分析水泥窯燃燒器澆注料損毀的原因及應(yīng)對措施

在水泥熟料煅燒過程中，煤粉燃燒器能否正常且穩(wěn)定的運行將決定著水泥熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。而作為煤粉燃燒器防護(hù)罩的澆注料就顯得尤為重要。某公司二期6000t/d熟料水泥生產(chǎn)線采用煤粉燃燒器為FL.Smith公司生產(chǎn)的Duoflex煤粉燃燒器，投產(chǎn)4個月左右，燃燒器澆注料受損嚴(yán)重。本文將從原因分析、應(yīng)對措施兩個方面對其煤粉燃燒器澆注料損壞原因進(jìn)行探討。

1、原因分析

通常情況下，燃燒器工作3～4個月其澆注料會有不同程度受損。在熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力作用下澆注料內(nèi)的微裂紋不斷擴(kuò)大及延伸而導(dǎo)致澆注料剝落。燃燒器在使用約4個月后的受損情況頗為典型見圖1。以下就熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力兩方面影響原因進(jìn)行分析。

(1)熱應(yīng)力的影響。回轉(zhuǎn)窯燃燒器所處位置為前窯口，工作環(huán)境溫度約為600℃~1 300℃，溫度高且波動范圍大。由于煤粉燃燒器澆注料為熱的不良導(dǎo)體，溫度差異導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)不同，使用一段時間后受熱不均的部位會產(chǎn)生裂痕。表1為幾種煤粉燃燒器用剛玉/莫來石澆注料線變化率(耐火澆注料通常用線變化率表示熱膨脹系數(shù))不同溫度下的數(shù)值。

除此之外，在澆注料施工過程中采用橫向施工，由于重力作用，筒體上半部分澆注料與下半部分澆注料難免存在差異，密度不同導(dǎo)致導(dǎo)熱不均，也會容易產(chǎn)生裂紋。

(2)機(jī)械應(yīng)力的影響。高溫二次風(fēng)從煤粉燃燒器下方由篦冷機(jī)吹入回轉(zhuǎn)窯，此部分二次風(fēng)或多或少夾帶熟料粉塵，對于煤粉燃燒器下部沖蝕較大。這導(dǎo)致裂紋會慢慢變大，甚至露出內(nèi)部錨固件，高溫下錨固件焊接處會被熔化，由于重力作用進(jìn)而錨固件連同澆注料一同掉落，露出燃燒器金屬外殼，沒有澆注料保護(hù)，燃燒器很容易在高溫下產(chǎn)生裂縫見圖3，一旦產(chǎn)生裂縫而導(dǎo)致漏風(fēng)，該燃燒器無法繼續(xù)使用。

2、應(yīng)對措施

針對大部分水泥廠存在的煤粉燃燒器澆注料易損壞、脫落問題，在青州中聯(lián)二期現(xiàn)場咨詢相關(guān)現(xiàn)場技術(shù)人員、施工人員，綜合多方意見，提出建議。

(1)澆注料施工方式。由于現(xiàn)場施工條件所限，橫向施工有方便快捷、節(jié)省費用的優(yōu)點，因此為大部分施工單位采用，而橫向施工的澆注料，因為重力原因，上下肯定會有不同程度的密度不均，在回轉(zhuǎn)窯中會更容易變形脫落。所以建議采用豎向施工，采用起重設(shè)備將整根燃燒器吊起與地面垂直進(jìn)行澆注，該種澆注方法能讓澆注料密度更均勻，頭部澆注更緊密。

(2)燃燒器頭部澆注料形狀采用倒角。在回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)氣流中，煤粉燃燒器所產(chǎn)生的一次風(fēng)外側(cè)易產(chǎn)生回旋渦流，氣流會帶動一些煤粉粘結(jié)在煤粉燃燒器頭部，產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象，隨著結(jié)焦逐漸增多、擴(kuò)散，從而干涉火焰形狀，導(dǎo)致燃燒器兩側(cè)溫度不均。所以煤粉燃燒器不能簡單澆注成圓桶型，圖4為簡單圓桶型做法。而應(yīng)澆注成倒角(建議30°~40°)，倒角澆注方式能夠簡單有效地降低結(jié)焦現(xiàn)象。

(3)錨固件排布方式。所有錨固件焊接嚴(yán)格按照垂直交互方式焊接，距離為150mm，一般情況下廠家都會在錨固件上加塑料帽，丟失塑料帽的涂一層瀝青以替代，不可直接接觸澆注料。澆注前所有錨固件及所有表面打一層蠟。以防止燃燒器熱膨脹而導(dǎo)致澆注料損壞。

(4)澆注料的選用及配料。澆注料按照高溫耐磨、抗剝落、重量相對較小(懸臂式煤粉燃燒器對重量有嚴(yán)格控制)原則選擇。因煤粉燃燒器澆注料前端下部極易磨損，建議加入SiC或者其他高溫耐磨材料。嚴(yán)格控制施工用水量，建議用水量8%以下，視具體使用耐火材料型號要求而定，在保證施工性能的前提下，加水量應(yīng)從嚴(yán)控制，宜少不宜多。

(5)膨脹縫的留置。煤粉燃燒器澆注料環(huán)向每1m應(yīng)留一處膨脹縫，軸向(錯縫)留2~4道膨脹縫，膨脹縫寬度10mm，膨脹縫用陶瓷纖維毯填充。

總之，改善煤粉燃燒澆注料的施工工藝，延長其使用壽命，對于提高回轉(zhuǎn)窯的持續(xù)運轉(zhuǎn)時間，乃至提高水泥產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，都有深刻的意義。