氧化铝焙烧炉耐火内衬损坏原因与选用

王志英

作者通联：中国铝业重庆分公司设备材料部 重庆市南川区水江镇 408403

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1.焙烧炉耐火内衬损坏原因及措施

某厂1#焙烧炉为闪速焙烧炉，2#、3#、4#炉为气态悬浮焙烧炉。因频繁停炉、负荷波动、内衬质量不过关等原因，内衬检修基本上是一年一小修、三年一大修，内衬频繁损坏。焙烧炉外壳由不同厚度钢板焊制，内衬用不定形耐火材料由锚固件联接固定。内衬损坏原因主要有：（1）焙烧炉热风带料在改变流向或经常受到干扰处，对内衬的长期冲刷、磨损，工作层变薄，局部恶化，造成泄漏。（2）流化冷风在流化物料时，由于料位变化或波动，引起耐火内衬骤冷骤热，形成剥落或爆裂。（3）在炉体结构复杂、热应力集中、浇注困难的部位，内衬容易受挤压剥落，甚至造成大片内衬脱落。

针对上述问题采取的措施：（1）在工作层铺设龟甲网，增强内衬工作层抗拉强度及结构复杂部位的整体性。（2）在烟道入口，不影响工艺条件下把原来的钝角过渡改为圆弧过渡，减少应力集中，并增加膨胀缝数量，减少锚固件刚性牵拉；在筒体外部加加强筋，增强筒体强度，避免应力集中；增加焙烧炉煅烧带衬体的厚度，降低钢壳温度减少筒体热应力的产生。（3）适当增加膨胀缝，由原来的每1.5m一道改为每1.2m一道，并依据工艺条件改变膨胀缝的走向，使其顺风以减少风料冲刷。（4）对检修后难以实现严格烘烤曲线处，采取措施进行烘烤（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.内衬的选用

（1）内衬材料性能应与工艺条件相适应

炉体在选用耐火材料时，应根据不同部位的工艺条件，选用不同理化指标的耐火材料。以适用不同部位不同工艺条件的要求。低温区、中温区、高温区应选用不同类型的耐火材料，有些耐火材料如CN-50在高温区表现出良好的使用性能，但其在中、低温区的使用性能并不一定良好。另外，对个别特殊部位应予特殊考虑。例如，1#流化沸腾焙烧炉闪速炉、停留槽中的温度1050℃，入口截面风速36.35m/s，截面流速4.68m/s，在此处选用高温强度高、表面致密坚固的耐火材料（CN-50）；停留槽建起的料位区，由于用冷风流化，耐火衬体经常受骤冷骤热（料温高达1000℃），故要求该区的耐火材料抗剥落能力一定要好，宜选用致密度低、抗热震性好的材料（CN-40）；料风回转处冲刷磨损严重，温度在800℃以下，可选中温强度好、密度高、耐磨的耐火材料（CN-45）。在结构复杂的部位选用线膨胀系数小的耐火材料（CN-50钢丝料），如1#炉主炉到停留槽平烟道部位。1#焙烧炉流速最大的文丘里干燥器入口截面风速62.22m/s，截面流速31.1m/s,温度155℃，如此高的气流速度和热流冲刷，特别是螺旋进料口以下，由于进料干扰，磨损更甚，故选用带有钢纤维、耐磨强度高的材料（CN-40钢丝料）。

（2）内衬使用与筒体结构相适应。

1#流态化闪速焙烧炉主炉和停留槽结构设计紧凑，钢壳选用12mm厚的A3钢焊制，炉体与钢结构采用挠性支承，正压操作，炉体刚性很强，几乎不存在震动，从而保护了内衬，大大延长了炉内衬的寿命，且主炉与停留槽设计绝热层厚度115mm（硅酸铝纤维板+轻质保温砖）、工作层厚度305mm（CN-45），表面热辐射温度平均在80℃左右。1987年12月投产至今，煅烧带内衬没有进行过任何大修。2#、3#气体悬浮焙烧炉筒体采用6mm厚的A3钢焊制，主炉为Φ5.75m×14.00m，分离旋风筒为Φ5.25m的钢壳体，再加上75mm厚的绝热层和200mm厚的工作层，其庞大的尺寸及自身重量，造成刚性较差，尤其在工作状态下，负压波动，壳体会有一定的震动，而炉体与支撑钢结构为直联受压，属刚性联接，无减震缓冲装置，极易造成炉体内衬脱落。由于气态悬浮焙烧炉内衬偏薄，造成表面热辐射较大，一方面引起钢结构脆化，另一方面又造成内衬脱落。以上两点相互作用，处于不断恶化的循环状态。工作层偏薄使施工予留的膨胀缝往往在炉衬使用一段时间后裂缝变大，灼热的氧化铝粉或火焰侵蚀锚固件或绝热材料，造成绝热块烧坏或锚固件根部炭化，使内衬与钢结构之间填满氧化铝粉，时间一长就会出现大块内衬脱落或筒体烧红、烧漏。

不定形耐火材料的施工要配置锚固件和膨胀缝，其作用是使内衬能牢固地与筒体结合。锚固件的分布应根据热负荷、机械负荷、所支撑材料的重量和炉子中心部位以及锚固件本身的形式加以选择。应在满足牵拉炉衬的基础上，尽量少布设，以减少热损失。锚固件的高度一般为保温层厚度加上工作层厚度的60%。膨胀缝要布设为曲折缝，避免直通缝，并且内衬的膨胀缝要错开分布，在高度方向上留取2～3mm宽的膨胀缝，其深度为工作层厚度的1/2～1/3，圆周方向上一般不留膨胀缝（模板施工时由于时间差会自然留出）。

内衬烘烤是为了排除游离水和结晶水，经过烧结，获得符合要求的耐火工作层。内衬在充分养生、初凝之后，开始烘炉，一般应在低温下多保持一段时间，以使水分充分缓慢排出，以免发生爆裂。

此外还要重视开发选用新材料，这对提高炉子的运转率及使用寿命有重要意义。

经过对焙烧炉内衬改进设计，使内衬的修理从一年一小修、三年一大修延长到两年一小修、五年一大修，提高了主机设备的运转率，为提产扩产创造了良好的条件。