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某公司64 萬t 電石生產(chǎn)配套碳材烘干裝置為6 臺柵格式轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)(GZT24200)，熱源由GXDF - 5 型熱風(fēng)爐提供。自2009 年運(yùn)行至今6 臺熱風(fēng)爐耐火爐襯出現(xiàn)了不同程度損壞，生產(chǎn)過程中陸續(xù)出現(xiàn)耐火磚脫落的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響熱風(fēng)爐的穩(wěn)定運(yùn)行，同時墻磚松動存在坍塌風(fēng)險，熱風(fēng)爐實際使用壽命遠(yuǎn)低于設(shè)計壽命。
從現(xiàn)實使用情況及損壞的部位分析熱風(fēng)爐耐火爐襯損壞的主要因素，提出針對性的相應(yīng)措施，通過采取措施可以避免對熱風(fēng)爐耐火爐襯損壞，提高熱風(fēng)爐實際使用壽命。
熱風(fēng)爐耐火爐襯損壞的主要部位
1.1 GXDF - 5 型熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)
公司電石廠GXDF - 5 型熱風(fēng)爐由燃燒室、擋風(fēng)墻、副床構(gòu)成，頂為耐火材質(zhì)拱頂磚砌筑。其外形尺寸為:長5 548 mm、寬5 666 mm、高6 400 mm。燃燒室容積60 m3，副床容積為20 m3，熱風(fēng)爐平面圖及剖面圖見圖1、圖2。
圖1 熱風(fēng)爐平面圖
圖2 熱風(fēng)爐剖面圖
1. 2 GXDF - 5 型熱風(fēng)爐爐襯損壞的部位
熱風(fēng)爐爐門上方爐襯損壞變形與坍塌墻體。燃燒室臺轉(zhuǎn)燒損、擋火墻開裂傾斜。山墻開裂、變形與傾斜;熱風(fēng)出口處或接入處大墻、拱圈出現(xiàn)變形與坍塌;拱頂塌陷。
熱風(fēng)爐耐火爐襯損壞的原因
通過分析認(rèn)為造成公司電石廠GXDF - 5 型熱風(fēng)爐耐火爐襯損壞的原因主要有以下原因。
2. 1 高溫?zé)釕?yīng)力作用
熱風(fēng)爐爐墻耐火磚內(nèi)、外側(cè)表面溫度差大，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，即磚襯內(nèi)側(cè)受到很大的壓應(yīng)力，外側(cè)受到很大的拉應(yīng)力。耐火砌體受到的膨脹力和荷重力集中于熱風(fēng)爐內(nèi)層磚襯的內(nèi)表面上，耐火磚襯內(nèi)側(cè)面的冷、熱變化，導(dǎo)致耐火砌體的內(nèi)側(cè)面發(fā)生開裂，進(jìn)而產(chǎn)生松動和脫落，造成拱頂垮塌、隔墻傾倒等。
2. 2 機(jī)械沖刷、磨損作用
高溫燃燒廢氣和鼓風(fēng)對磚襯表面的強(qiáng)烈沖擊和磨損，特別是熱風(fēng)爐的燃燒室下部隔墻，由于燃燒高溫氣流的沖擊，產(chǎn)生振動，使燃燒室隔墻下部開裂、脫落和短路。
2. 3 蠕性變形作用
耐火砌體在高溫、高壓的作用下，產(chǎn)生的蠕變是導(dǎo)致熱風(fēng)爐用耐火磚破壞。
2. 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致局部損壞變形帶來漸進(jìn)式的損壞熱風(fēng)爐整體砌筑
煤粉管磨損后煤粉漏入保溫層后燃燒擠壓耐火磚后承重墻開裂，導(dǎo)致拱頂?shù)舸u、塌陷，甚至整體垮塌。
2. 5 操作不當(dāng)加劇熱風(fēng)爐耐火層損壞
(1) 熱風(fēng)爐爐膛內(nèi)溫度長期超設(shè)計要求操作GXDF - 5 型熱風(fēng)爐其設(shè)計爐膛內(nèi)溫度為850 ℃以下運(yùn)行，碳材干燥工段實際運(yùn)行溫度在950 ℃ ～1 050 ℃;
(2)長期高負(fù)壓操作導(dǎo)致?lián)趸饓?、山墻等部位熱?yīng)力長期承載過大，導(dǎo)致磚體開裂、錯位;
(3)頻繁壓火與起爐導(dǎo)致耐火砌體冷、熱變化劇烈，使得墻體內(nèi)側(cè)面發(fā)生開裂;
(4)操作時干燥筒長期返料、干燥筒竄動等沖擊入口法蘭導(dǎo)致熱風(fēng)出口墻、拱圈損壞。
2. 6 砌筑質(zhì)量差引起熱風(fēng)爐耐火層損壞
主要是砌筑時耐火磚縫隙大、縫隙間耐火泥漿填充不飽滿。
改進(jìn)措施
針對以上情況損壞的部位、耐火爐襯損壞的因素，提出如下措施:
(1)嚴(yán)格按工藝設(shè)計要求熱風(fēng)爐進(jìn)行操作，爐膛內(nèi)溫度控制在850 ℃ 以下運(yùn)行，風(fēng)壓控制在- 30 Pa以下操作，減小干燥機(jī)振動，避免沖擊入口法蘭。
(2)熱風(fēng)爐大修時，針對煤粉管入口處采用耐火澆筑料局部澆筑杜絕煤粉漏入保溫夾層。
(3)熱風(fēng)爐大修時，針對拱頂承重墻采用耐火澆筑料與鋼筋整體澆筑圈梁，防止承重墻局部損傷后導(dǎo)致拱頂沉陷。
小結(jié)
GXDF - 5 型熱風(fēng)爐爐襯損壞部位主要在爐門上方、擋火墻、山墻、出口處大墻及拱圈，主要是熱應(yīng)力、氣流的沖擊產(chǎn)生振動、使操作不當(dāng)、局部結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等原因造成損壞熱風(fēng)爐整體砌筑損壞。通過規(guī)范熱風(fēng)爐進(jìn)行操作，將爐膛內(nèi)溫度控制在850 ℃以下運(yùn)行，風(fēng)壓控制在- 30 Pa 以下操作，減小干燥機(jī)振動，避免沖擊入口法蘭。熱風(fēng)爐大修時，有針對性改進(jìn)結(jié)構(gòu)不合理之處如煤粉管入口處采用耐火澆筑料局部澆筑、拱頂承重墻采用耐火澆筑料與鋼筋整體澆筑圈梁。解決熱應(yīng)力與結(jié)構(gòu)應(yīng)力如何分布、承受與消除( 化解) 的問題，防止集中釋放帶來的結(jié)構(gòu)破壞。避免對熱風(fēng)爐耐火爐襯損壞，提高熱風(fēng)爐實際使用壽命。
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