氧化鋁焙燒爐耐火內(nèi)襯損壞原因與選用

王志英

作者通聯(lián)：中國鋁業(yè)重慶分公司設(shè)備材料部 重慶市南川區(qū)水江鎮(zhèn) 408403

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1.焙燒爐耐火內(nèi)襯損壞原因及措施

某廠1#焙燒爐為閃速焙燒爐，2#、3#、4#爐為氣態(tài)懸浮焙燒爐。因頻繁停爐、負荷波動、內(nèi)襯質(zhì)量不過關(guān)等原因，內(nèi)襯檢修基本上是一年一小修、三年一大修，內(nèi)襯頻繁損壞。焙燒爐外殼由不同厚度鋼板焊制，內(nèi)襯用不定形耐火材料由錨固件聯(lián)接固定。內(nèi)襯損壞原因主要有：（1）焙燒爐熱風帶料在改變流向或經(jīng)常受到干擾處，對內(nèi)襯的長期沖刷、磨損，工作層變薄，局部惡化，造成泄漏。（2）流化冷風在流化物料時，由于料位變化或波動，引起耐火內(nèi)襯驟冷驟熱，形成剝落或爆裂。（3）在爐體結(jié)構(gòu)復雜、熱應力集中、澆注困難的部位，內(nèi)襯容易受擠壓剝落，甚至造成大片內(nèi)襯脫落。

針對上述問題采取的措施：（1）在工作層鋪設(shè)龜甲網(wǎng)，增強內(nèi)襯工作層抗拉強度及結(jié)構(gòu)復雜部位的整體性。（2）在煙道入口，不影響工藝條件下把原來的鈍角過渡改為圓弧過渡，減少應力集中，并增加膨脹縫數(shù)量，減少錨固件剛性牽拉；在筒體外部加加強筋，增強筒體強度，避免應力集中；增加焙燒爐煅燒帶襯體的厚度，降低鋼殼溫度減少筒體熱應力的產(chǎn)生。（3）適當增加膨脹縫，由原來的每1.5m一道改為每1.2m一道，并依據(jù)工藝條件改變膨脹縫的走向，使其順風以減少風料沖刷。（4）對檢修后難以實現(xiàn)嚴格烘烤曲線處，采取措施進行烘烤（如提前用木炭烘烤等），有些部位可采用定形材料砌筑而不用烘烤。

2.內(nèi)襯的選用

（1）內(nèi)襯材料性能應與工藝條件相適應

爐體在選用耐火材料時，應根據(jù)不同部位的工藝條件，選用不同理化指標的耐火材料。以適用不同部位不同工藝條件的要求。低溫區(qū)、中溫區(qū)、高溫區(qū)應選用不同類型的耐火材料，有些耐火材料如CN-50在高溫區(qū)表現(xiàn)出良好的使用性能，但其在中、低溫區(qū)的使用性能并不一定良好。另外，對個別特殊部位應予特殊考慮。例如，1#流化沸騰焙燒爐閃速爐、停留槽中的溫度1050℃，入口截面風速36.35m/s，截面流速4.68m/s，在此處選用高溫強度高、表面致密堅固的耐火材料（CN-50）；停留槽建起的料位區(qū)，由于用冷風流化，耐火襯體經(jīng)常受驟冷驟熱（料溫高達1000℃），故要求該區(qū)的耐火材料抗剝落能力一定要好，宜選用致密度低、抗熱震性好的材料（CN-40）；料風回轉(zhuǎn)處沖刷磨損嚴重，溫度在800℃以下，可選中溫強度好、密度高、耐磨的耐火材料（CN-45）。在結(jié)構(gòu)復雜的部位選用線膨脹系數(shù)小的耐火材料（CN-50鋼絲料），如1#爐主爐到停留槽平煙道部位。1#焙燒爐流速最大的文丘里干燥器入口截面風速62.22m/s，截面流速31.1m/s,溫度155℃，如此高的氣流速度和熱流沖刷，特別是螺旋進料口以下，由于進料干擾，磨損更甚，故選用帶有鋼纖維、耐磨強度高的材料（CN-40鋼絲料）。

（2）內(nèi)襯使用與筒體結(jié)構(gòu)相適應。

1#流態(tài)化閃速焙燒爐主爐和停留槽結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，鋼殼選用12mm厚的A3鋼焊制，爐體與鋼結(jié)構(gòu)采用撓性支承，正壓操作，爐體剛性很強，幾乎不存在震動，從而保護了內(nèi)襯，大大延長了爐內(nèi)襯的壽命，且主爐與停留槽設(shè)計絕熱層厚度115mm（硅酸鋁纖維板+輕質(zhì)保溫磚）、工作層厚度305mm（CN-45），表面熱輻射溫度平均在80℃左右。1987年12月投產(chǎn)至今，煅燒帶內(nèi)襯沒有進行過任何大修。2#、3#氣體懸浮焙燒爐筒體采用6mm厚的A3鋼焊制，主爐為Φ5.75m×14.00m，分離旋風筒為Φ5.25m的鋼殼體，再加上75mm厚的絕熱層和200mm厚的工作層，其龐大的尺寸及自身重量，造成剛性較差，尤其在工作狀態(tài)下，負壓波動，殼體會有一定的震動，而爐體與支撐鋼結(jié)構(gòu)為直聯(lián)受壓，屬剛性聯(lián)接，無減震緩沖裝置，極易造成爐體內(nèi)襯脫落。由于氣態(tài)懸浮焙燒爐內(nèi)襯偏薄，造成表面熱輻射較大，一方面引起鋼結(jié)構(gòu)脆化，另一方面又造成內(nèi)襯脫落。以上兩點相互作用，處于不斷惡化的循環(huán)狀態(tài)。工作層偏薄使施工予留的膨脹縫往往在爐襯使用一段時間后裂縫變大，灼熱的氧化鋁粉或火焰侵蝕錨固件或絕熱材料，造成絕熱塊燒壞或錨固件根部炭化，使內(nèi)襯與鋼結(jié)構(gòu)之間填滿氧化鋁粉，時間一長就會出現(xiàn)大塊內(nèi)襯脫落或筒體燒紅、燒漏。

不定形耐火材料的施工要配置錨固件和膨脹縫，其作用是使內(nèi)襯能牢固地與筒體結(jié)合。錨固件的分布應根據(jù)熱負荷、機械負荷、所支撐材料的重量和爐子中心部位以及錨固件本身的形式加以選擇。應在滿足牽拉爐襯的基礎(chǔ)上，盡量少布設(shè)，以減少熱損失。錨固件的高度一般為保溫層厚度加上工作層厚度的60%。膨脹縫要布設(shè)為曲折縫，避免直通縫，并且內(nèi)襯的膨脹縫要錯開分布，在高度方向上留取2～3mm寬的膨脹縫，其深度為工作層厚度的1/2～1/3，圓周方向上一般不留膨脹縫（模板施工時由于時間差會自然留出）。

內(nèi)襯烘烤是為了排除游離水和結(jié)晶水，經(jīng)過燒結(jié)，獲得符合要求的耐火工作層。內(nèi)襯在充分養(yǎng)生、初凝之后，開始烘爐，一般應在低溫下多保持一段時間，以使水分充分緩慢排出，以免發(fā)生爆裂。

此外還要重視開發(fā)選用新材料，這對提高爐子的運轉(zhuǎn)率及使用壽命有重要意義。

經(jīng)過對焙燒爐內(nèi)襯改進設(shè)計，使內(nèi)襯的修理從一年一小修、三年一大修延長到兩年一小修、五年一大修，提高了主機設(shè)備的運轉(zhuǎn)率，為提產(chǎn)擴產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。