1、套筒窑下拱桥相对于上拱桥之易损性分析及对策摘要：套筒窑是先进的的石灰煅烧窑型，具有低热耗、良好的燃料性能、煅烧高品质成品灰、高自动化水平、高环保性等优点。在使用过程中，拱桥的塌陷一直困扰着诸多套筒窑用户，拱桥的运行状况直接决定着套筒窑的使用寿命。通过分析，多数属于下拱桥塌陷。本文主要从套筒窑的煅烧原理、燃料压力和热值的波动、停窑及点窑、钙化几个方面进行分析，并将提出相应的解决对策。 关键词：套筒窑，上拱桥，下拱桥，拱桥塌陷； 中图分类号：U445 文献标识码：A 一、套筒窑煅烧原理 从煅烧原理进行分析，下拱桥的煅烧环境比上拱桥苛刻的多，上拱桥附近石灰石的煅烧程度对上拱桥砖的影响相对较小，因为在
2、相当大的范围内，上燃烧室及上拱桥附近燃烧产生的热量被石灰石的分解而吸收。反而，上拱桥附近的煅烧程度直接影响着下拱桥的环境状况：若石灰石在上拱桥附近吸收了过多的热量，即在逆流煅烧带的分解程度过高，石灰石在下拱桥附近分解需要吸收的热量减少。因此，下燃烧室产生的热量积聚在下拱桥附近，使下拱桥的工作状况恶化。同时，循环气体也影响着下拱桥的工作环境，石灰石在窑内的最后一个煅烧环节是随循环气体在并流煅烧带完成的，这一环节直接决定着石灰的品质。若循环气体动力不足，将过多的煅烧压力担负在下拱桥附近，不仅影响了石灰的品质，而且将导致下拱桥工况的恶化，影响下拱桥砖的使用寿命。 通过上面的分析，影响下拱桥工作环境有
3、两个关键因素：煅烧程度和循环气体；在操作工艺上，针对这两个方面来对症下药： 1、建立以热量为基准的热工制度，而非温度基准。决定石灰石在各煅烧带煅烧程度的是输入上、下燃烧室燃料的燃烧热，燃烧室温度只是燃料燃烧的反映参数，而不能衡量石灰石在各个煅烧带内的分解程度。例如，燃料在上燃烧室燃烧时，在一定范围内，温度较敏感的是二次风的流量，当上燃烧室输入的二次风流量较小而燃料流量较大时，上燃烧室的反映温度是偏低的，但实际上，石灰石由于在上拱桥附近得到了较多的燃料燃烧热而达到了较高的分解程度，这就对下拱桥的状况造成了隐患。以热量为基准的热工制度，在以燃料热值、热耗、产量与燃料流量的自动化连锁控制中显得尤其重
4、要，否则，将造成窑内热分布及气流分布的紊乱，对下拱桥砖甚至是整个窑的耐火材料造成危害。 2、建立健康的驱动风系统，为循环气体的形成提供强大的动力。在驱动风系统中，换热器处于核心地位。对套筒窑而言，换热器不再是单纯的节能装置，它影响着整个窑的运行状况。换热器常见的故障有两种：其一，采用波纹管补偿器的换热器易出现内泄漏，即波纹管补偿器在冷态的驱动风和热态的高温废气的交替作用下，出现老化而断裂，造成驱动风系统的压力不足，进入喷射管的热驱动风流量实际上低于测量的流量，从而导致循环气体的动力不足。其二，若原料中 K、Na 等低熔物含量较大，易在换热器上管口处结垢甚至堵塞换热管，将降低热交换的效率，换热后
5、的驱动空气温度偏低，虽然进入喷射管的空气质量未受改变，但通过喷射管下管口的流速降低，未能给循环气体的形成提供足够的动力。目前，换热器的这种故障已经得到了有效的解决途径，一是以石墨盘根代替波纹管的补偿方式，二是在换热器废气入口箱上部设置清灰装置。 二、燃料压力、热值的波动 目前，国内套筒窑燃料大多采用回收的转炉煤气或高炉和焦炉的混合煤气。由于回收技术和人为操作上的问题，造成燃料压力和热值频繁地波动，导致进入上、下燃烧室的燃烧热发生波动，并且火焰的燃烧长度也随之发生变化。这不仅影响石灰煅烧的质量，而且对耐火材料特别是拱桥砖造成不利的影响。 但是，燃料压力、热值的波动对上、下拱桥的影响是有区别的。燃
6、料在上燃烧室是欠氧燃烧，即燃料过剩而助燃风量不足，所以对于上燃烧室温度，助燃风比燃料敏感；而下燃烧室是富氧燃烧，即助燃空气过量，所以对于下燃烧温度，燃料比助燃风敏感。因此，在燃料的流量或热值发生同程度的改变时，下燃烧室温度的改变较上燃烧明显。并且，从石灰石在套筒窑内的煅烧机理上分析，上拱桥比下拱桥更能容纳燃料燃烧发热的改变量。因此，下拱桥面临的这种温度和热量波动的状况比上拱桥严重，并且直接影响到下拱桥的使用寿命。 国外套筒窑的燃料大多采用的是天然气，热值和压力比较稳定，因此，在正常生产时，拱桥部位在相对稳定的工况下工作。面对国内使用转炉煤气或高焦混合煤气作为套筒窑燃料的现实，有两点是套筒窑相关
7、工作者可以改进或必须改进的：第一，稳定燃料压力和热值。在硬件上，改进回收技术，增设稳压装置；在软件上，即对于煤气加压站和煤气混合站的操作人员，务必发扬爱岗尽业精神，对燃料压力和热值的波动及时做出调整。第二，建立以热量为基准的燃料热值、热耗、产量与燃料流量的自动化连锁控制系统，可以对因燃料的热值和压力波动而导致燃烧热的波动做出及时、准确的调整，在提高成品灰品质的同时，还可以减轻对拱桥砖特别是下拱桥砖的不利影响。 三、停窑及点窑 停窑的影响：停窑操作规程是综合考虑设备、窑况、耐火材料等因素而制定的，在停烧嘴的一段时间内，为了使窑顶的废气温度控制在允许的范围内，废气风机是继续工作的。此时，由于废气风
8、机的抽吸作用，原来从上拱桥到下拱桥的热源区上移，因此在停窑的过程中，下拱桥的冷却速度快于上拱桥，因停窑而造成的对耐火材料的影响，下拱桥受影响程度更大。 点窑的影响：由于先点燃下燃烧室，在下拱桥附近开始加热，依靠热气流的传递作用缓慢且相对均匀地对上拱桥部位进行升温。因此，在低温段的升温过程中，下拱桥相对急骤，上拱桥相对缓慢。 经验证明，一次彻底的停窑将减少拱桥半年左右的使用寿命。因此，为减小停窑及点窑对拱桥砖的不利影响，必须改善操作工艺，应做到：第一，严格按照升温曲线对下燃烧室进行加热和保温，特别是低温段的控制。实践证明，通过减小煤气量、减小窑内负压、改变助燃空气的配比、加快出料速度等方法，下燃
9、烧室温度控制 300左右是可以实现的。第二，严格按照操作规程进行停窑，拱桥砖的冷却速度不能过快。短时间停窑，应上、下燃烧室的温度不低于 900。 四、钙化 耐火材料中含有的 Fe2O3 在高温下将与 CaO 反应，使拱桥砖变的疏松，从而强度和耐磨性降低，也就是平常所说的“钙化” 。上、下拱桥的钙化程度又是不同的，上拱桥附近石灰石处于分解的初期，物料的主要成分还是相对惰性的 CaCO3；而到了下拱桥附近，石灰石已经达到了较高的分解程度，因此物料中活性的 CaO 在高温状态下易与拱桥砖中的 Fe2O3反应，发生所谓“钙化”现象。因此，下拱桥砖相对于上拱桥砖易钙化受损。订货时，应严格控制拱桥砖中 Fe2O3 的成分，当 Fe2O3 的含量小于 0.9%时，便可有效地避免拱桥砖的钙化现象。 当然，拱桥的使用寿命与耐火材料的理化性能，施工砌筑质量等也有直接关系。在上述环节得到有效保证后，拱桥的寿命将得到较大程度延长。在国内，已经有拱桥寿命超过五年的成功先例；在国外，芬兰一座 300TPD 套筒窑的拱桥在运行 7 年后仍完好无损。
