麦尔兹并流式石灰窑悬挂缸的设计及应用

杜宗斌，蒋鹏(邯郸钢铁集团有限责任公司矿业分公司，河北 邯郸 056000)

0 引言

麦尔兹窑是以天然气、煤气、燃油、煤粉为燃料，能够将石灰石、菱镁矿、白云石等矿物质进行煅烧的轻烧窑，其主要特点为节约能源和流体蓄热。麦尔兹窑第一座窑建造于1957年。目前我国已从麦尔兹欧芬堡公司引入数十座麦尔兹窑，均保持了良好的运营状况。我公司于2005年引入第一座牛腿式麦尔兹窑，截至目前共引进两座牛腿式500 t/d及两座悬挂港式600 t/d麦尔兹窑，每天产量达到2 200 t。在实际生产中，麦尔兹窑普遍存在制品未能达到烧结温度、过火、高炉结瘤、偏窑、煅烧带移动、喷枪出现故障、悬挂缸式窑型的缸发生掉落和相连部位漏气等问题，需要对麦尔兹窑关键设备不断改进，实现有效降低故障率，以保证生产顺利进行[1]。

1 技术发展

麦尔兹并流式石灰窑技术发展经历如下阶段：

(1)采用麦尔兹并流蓄热式圆形窑的悬挂构造，适合于每天产量600 t及其之上的石灰窑；悬挂式缸应用耐火浇注料，最大限度地减少了施工耗用时间和维修时间，降低了成本；(2)对上料技术进行完善，使其生产量增大；(3)运用专一上料技能，增加石灰石应用程度，减少浪费；(4)并流蓄热式石灰窑最新达成燃烧体系的专利技术，能够应用低热值燃气或者气体和固体燃料混合的双燃料体系；(5)麦尔兹窑规模向大型化发展，现如今悬挂式窑每天产量最多达到800 t，2007年巴西成功建造一座800 t/d的石灰窑，延用至今；(6)研制出完成能够煅烧10～40 mm小密度石灰石材料的石灰窑，能够合理运用现有的物资[2]。

2 悬挂缸的结构特点

麦尔兹石灰窑悬挂缸是由耐火浇注料和镁砖构成。在制作石灰窑的进程中，悬挂缸部分经常受到石灰石的碰撞，很容易坏。因此，在制作这一部分时，应该先对耐火浇注料加工，随后在制作好的浇注料表层上面铺上镁砖。在制作浇注料时应先用水进行稀释，这当中存在许多游离水。在之后烘炉时，游离水将和镁砖融合，发生反应，致使镁砖破裂、发挥不到作用。这个部分成为石灰窑里面极为薄弱的地方，应该经常进行检查才可以保持石灰石生产不出现问题。为了防止这种状况产生，在砌镁砖之前，把浇注料里面的游离水稀释掉，才可以保障之后的烘炉期间减少水分对镁砖的侵害，最大限度地达到生产的需求。

3 存在的问题

悬挂钢窑型的悬挂钢浇注料掉落。我国的悬挂缸式麦尔兹窑普遍均存在浇注料掉落的状况，对这个问题进行剖析，发现关键因素有两方面，一方面为策划或施工原因，就是浇筑方式、选取的材料形成的掉落；另一方面，相比牛腿式窑型，此类型的窑型需要的技术水准较高。总体来说，悬挂缸式麦尔兹窑由于通风较好，和牛腿式窑型的相比更容易控制。

悬挂缸浇注料掉落的防治或处理方案有：增加浇注料的数量，使每块浇注料承受的作用力减少；将浇注料替换为更适合的材料；增加通风装置使通道及悬挂缸内气温降低。麦尔兹窑原窑顶增添材料技术步骤为：窑顶使用工具称量，运用可逆皮带机，旋转式料斗，最后是蓄热膛。在这个流程里面，因为可逆皮带的长度为5 mm，容易发生破损、偏移，致使经常性停窑，因此这里为加料步骤中的关键故障因素，对于石灰窑的生产会有不利因素。麦尔兹石灰窑最开始的设计样式为运用66根金属软管将煤气喷枪进行衔接，在实际应用时金属软管使用年限不长，少数软管在一个月左右就会发生煤气外漏情况，导致停窑更改，不仅仅生产进度减慢，还使器械的维护成本增加[3]。

4 麦尔兹并流式石灰窑悬挂缸的设计及应用

4.1 麦尔兹石灰窑的设计特点

(1)双膛石灰窑的策划理念完成了蓄热体系和并流加热的相互融合，石灰石和燃烧气体在煅烧带里同时运动，燃烧气体在预热过程中蓄热，加快热效率；(2)换向装置：燃烧窑膛和蓄热窑膛中间的调换需要配备原、燃料，协助燃烧空气和废气转换装置；运用阀门进行燃料之间的转换，运用液压装置操控双向闸板进行燃烧空气和废气之间的变换；(3)麦尔兹石灰窑不只可以燃烧颗粒度为30～80 mm的石灰，还可以燃烧25～90 mm的石灰，石灰石种类齐全；(4)麦尔兹石灰窑能够运用低热值煤气，其所耗用的热能和排放的废气在全部窑型中即为最少的；(5)最新策划的悬挂耐火材料圆筒可以将通道里的脏物清除完毕；(6)悬挂缸耐火材料圆筒总容量比其他的小20%或30%；(7)其电气自动化装置应该和世界上相同窑型的创新标准形成一致[4]。

4.2 悬挂缸浇注料砌筑

R4S型麦尔兹石灰窑的关键构成要素即为悬挂缸，处于石灰窑里煅烧带附近，其别致的架构可以高效保障环形通道里气体的流动，防止产生原始石灰窑通道里灰尘难以清洁的问题。在工作时，应该先把锚固筋焊到悬挂缸底下，将模具装上以后，随后使用浇注料对模具浇注。15块浇注料相互衔接形成一个圆形构成了一个窑筒悬挂缸底部，全部工作层耐火砖的分量均需要悬挂缸的架构来维持。悬挂缸耐火浇注料需要在1 000 ℃的温度下开展，因为石料在运动时持续碰撞浇注料表层，所以需要浇注料一定要具备耐高压、耐磨损的特征和具备保持稳定的特性，并且需要具备一定的坚硬程度，才可以达到石灰窑在超高温度下耐高温、耐磨损的特性。以前的设计因为刚玉浇注料具有很强的导热性能，导致锚固件容易发生破损，从而出现2008年12月麦尔兹石灰窑窑悬挂缸浇注料接踵发生掉落情况，出现不能继续生产，致使炉窑需要停产维修。在新的设计理念里，运用我国生产的锚固筋和高铝质锚固砖相互融合的方法，将悬挂缸底部实行改造，锚固砖运用卡槽使其牢固。在工作过程中，运用导热程度小于刚玉浇注料的莫来石钢纤维浇注料完成砌体工程。自从2009年2月开始运行，截至到目前依然未出现悬挂缸浇注料掉落情况，并且悬挂缸通道温度适当，窑炉一直正常运转。

4.3 传感器的设置

按照策划方案的计划尺寸研制同时安装好模具，依照方案需求开始浇注料的工作，同时依照直角进行划分，使每一个悬挂缸上能安装四个温度感应器，用它来检查烘烤过程中悬挂缸浇注料里面的温度。模板拆除以后把烘炉放到浇注料下面，其间距应该为250 mm，放稳当之后连接电路，通过绝热材料把浇注料封锁。同时在悬挂缸和通道衔接区域安装一个温度感应器，用来勘测浇注料外面温度高低。进行浇注料里外温度的高度，能够完成里外温度差异的抑制[5]。

4.4 组对及焊接

(1)筒板依照设计图编号进行安装，安装需要用到钢尺、线、钢丝勘察衔接筒体的高度和形状，使其和设计图一致。同时在勘察无误后在上风口、下风口对应位置安装米字形支架，来保证其精准度。(2)筒体安装之后即为冷却气体通道的组装，其安装步骤必须准确无误，来保障各个腔室互不相通。如若安装步骤出现问题，即使外面看不出有何问题，但是有些区域无法衔接，会出现腔室和腔室存在气流，形成部分腔室气流短路，没有办法达成规定冷却成果，致使悬挂缸部分气温较高，使用年限减少。(3)下风口组对。下风口结构特殊，组队难度大，应该按照顺序对底板、隔板和里外架构进行组装，按照设计图勘查下风口的立体尺寸，严控架构之间的缝隙和差异。勘查结束未出现问题之后才能开展焊接，里面焊接完毕后再盖上板子。里面盖板应该为45°，同时在恰当区域完成焊接工程。特别需要强调的是，这个位置焊接应采用100%超声波探伤，所以应该用氩弧焊打底技术。(4)上风口组对，依照底板、外侧板、中隔板、上盖板的步骤开展工作，同时在组对过程中将焊接工程做完，若步骤错误一定会出现遗漏。上下风口能够使架构更加牢固，对悬挂缸立体精确度起着关键作用。所以，组对时应该仔细勘查恰当的尺寸，并且侧重于焊接品质，增大步骤的检测。(5)最后一步即为筒体内风道的焊接，最好使用小电流、对称焊接。因为悬挂缸焊接结束之后刚性加大，如若形状不圆将不易改变，所以在焊接时应该对它的形状及时记录，通过改变焊接步骤和采用别的方案保障精准度。(6)筒体焊接结束之后，将全部焊接缝隙开始涂色，检验缝隙处的品质。施工完毕以后，将支柱拆除，对悬挂缸的尺寸勘查，例如缸的圆度、高度等[6]。

5 结语

麦尔兹石灰窑在运用过程中，其低能耗、高产能的技术优势得到了充分的验证。在不断积累操作经验的基础上，摸索出了一套成熟的操作法，对进一步提高产能和稳定质量起到了重要作用。同时，通过对麦尔兹窑关键设备不断的改进，有效降低了故障率，为保证生产顺利进行奠定了良好的基础。