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硅砖在罐式煅烧炉中主要的损毁方式及原因

发布日期:2019-07-23 09:05 浏览次数:

罐式煅烧炉使用期限,多数是依据炉体的技术状况及操作维护决定的,国内罐式煅烧炉的使用期限一般为6~8年,有的使用寿命长达十几年。但是,硅砖质量不稳定、砌筑质量差,使用维护不当,寿命短的只有3~4年而导致被迫停炉大修,使投资效益降低,成本增高。表1中示出了某罐式煅烧炉工作5年后各部位的破损状况。从表中可见,罐式煅烧炉的主要 损毁方式可概括为三种:一是结焦,二是烧熔,三是烧裂或变形。

表1以下具体分析各种损毁的原因。

1、结焦原因分析

炉壁或火道的结焦是常见的损毁方式,但结焦是—个长期形成的过程,主要原因是石油焦中的灰分和挥发分引起。石油焦灰分中含有Al2O3、MgO、K2O、Na2O等金属氧化物,附着于炉壁上的这些金属氧化物与硅砖中的SiO2在高温下形成玻璃态低熔点物,使硅砖表面局部呈熔融状态。投料过程中,温度较低的物料会被粘附于炉壁上形成结焦。结焦的另一个原因是石油焦挥发分过大,大量的挥发分从石油焦中逸出,如果石油焦中挥发分的含量偏高,挥发分的逸出速度大于其流动速度时,大量的挥发分蒸气滞留在料罐上部导致温度降低,蒸气冷凝成液体,黏附在罐壁上即形成结焦。由于罐壁结焦的存在,会出现下列问题:

(1) 引起煅烧炉大面积棚料。例如某公司煅烧系统投产运行一年多的时间内,由于_直没有进行过空罐清理作业,导致罐壁两侧的结焦厚度达到20 cm左右,出现了大面积的棚料现象。

(2) 引起煅烧炉下火或放炮现象。由于频繁结焦棚料,煅烧过程中石油焦挥发分不能正常逸出,部分挥发分随着排料下降到碎料机处,当高温的挥发分遇到空气后,就会出现下火或放炮现象。

(3) 引起煅烧炉各罐温差过大。由于煅烧炉频繁棚料导致石油焦挥发分逸出困难,使各火道的温差较大,煅烧炉很难平稳运行,不但影响煅烧质量还能引起各孔道挂灰和堵塞现象。

上述这些问题直接影响到煅烧炉的使用寿命及煅后焦的品质。

2、烧熔原因分析

烧熔损毁主要是因为煅烧过程中炉温控制不当, 出现局部温度偏高所致。但石油焦中的杂质与耐火材料的反应现象也不容忽视。这是因为石油焦灰分中Al2O3、MgO、K2O、Na2O等金属氧化物在1 300℃以上能与硅砖形成低熔物而使砖面局部软化导致烧损。另外,由于石油焦中的硫含量偏高,石油焦在煅烧过程中,挥发分和水分基本排除,而大部分硫分残留在石油焦中。罐式煅烧炉的主体部分由硅砖组成,石油焦中硫对硅砖存在侵蚀现象。随着硫含量的增加,侵蚀作用越严重。原因之一是硫与硅砖的主成分SiO2的反应;原因之二是硫与硅砖中CaO的反应; 原因之三是还原气氛下在砖面反应生成FeS、KFeS2和CaS等:

由此可见,在炼焦工艺中控制煅烧温度和石油焦中硫的含量,同时在硅砖制砖工艺中控制CaO含量并提高 硅砖密度,是预防煅烧炉烧熔损毁的关键。

3、裂纹和变形原因分析

炉体变形和产生裂纹的原因有多个方面:一是硅砖质量不合格,砖中的残余石英含量较高,在高温下发生晶形转变从而导致砖体膨胀开裂或变形;二是硅砖的尺寸偏差较大或砌筑质量不合格导致炉体使用后变形或开裂;三是煅烧炉烘炉不科学或炉温控制不合理导致的热震开裂;四是挥发分与硅砖的反应导致的开裂,这是因为石油焦中的硫除以单质形式存在外,大部分以硫化物或硫酸盐的形式存在,煅烧过程中形成的SO2和SO3气体与硅砖中的硅酸二钙反应生成CaSO4,该过程中产生较大的体积膨胀,造成罐壁火道等部位产生裂纹。

 
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