книги / Неформованные огнеупоры. Свойства и применение неформованных огнеупоров Сост. И. Д. Кащеев [ др.]; Под ред. И. Д. Кащеева

Глава 8.

ПРИМЕНЕНИЕ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ В ПЕЧАХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА

Вращающаяся печь для обжига цементного клинкера представляет собой полую, футерованную изнутри огнеупорным материалом трубу, установленную на опорах с уклоном в сторону разгрузки. Подвергающийся обжигу материал движется навстречу потоку газов, образующихся при сгорании топлива (пылеугольного, газа или мазута), подаваемого через горелки в разгрузочной части печи.

Взависимости от способа подготовки сырьевого материала для обжига (мокрый шлам или сухая сырьевая мука) различают два способа производства цемента — мок­ рый и сухой. В длинных вращающихся печах мокрого способа производства, осна­ щенных внутрипечными теплообменными устройствами, все процессы термохими­ ческой обработки материала происходят от начала до конца— от подачи в печь исход­ ного сырьевого шлама и его сушки до выхода из печи обожженного цементного клин­ кера. Для интенсификации процесса в подготовительных зонах печи устанавливают теплообменные устройства — цепные завесы, лопастные или ячейковые теплообмен­ ники.

Схема наиболее распространенной в цементной промышленности вращающейся печи диаметром 5 и длиной 185 м мокрого способа производства показана на рис. 8.1.

Вкоротких вращающихся печах сухого способа производства завершаются термо­ химические процессы обжига клинкера — декарбонизация и клинкерообразование. Предварительная термическая подготовка сырьевой муки происходит в запечном цик­ лонном или шахтно-циклонном теплообменнике, который может быть оснащен реак- тором-декарбонизатором. В ряде случаев в качестве запечного теплообменника ис­ пользуют конвейерный кальцинатор.

Схема вращающейся печи сухого способа диаметром 4,5 и длиной 80 м, применяе­ мой в печных агрегатах производительностью 3000 т/сут с реактором-декарбонизато- ром, показана на рис. 8.2.

8.1. Футеровка вращающихся печей

В настоящее время для футеровки отечественных вращающихся печей для обжига цементного клинкера применяют шамотные, высокоглиноземистые (редко), хромитопериклазовые, периклазохромитовые, периклазошпинелидные и периклазошпинельные огнеупорные изделия.

Составы растворов, применяемых для кладки огнеупорных изделий во вращающихся печах, приведены в табл. 8.1.

Высокие механическая прочность и термостойкость, отсутствие разупрочнения при нагревании, хорошая сопротивляемость к истиранию являются свойствами современ­ ных огнеупорных и жароупорных бетонов, предопределившими их применение для футеровки вращающихся печей. В современных мощных вращающихся печах из бе­ тонов выполняют футеровку в зонах навески цепей и установки встроенных теплооб­ менников. В табл. 8.2 приведены рекомендации по составу жароупорных бетонов и

Та бл иц а 8.2

**Фракция гранита мельче 5 мм может быть заменена тонкомолотым шамотом.

*Чугунную или стальную стружку в бетон добавляют для уменьшения истирающего воздействия целен.

*Бетон предназначен для ремонта и изготовления небольших участков футеровки.

Отремонтированные бетоном поврежденные участки и прогары футеровки зоны спекания вращающейся печи диаметром 5 и длиной 185 м после 162 суток работы имели хорошее состояние без сколов и трещин. Периклазохромитовый бетон с 40 % крупной и средней фракции хромитовой руды успешно испытан в футеровке зоны спекания печи диаметром 5 и длиной 185 м. Из бетона было выполнено кольцо шири­ ной 2 м на расстоянии 61-63 м от горячего конца печи.

Для сокращения сроков кладки и ремонта футеровки применяют крупногабаритные бетонные блоки. Для их изготовления используют, в частности, алюмосиликатный бетон на жидком стекле следующего состава, %: шамот фракции 5-20 мм 40,0, мельче 5 мм 17,0, тонкомолотый шамот (остаток на сите № 008 не более 10 %) 30,0, портлан­ дцемент 1,0, жидкое стекло плотностью 1,25 г/см3 12,0. Все шамотные составляющие изготавливают дроблением и помолом боя или лома алюмосиликатных изделий мар­ ки ШЦУ (ГОСТ 21436-75). Бетон имеет следующие свойства: огнеупорность 1670 °С, температура начала деформации под нагрузкой 0,2 МПа 1220 °С, термостойкость (850 °С - вода) более 25 теплосмен, предел прочности при сжатии после сушки при 140 °С не менее 20,0 МПа, после обжига при 800 °С 22,0 МПа.

Из бетонных блоков массой 350 кг (каждый) выполняют футеровку горячего обреза вращающейся печи.

Примерная схема футеровки вращающихся печей по зонам с указанием применяе­ мых огнеупоров и растворов для кладки, толщины кладки и швов приведена в табл. 8.4.

Зона спекания является наиболее ответственным участком футеровки вращающих­ ся печей, стойкость которой определяет в основном продолжительность кампании печи.

Кладку зоны спекания выполняют тремя способами — с применением в радиаль­ ных швах металлических пластин, с использованием огнеупорного раствора, с уста­ новкой между огнеупорами выгорающих прокладок (без металлических пластин и огнеупорного раствора). В отечественной практике применяют первые два способа.

При применении для кладки зоны спекания огнеупорных растворов появляется воз­ можность компенсировать неровность и непараллельность граней кирпичей. Дефор­ мация раствора компенсирует термическое расширение кладки. Некоторые составы растворов, применяемых для кладки из основных огнеупоров, приведены в табл. 8.5.

Как показывает отечественная практика, средняя стойкость футеровок на растворе на 15-20 % выше стойкости футеровок с пластинами. Применение раствора в кладке

зоны спекания особенно важно в печах большого диаметра, для которых требуется высокая прочность футеровки. Кладка с применением раствора требует больших зат­ рат времени и более высокой квалификации рабочих. Хорошие результаты дает при­ менение СВС-мертеля “Гамма ЗХП” с оксидной прямой связью, состоящего из по­ рошков, затворяемых перед употреблением водой. При достижении температуры 940 °С начинается процесс СВС, идущий с повышением температуры до 1800-2000 °С и об­ разованием монолита. Мертель после синтеза имеет следующие свойства: огнеупор­ ность 1780 °С, термостойкость (1200 °С - воздух) 20 теплосмен, предел прочности при сдвиге более 15 МПа. При применении СВС-мертеля в кладке зон спекания и охлаждения стойкость ее существенно возрастает. Стойкость футеровки порога уве­ личивается в несколько раз.

При применении для футеровки вращающихся печей огнеупорных бетонов и масс, а также бетонных блоков используют специальные технологические приемы изготов­ ления футеровки.

♦ ЖС—жидкое стекло плотностью 1,35-1,38 г/см3 вводили сверх 100 %. Содержание ЖС указано в мас.%.