新しい乾式セメント窯の耐火物構成を最適化する方法

新しい乾式セメントキルンの耐火物構成を最適化する方法
新型乾式セメント窯では耐火物が多く使用されており、定置設備用が全体の約70～80％を占めています。セメントキルンやシステムの仕様が異なれば、耐火物に対する要件も異なるため、設計に合わせて適切な品種を選択する必要があります。同時に、さまざまなメーカーが使用する原材料の品質、設備条件、運転管理習慣の違いにより、客観的には耐火物に対する要件がわずかに異なります。
1.ロータリーキルン
ロータリーキルンで使用される耐火キャスタブル、特にキルン前面の耐火材料は、使用中に 1400 度を超える高温に耐える必要があるだけでなく、機械的応力、熱応力、および化学浸食にも影響されます。したがって、前炉口の耐火物キャスタブルの耐用年数は、セメント生産ライン全体の稼働サイクルに重大な影響を与えます。
① ロータリーキルンの前炉口にある耐火物キャスタブルは、動的設備として、運転中にキルンの半径方向のせん断応力とキルンバレル方向に沿った軸方向の圧縮応力の2種類の機械的応力を受けます。半径方向せん断応力は主に、ロータリー キルンの動作中に発生する機械的変形から生じます。キルン直径が大きくなり、キルン速度が加速するにつれて、前部キルン口の周期的な圧縮と緩みが激しくなり、耐火物キャスタブルが負担する半径方向せん断応力への損傷も大きくなります。前部キルン口における軸方向の圧縮応力の主な理由は、キルン本体が水平線に対して 3.5% ～ 4% 傾いていることによるものです。窯操業中、窯内の原料は窯尾部から窯頭方向に向かって移動します。窯前口に注がれた原料は、原料の移動による押圧力と窯内の耐火レンガの軸方向分力との複合作用により、窯頭方向に移動しようとする。これら 2 種類の機械的応力の作用下で、炉口前部の鋳物には十分な機械的強度が必要です。
② データは、ロータリーキルンの運転中に、前部キルン口のクリンカー出口の温度が 1400 度に達し、キルンに入る二次空気の温度が 1200 度に達することを示しています。窯本体の稼働中、窯肌は頻繁に上下し、温度も頻繁に変化します。結果として生じる熱応力は、窯前部の鋳造物が損傷する主な原因の 1 つです。セメント産業における大規模開発の傾向に伴い、キルン直径は常に拡大しており、キルン口からの排出量も増加しています。これにより、機械的応力が増加するだけでなく、窯内の熱強度も大幅に向上します。それに応じてキャスタブルの単位面積当たりの熱負荷も増加し、熱応力の破壊的な影響がより明白になります。この場合、前炉のキャスタブルはより優れた熱衝撃安定性を有する必要があります。
③ セメント窯で使用される耐火物が損傷する主な原因の一つは化学的侵食です。地域ごとに使用される石灰石のグレードや燃料の質が異なるため、窯内に含まれるアルカリ、***、硫黄などの有害成分の含有量も異なります。原鉱石や原燃料中の有害成分が高温で蒸発し、これらのアルカリ性ガスが原料とともに窯に入ります。窯内の周囲温度が1350度～1450度になると、窯原料中の有害成分やアルカリ性ガスが窯前口の注湯原料と強い化学侵食作用を起こし、膨張鉱物を形成して亀裂や剥離を引き起こす「アルカリ割れ」損傷が発生します。したがって、前窯口のキャスタブルは良好な耐アルカリ性を有する必要があります。
要約すると、窯前口のキャスタブルは、高温環境において十分な耐火性、機械的強度、熱衝撃安定性、耐アルカリ性を備えている必要があります。-セメントキルンで使用される耐火物において、前方キルンの注入材料は常に重要です。セメント産業技術の発展に伴い、セメント窯の規模は徐々に大きくなり、前窯の注入材も高アルミナ、コランダム、ドロマイトなどの耐火物注入材が開発されました。当社のHR-PA80DTコランダムムライトキルンマウス鋳造材料は、2001年に建設された浙江同興グループセメント有限公司の2500t/dセメント生産ラインで初めて使用され、耐用年数は8-10か月以上です。その後、2500t/d および 5000t/d 規模の新しい乾式セメント生産ラインでの使用が広く推奨されました。新しい乾式セメント製造ラインの実際の作業条件に基づいて、前炉口の耐火物に関する新しい基準が提案されました。弊社はHR-75MDTコランダムムライトキルンマウス鋳造材料を開発しました。これは耐用年数が10〜12か月で、顧客の要件を満たします。耐火材料の開発は、5000t/dセメント生産ライン設備の建設にとって新たな課題です。 5000t/dセメント生産ラインの特定の作業条件に合わせて、HR-PA80DTおよびHR-75MDTの性能を考慮しながら、材料の機械的強度と熱衝撃安定性を向上させたコランダムムライト鋼繊維高強度キルン口鋳造材料HR-75MTTFも開発しました。
2.バーナー（石炭注入管）
バーナーの使用環境は約1400度、炎の温度は約2000度です。アルカリ性雰囲気で長時間作業するため、前窯口に比べて温度変化が激しく温度差が大きくなります。そのため、より高い耐熱衝撃性が求められます。バーナーの前端は常にキルン内の気流による侵食を受けやすく、特に下部はより深刻です。また、この気流にはキルン内にクリンカダストが含まれており、バーナーの耐火物には十分な耐摩耗性が必要となります。以上の2点を考慮すると、バーナーキャスタブルの要求性能はフロントキルンキャスタブルよりも高くなります。フロントキルンキャスタブルに対応した新型乾式セメント製造ライン設備の稼働条件に基づき、耐用年数5～8ヶ月の石炭注入管***材料HR-75MET、HR-75MEF、HR-PA80ETを開発しました。
3. キルンフードと火格子クーラー
キルンフードと火格子クーラーは固定装置であり、機械的応力による損傷は比較的少ないです。それらの操作温度は一般にロータリーキルン内の温度よりも低く、耐火性キャスタブルに対する要件は比較的低くなります。
対処する必要がある特別な部分がいくつかあります。まず、キルン フードの下にある耐火物キャスタブルは、キルンの口から降りてくる高温のクリンカーの反発熱衝撃にさらされます。-一部の大型セメントキルンでは、毎日のクリンカー生産量が多く、ここでの熱負荷は比較的高くなります。一般的なハイアルミナ耐火キャスタブルは養生や温度管理が悪いと破裂、脱落しやすくなります。キルンフード上部の第 3 エアダクト付近は粉塵の気流が比較的激しく、高温での鋳造材料の耐摩耗性は良好です。トップ鋳造材料の構築は難しく、材料の流動性と初期強度に高い要件が課されます。 2 番目の理由は、火格子冷却器の前端の上部がクリンカーの反発熱衝撃を受けるだけでなく、作動温度が比較的高く、変動しやすいためです。フロントエンドの両側の低い壁は、キルン口を長時間通過する高温のクリンカーによる特定の機械的応力と熱応力によって損傷しています。{7}} 3 番目は 3 番目のブランチの分岐点ですが、これも粉塵の空気流の浸食によって摩耗しやすくなります。
上記の部品に耐火性キャスタブルを使用する場合は、それぞれの作業条件に応じて合理的に選択する必要があります。{0}早期強度爆発-防止性能を備えた HR-DFB1、より高い耐摩耗性を備えた HR-DFB、およびより優れた熱衝撃耐性を備えた HR-M66 ムライト耐火キャスタブルはすべて適切な材料です。他の部品を設計する場合は、一般的な高アルミナ耐火キャスタブルで使用要件を満たすことができます。
4. 前分解システム
原料は予熱器で徐々に加熱され、原料中のアルカリ、***、硫黄などの有害成分が常に揮発、凝縮し、循環と濃縮を繰り返し、耐火物キャスタブルに強い化学侵食を引き起こし、「アルカリ割れ」損傷を引き起こします。したがって、設計時にこの領域には高強度の耐アルカリ性キャスタブルが使用されます。- * * サーマルサイクロンチューブのクリンカー中のアルカリ、* * *、硫黄の濃縮濃度は、元の原料と比較して、それぞれ5倍、80-100倍、3-5倍にも達します。セメント製造のプロセスにおいて、キルンテールの前分解システムはクラスト閉塞の状況に遭遇することがよくあります。前分解装置のクラスト詰まりが発生しやすい主な部分は、上昇煙道からC5エアダクト、C5拡張継手、排出管までの水平部分です。詰まりは主に高温の接合材が原因で発生します。キルンテールスモークチャンバーの収縮と排出勾配は主に、硬くてアルカリ含有量が高いクラスト材料によってブロックされます。 C5-C4 エアダクトの水平セクションは主に原料の堆積物によって塞がれています。原料の堆積物には粉末が多く含まれており、掃除が簡単です。分解炉のコーンは主に高温の溶融石炭灰によって閉塞されます。あるセメント企業によるクラスト閉塞とキルン灰の化学分析によると、* * * の含有量が高いことが、前分解システムでクラスト閉塞が頻繁に発生する根本的な原因であり、これはセメント企業が使用する石灰石のグレードと原料と燃料の品質にある程度関連していることがわかりました。