的平整度，用控制样板检查垂直度，严格控制表面平整误差和垂直误差。烧嘴砖和安装热电偶的异型砖均用轻质浇注料直接浇筑，提高了窑内衬耐火材料砌体的整体密实度，确保满足煅烧要求。

3．4．2 烘窑方式改造

改造后采用了纯焦炉煤气空膛烘窑的方法：开始采用纯焦炉煤气空膛烘窑，在煅烧带窑墙温度达350℃后保温24 h，然后加料至烧嘴部位，继续用纯焦炉煤气烘窑，观察窑内物料变化，在石灰石原料呈暗红色时撤临时焦炉煤气烧嘴，用高炉煤气烘窑，此时煅烧带窑墙温度达700℃左右，然后根据窑内物料和温度变化情况逐渐增加煤气量，连续加料，并根据窑内物料料位情况开始间隔出料，直至正常生产。

烘窑过程中经常上窑观察物料料位情况、烧嘴火焰燃烧状态，根据煤气量的变化及时调整一、二次风配比和出料次数；同时勤观察废气温度，以分析窑内物料和热气流之间的热交换状态，从而调整加料和出料次数，使热交换处于平衡状态，使耐火材料砌体的温度均匀上升，结构更加稳定。采用这种烘窑方式缩短了烘窑时间，耐火材料砌体的温度均匀上升，烘窑质量较好，为延长窑内耐火材料砌体使用寿命奠定了良好的基础。

4 改造效果

改造完成后，工作层的耐火砖砖缝与隔热层不能连通，烧嘴砖和异型砖因取消填塞岩棉绳改用隔热轻质耐火浇注料浇筑密实没有了缝隙，消除了在高温高压下窜火与透火的可能性，也在极大程度上降低了窑内耐材砌体变形的可能性，整个窑内耐火材料砌体具有较好的砌筑质量，砌体的强度、密实度、抗热震性都能确保实现煅烧工艺要求。8#石灰气烧竖窑大修改造完成投产以来，没有产生窑壳高温点现象，没有发生结瘤停窑停产事故，生产稳定顺行。

投产以来，窑壳（煅烧带）平均温度在80℃左右，下降幅度近50%。窑壳温度降低，减少了对窑体附属设施的高温炙烤，保障了设备的正常运行。且由于窑壳温度降低，减少了热量损失，窑膛内可有效利用热量增加，热量利用率提高，吨灰消耗煤气量显著下降。

5 结束语

改造完成后，8#石灰气烧竖窑的主体设备和附属设备运行正常，窑内耐火材料砌体没有变形与损坏，满足了煅烧工艺的要求，也积累了大量的生产实践经验，各项经济技术指标达到了使用与考核要求；同时，减少了设备更换率，降低了设备维护及维修费用，降低了工人工作强度；且此次煅烧带烧嘴部位耐材改造方案在同期建设的10#、6#、9#石灰气烧竖窑大修以及150 t/d气烧竖窑的5#石灰气烧竖窑大修中得到了推广应用，均产生了良好的效果。

全国冶金科技活动周暨“全国冶金科技成果展览”在天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司开幕

2014年5月27日，由中国金属学会主办、天津市金属学会协办、天津冶金集团有限公司及天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司承办的“2014年全国冶金科技活动周“开幕式暨”全国冶金科技成果展览”在天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司隆重召开。中国金属学会常务副理事长王天义、中国工程院院士、中国金属学会材料深度加工分会名誉主任委员王一德、中国金属学会顾问、原攀钢董事长洪及鄙、天津市科学技术协会副主席白景美、中国金属学会材料深加工分会名誉副主任、轧钢分会秘书长陈其安教授、中国金属学会金属材料深度加工分会主任委员、高效轧制国家工程研究中心唐荻教授；天津市冶金集团有限公司副总经理刘喆、天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司党委书记隋建平、中国金属学会、天津市科协领导及来自全国各地的钢材深加工领域的专家学者和职工代表共200余人参加了开幕式活动。科技周活动期间，通过举办技术咨询、培训、讲座等方式，邀请院士、行业知名专家深入钢铁企业普及前沿、先进的冶金科学技术知识，满足服务企业一线的要求；通过举办大型冶金科普展览，集中展出来自全国二十余家重点钢铁企业、高等院校、设计与研究院的冶金技术创新成果，激发企业科技工作者对科技创新的热情，为促进钢铁行业转型升级，引导公众理解、支持和参与钢铁行业科技创新活动起到了非常积极的作用。

（2014-05-28天津市金属学会供稿）

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

卢淑娥（1981—），女，工程师，主要从事煅烧冶金石灰技术管理工作。