水泥窯篦冷機(jī)用澆注料預(yù)制件的 施工與性能對比
發(fā)布時(shí)間：2019-12-18
水泥窯篦冷機(jī)用澆注料預(yù)制件的
施工與性能對比
篦冷機(jī)的主要功能是對水泥熟料進(jìn)行冷卻、輸送,同時(shí)為回轉(zhuǎn)窯及分解爐等提供熱空氣,是燒成系統(tǒng)熱回收的主要設(shè)備。
水泥窯
篦冷機(jī)喉部和矮墻是該部位的重要組成結(jié)構(gòu)，在以往的施工設(shè)計(jì)中，兩部位均使用澆注料澆筑施工。但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境的惡劣以及使用后期維修的不便，使用耐火澆注料并不能達(dá)到預(yù)期的效果。而預(yù)制件的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,錨固形式也不盡相同。相比較澆注料來說,澆注料預(yù)制件成本雖然提高了20%～60%,但其使用壽命是澆注料的1.5～2倍,而且施工時(shí)間能減少一半,節(jié)省了工期,增加了水泥窯系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,間接地為業(yè)主帶來了經(jīng)濟(jì)效益。
1篦冷機(jī)澆注料預(yù)制件的種類
在篦冷機(jī)高溫區(qū)域使用的澆注料主要為高鋁質(zhì),因此耐火預(yù)制件大部分使用的也是高鋁質(zhì)預(yù)制件。目前按照澆注料預(yù)制件成型后的烘烤溫度來分,有經(jīng)500℃烘烤的預(yù)制件,還有經(jīng)1 200℃以上烘烤的預(yù)制件。根據(jù)大部分水結(jié)合的澆注料的質(zhì)量損失曲線可以發(fā)現(xiàn),澆注料烘烤過程中的3個(gè)脫水階段分別為室溫～300℃、300～600℃和600℃以上,脫水量分別約為總水量的90%、6%和4%[1]。因此,經(jīng)500℃烘烤后的澆注料預(yù)制件基本上排出了澆注料中的絕大部分水分,這類預(yù)制件在現(xiàn)場施工時(shí)無需特別烘烤;經(jīng)1 200℃以上烘烤的澆注料預(yù)制件,不僅排出了澆注料中的全部水分,而且產(chǎn)生了燒結(jié)致密化,使其強(qiáng)度(尤其是中溫強(qiáng)度)提高,因此很多廠家稱之為預(yù)制磚。
預(yù)制件的結(jié)構(gòu)形式與其烘烤溫度和使用部位有關(guān)系。對于篦冷機(jī)矮墻用預(yù)制件來說,大部分預(yù)制件呈方塊狀,大部分無需錨固件,少數(shù)預(yù)制件需要錨固件;而對于篦冷機(jī)喉部和頂部來說,基本上每個(gè)預(yù)制件都需要使用錨固件。對于烘烤溫度在500℃的預(yù)制件,可以直接在澆注料成型過程中預(yù)埋錨固件;但經(jīng)1 200℃以上高溫?zé)Y(jié)的預(yù)制件中就不能預(yù)埋錨固件了,此時(shí)需要在預(yù)制件中預(yù)留錨固件的空隙,在現(xiàn)場安裝時(shí)再將錨固件放入預(yù)留的空隙中。
對于篦冷機(jī)側(cè)墻,可以使用1 200℃以上高溫?zé)Y(jié)的預(yù)制件。對側(cè)墻預(yù)制件中的部分進(jìn)行錨固,防止側(cè)墻整體倒塌或者垮掉。預(yù)制件在成型時(shí)預(yù)留孔洞,同時(shí)做成與預(yù)制件孔相匹配的金屬錨固件。此金屬錨固件尺寸比預(yù)制件預(yù)留孔洞小10 mm左右,便于焊接錨固件時(shí)進(jìn)行調(diào)整,而且有利于消納預(yù)制件在高溫的膨脹移動(dòng)。錨固件安裝后,在預(yù)制塊孔洞里塞上硅酸鋁陶瓷纖維棉,如圖1所示?！ ?br />
圖1側(cè)墻預(yù)制件結(jié)構(gòu)
2篦冷機(jī)澆注料預(yù)制件的錨固形式
對于篦冷機(jī)的頂部來說,目前設(shè)計(jì)的錨固形式很多,大致分為三種:
第一種是預(yù)制件上的錨固件直接與設(shè)備頂部的工字鋼焊接。這種結(jié)構(gòu)形式較為簡單,對設(shè)備頂部結(jié)構(gòu)要求較為簡單,但缺點(diǎn)是安裝較為麻煩,現(xiàn)場的錨固件的焊接對預(yù)制件的使用影響較大。
第二種是預(yù)制件中的錨固件與篦冷機(jī)頂部用螺栓連接,根據(jù)現(xiàn)場預(yù)制件安裝位置在頂部槽鋼上打孔,然后進(jìn)行螺栓錨固,如圖2所示。此方法的特點(diǎn)是預(yù)制件與篦冷機(jī)頂部連接牢固,安裝較為方便。
第三種是預(yù)制件上的錨固件掛在頂部工字鋼上,見圖3。此方法的特點(diǎn)是安裝和檢修極為方便,而且連接牢固?！ ?br />
圖2螺栓錨固預(yù)制件
圖3懸掛式預(yù)制件
3篦冷機(jī)澆注料預(yù)制件的防煙氣貫穿結(jié)構(gòu)
相對于傳統(tǒng)的澆注料澆注施工來說,澆注料預(yù)制件的優(yōu)點(diǎn)很明顯,但是預(yù)制件的整體性差,預(yù)制件之間的磚縫是薄弱環(huán)節(jié),高溫粉塵和煙氣極易通過預(yù)制件之間的縫隙損壞里面的陶瓷纖維板和硅酸鈣板,當(dāng)大量粉塵填入隔熱層中就容易將預(yù)制件擠壞,這是預(yù)制件使用時(shí)需要注意的一個(gè)重要方面。因此,必須采用煙氣不能貫穿的預(yù)制件結(jié)構(gòu)。
目前,預(yù)制件的防煙氣貫穿結(jié)構(gòu)大致有兩種:第一種即是采用異型結(jié)構(gòu)的預(yù)制件,預(yù)制件互相扣合,即預(yù)制件之間的縫隙是曲折的,如圖4(a)所示,能有效防止煙氣粉塵的貫穿。第二種是預(yù)制件為普通的方塊形狀,在預(yù)制件縫隙的冷面抹一層80 mm寬,50 mm厚的火泥進(jìn)行封蓋,這種方法簡單實(shí)用,如圖4(b)所示。側(cè)墻預(yù)制件宜采用第一種結(jié)構(gòu),頂部預(yù)制塊宜采用第二種結(jié)構(gòu)。
澆注料在施工過程中需要留施工縫隙,對于預(yù)制件來說同樣要考慮其膨脹。對于篦冷機(jī)頂部的高溫區(qū)域來說,預(yù)制件工作溫度為800～1 200℃,目前該區(qū)域用預(yù)制件的大小沒有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。不建議預(yù)制件的尺寸超過800 mm,因?yàn)轭A(yù)制件尺寸過大會(huì)影響現(xiàn)場的安裝。在兩預(yù)制件之間通過粘貼陶瓷纖維氈或陶瓷纖維紙來留設(shè)膨脹縫,當(dāng)預(yù)制件尺寸為0～300和300～600 mm時(shí),預(yù)制件之間所粘貼的纖維氈厚度分別為3和5 mm。當(dāng)篦冷機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),預(yù)制件的工作溫度接近1 000℃,預(yù)制塊因受熱膨脹而壓縮陶瓷纖維氈,預(yù)制件之間的縫隙處于閉合狀態(tài);當(dāng)篦冷機(jī)停機(jī)時(shí),預(yù)制件之間的縫隙又張開。對于篦冷機(jī)高溫段的側(cè)墻部位,預(yù)制件之間宜采用火泥砌筑,每隔2 m左右預(yù)留10 mm的膨脹縫,膨脹縫用陶瓷纖維氈進(jìn)行填充。
圖4防煙氣貫穿預(yù)制件結(jié)構(gòu)
4篦冷機(jī)澆注料預(yù)制件的施工方法
(1) 與澆注料接觸的預(yù)制件需要采取防水措施。
(2) 根據(jù)現(xiàn)場安裝情況可適當(dāng)對預(yù)制件進(jìn)行切割,須使用專門的切磚機(jī)進(jìn)行切割,切割面不能作為工作面。
(3)在篦冷機(jī)側(cè)墻的軸向方向每隔2 m預(yù)留10mm的膨脹縫,并用陶瓷纖維氈填充。
(4)在篦冷機(jī)側(cè)墻預(yù)制件與澆注料的分界區(qū)加橫向擋磚板,以防止水泥熟料帶動(dòng)側(cè)墻預(yù)制塊對澆注料進(jìn)行擠壓。
(5)對于篦冷機(jī)頂部,先安裝澆注料預(yù)制塊,然后從頂部上方鋪貼硅酸鈣板;對于篦冷機(jī)側(cè)墻部位,先鋪貼隔熱板,然后砌筑預(yù)制件,有錨固件的預(yù)制塊必須先在隔熱板上挖孔,然后再將錨固件與設(shè)備殼體焊接在一起。
5澆注料與預(yù)制件的使用比較
以產(chǎn)量5 000 t的四代篦冷機(jī)來說,替換使用預(yù)制件的部位澆注料用量按80 t計(jì),每噸澆注料大約要用0.023 t的0Cr25Ni20耐熱鋼錨固釘。耐熱鋼錨固釘單價(jià)若按5萬元·t-1計(jì)算,則在篦冷機(jī)上使用澆注料與預(yù)制件的比較結(jié)果見表1。
在篦冷機(jī)上換用預(yù)制件后,延長了耐火材料的使用周期,耐火材料損耗降低50%以上,綜合成本至少降低了10%。而且預(yù)制件的使用提高了水泥窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率,減少了停窯次數(shù),縮短了施工時(shí)間,從而間接提高了熟料產(chǎn)量,提高了水泥企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也降低了工人因修補(bǔ)澆注料而造成的工作強(qiáng)度。
6結(jié)論
篦冷機(jī)用預(yù)制件具有安裝方便、安裝周期短、免烘烤等特點(diǎn),部分高溫?zé)傻念A(yù)制件強(qiáng)度更高,耐磨性更好,大大地延長了篦冷機(jī)關(guān)鍵部位耐火材料的使用壽命。
