冷却窑进料端内衬改造

摘 要：本文介绍了煅后焦生产设备回转窑配套冷却窑进料端内衬的改造途径，提出了进料端内衬采用浇注料的具体施工方法和使用特点。

关键词：冷却窑 进料端内衬 改造 浇注料

中图分类号：TF806 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1 引言

在煅后焦生产中，很多早期投产的企业都采用回转窑作为煅后焦生产设备。为了保证回转窑生产出的高温煅后焦能够顺利输送到下道工序，必须在回转窑下游配套冷却窑，对回转窑生产出来的高温煅后焦进行冷却。冷却窑结构基本与回转窑相似，但在进料端窑内及前段筒体外部喷有冷却水对煅后焦进行冷却。进料端钢内衬受高温煅后焦摩擦、冷却水、汽化蒸汽作用，极易变形、磨损。下面就结合某铝厂对冷却窑进料端内衬改造进行分析。

2 内衬改造

2.1 冷却窑基本参数

该厂回转窑为陇西机械厂制造的φ2.2m×45m回转窑，回转窑产量5t/h～6t/h。回转窑配套冷却窑规格型号为φ1.8m×18m，处理料量3.5t/h～6t/h，冷却水消耗50t/h，进料温度～1100℃，出料温度60℃以下。高温煅后焦通过回转窑出料管进入冷却窑进行冷却喷淋冷却和窑皮循环水冷却。

2.2冷却窑内衬原始结构及存在问题

冷却窑初始设计进料端衬板由4块厚度12mm不锈钢板拼成圆形固定在冷却窑壳体上，然后再在衬板上焊接12块螺旋形抄板，对进入冷却窑的高温煅后焦进行搅动，随着窑的旋转将煅后焦抛起，以便冷却水均匀喷在煅后焦上，同时将煅后焦向窑内推动，避免煅后焦从窑头漏出，污染环境。

这种结构的衬板在高温煅后焦长时间作用下，容易膨胀、变形、弯曲，衬板间会产生间隙，衬板与筒体间会产生间隙。随着间隙增大，高温煅后焦会进入衬板与筒体之间，进入的煅后焦由于和冷却水接触不良，没法得到及时冷却降温，会使冷却窑壳体温度过高，在窑体外冷却水的作用下会加剧筒体氧化。另外，由于煅后焦与筒体直接接触，也会加剧筒体磨损，最终造成筒体早期破损，缩短冷却窑寿命。

另外，由于冷却窑进料端内衬由4块钢板组成，体积大。致使衬板更换很不方便，更换作业量大，组装困难。而衬板上焊接的抄板，由于受高温煅后焦冲刷，容易脱落。抄板脱落后，煅后焦不能完全被抛起，喷淋水的冷却效果就会下降，煅后焦出料温度会上升，经常高于60℃，对下游设备造成烧损，同时煅后焦大量堆积筒体底部，也会加剧冷却窑衬板烧损。如果在衬板上焊接的抄板脱落后，要保证冷却效果，就需要加大冷却水喷入量，如果掌握不好，就会形成水料，影响下道工艺，也会增加新水消耗，造成能源浪费。并且使用不锈钢衬板价比较高，一般8月～12个月需要更换，也会增加维修费用。

2.3 斜衬板改造

为了解决冷却窑进料端原4块衬板更换困难，抄板容易脱落的问题，该厂进过分析抄板构造和在筒体内的布置形式，将4块衬板改为12块带螺旋抄板的活动衬板，将衬板与抄板做到一体，避免了抄板提前脱落的问题。同时将4衬板与筒体焊接固定改为可拆卸的螺栓固定。安装方式为，先在筒体上焊接12块固定板，活动斜衬板用不锈钢螺栓连接在固定板上。衬板选用16Mn材质。

经过上述改造后解，决了抄板容易脱落的问题，同时衬板更换、组装也相对容易。但在使用中仍然存在以下问题，冷却窑进料端衬板会变形、磨损，进料端活动斜衬板至少每个停窑检修周期都需要更换。衬板变形严重时会出现漏料影响现场环境，部分煅后焦会进入冷却水系统，给整个水系统带来影响。

2.4浇注料内衬改造

如何降低冷却窑衬板磨损和衬板变形，成为公司急需解决的问题。通过对衬板材料分析，认为选用高质量，买高温、耐磨衬板可以初步解决这一问题，但是成本也比较高。最终经过论证，认为参照回转窑内衬浇注料施工方案，用高铝质浇注料在冷却窑进料端砌筑内衬，替换原来的钢质衬板是解决上述问题行之有效的途径。

在确定具体方案后，就需要确定具体砌筑的内衬结构。经过对冷却窑设计产能和工艺条件分析计算，认为在不影响冷却窑进料和冷却效果的前提下，内衬砌筑厚度沿筒体100mm，砌筑长度从窑头向出料端880mm（该长度正好是冷却窑进料端活动斜衬板长度），同时在冷却窑进料端挡料板处设置收缩口，具体如图1所示。

图1 冷却窑进料端浇注料内衬示意图

这种结构，在挡料板处设置的收缩口起到了原衬板螺旋抄板的作用，当1000℃左右的煅后焦进入后可以得到直冷喷淋水冷却，同时煅后焦可以顺利下移。浇注料的耐磨性很好地解决了进料端钢衬板容易磨损、变形和漏料问题。当然由于浇注料的保温效果，冷却窑进料端窑体不会随着高温煅后焦的进入急剧升高，窑体可以自然冷却，不用筒体外部冷却时冷却窑体。从而可以取消进料端筒体外部冷却水，实现节约用水。

2.4.1浇注料内衬改造施工步骤

正确组织和安排冷却窑进料端浇注料内衬改施工步骤，是保证该内衬使用寿命的关键，该厂具体步骤如下：

a） 拆除冷却窑原进料端斜衬板，利用火焊切割掉筒体进料端因为衬板变形，煅后焦进入筒体和衬板之间氧化和磨损严重的端部筒体，切割长度1m。如果筒体没有磨损或磨损不严重，不需要切割更换筒体；

b） 根据设计图纸，重新制作新筒体筒体1m更换切割筒体，筒体制作时纵向焊缝要错开，间距不小于300～500mm。筒体椭圆度，特别是在接口处不大于（0.001～0.0015）D，筒体更换时必须对接头打坡口，坡口端面对通体中心线的端面跳动不大于1mm，坡口形式与尺寸可选用《手工电弧焊接接头的基本形式与尺寸》，筒体中心必须找正，接口处筒壁必须对齐，钢板边缘的偏差不超过1.2mm；

c） 在筒体焊接组对完成后，就需要做浇筑前的准备工作，即在筒体上焊接锚钩，在锚钩上缠绕布条，锚钩焊接时间距一般可按200mm布置，沿筒体每圈约35个；

d） 在锚钩焊接完成后，就可以按设计尺寸砌筑浇注料，由于砌筑长度较短，窑体直径不大，可以支模板整体浇筑，如果直径比较大就需要采用回转窑浇筑方法，分次逐条浇筑；

e） 在浇注料砌筑完，拆除模板后，就需要对砌筑内衬进行烘烤，烘烤工艺可以参照回转窑的烘窑工艺进行，待内衬完全干燥后方可投入使用。

2.4.2 浇注料内衬改造特点

进料端经过浇注料内衬改造后，实际运行中能够满足冷却窑原设计生产工艺要求，并具有以下特点：

a） 冷却窑窑头直接喷入窑内冷却高温煅后焦的直冷水，在保证1000℃左右的煅后焦冷却至60℃时，喷入的水量，不会影响高铝质浇注料的使用强度；

b） 进料端100mm厚，880mm长的高铝质浇注料内衬，既保护了冷却窑筒体高温烧损和磨损，也不影响整个筒体散热效果；

c） 浇注料内衬耐磨损、耐高温；

d） 冷却窑窑头挡料板处浇注料收口保证了煅后焦进入冷却窑后顺利下移而不漏料；

e） 可以取消进料端筒体外部的冷却水，易于现场管理。

2.4.3 浇注料内衬改造效果

2011年10月，该公司对1号冷却窑进料端内衬按上述方法进行改造后，一直正常使用。从使用情况看，效果良好，彻底解决了冷却窑进料端内衬磨损及漏料问题。进料端筒体外部冷却水取消后，既节约了冷却水消耗，也便于现场管理。

目前已使用1年半，进料端高铝质浇注料内衬完好，预计可达到3年使用寿命。通过改造，年可节约新水消耗200吨以上，也可节约备件消耗，减轻工人更换衬板的劳动强度。

3 结束语

冷却窑进料端浇注料内衬改造，能够很好地解决回转窑配套冷却窑进料端钢衬板磨损引起的筒体磨损，有效延长设备的使用寿命，同时也能够节约维修费用和冷却水消耗。该项改造技术在同类工业冷却窑中具有积极的推广价值。

参考文献

[1] 林文浚. 冷却窑筒体图03-69.12.1.0，贵阳铝镁设计院，1985.11.

[2] 赵永翔，杨志宏，王天俊. 设备操作、维护、检修规程汇编，甘肃华鹭铝业有限公司，2012.1