分析水泥窯燃燒器澆注料損毀的原因及應對措施

在水泥熟料煅燒過程中，煤粉燃燒器能否正常且穩定的運行將決定著水泥熟料的產量和質量。而作為煤粉燃燒器防護罩的澆注料就顯得尤為重要。某公司二期6000t/d熟料水泥生產線采用煤粉燃燒器為FL.Smith公司生產的Duoflex煤粉燃燒器，投產4個月左右，燃燒器澆注料受損嚴重。本文將從原因分析、應對措施兩個方面對其煤粉燃燒器澆注料損壞原因進行探討。

1、原因分析

通常情況下，燃燒器工作3～4個月其澆注料會有不同程度受損。在熱應力和機械應力作用下澆注料內的微裂紋不斷擴大及延伸而導致澆注料剝落。燃燒器在使用約4個月后的受損情況頗為典型見圖1。以下就熱應力和機械應力兩方面影響原因進行分析。

(1)熱應力的影響。回轉窯燃燒器所處位置為前窯口，工作環境溫度約為600℃~1 300℃，溫度高且波動范圍大。由于煤粉燃燒器澆注料為熱的不良導體，溫度差異導致熱膨脹系數不同，使用一段時間后受熱不均的部位會產生裂痕。表1為幾種煤粉燃燒器用剛玉/莫來石澆注料線變化率(耐火澆注料通常用線變化率表示熱膨脹系數)不同溫度下的數值。

除此之外，在澆注料施工過程中采用橫向施工，由于重力作用，筒體上半部分澆注料與下半部分澆注料難免存在差異，密度不同導致導熱不均，也會容易產生裂紋。

(2)機械應力的影響。高溫二次風從煤粉燃燒器下方由篦冷機吹入回轉窯，此部分二次風或多或少夾帶熟料粉塵，對于煤粉燃燒器下部沖蝕較大。這導致裂紋會慢慢變大，甚至露出內部錨固件，高溫下錨固件焊接處會被熔化，由于重力作用進而錨固件連同澆注料一同掉落，露出燃燒器金屬外殼，沒有澆注料保護，燃燒器很容易在高溫下產生裂縫見圖3，一旦產生裂縫而導致漏風，該燃燒器無法繼續使用。

2、應對措施

針對大部分水泥廠存在的煤粉燃燒器澆注料易損壞、脫落問題，在青州中聯二期現場咨詢相關現場技術人員、施工人員，綜合多方意見，提出建議。

(1)澆注料施工方式。由于現場施工條件所限，橫向施工有方便快捷、節省費用的優點，因此為大部分施工單位采用，而橫向施工的澆注料，因為重力原因，上下肯定會有不同程度的密度不均，在回轉窯中會更容易變形脫落。所以建議采用豎向施工，采用起重設備將整根燃燒器吊起與地面垂直進行澆注，該種澆注方法能讓澆注料密度更均勻，頭部澆注更緊密。

(2)燃燒器頭部澆注料形狀采用倒角。在回轉窯窯內氣流中，煤粉燃燒器所產生的一次風外側易產生回旋渦流，氣流會帶動一些煤粉粘結在煤粉燃燒器頭部，產生結焦現象，隨著結焦逐漸增多、擴散，從而干涉火焰形狀，導致燃燒器兩側溫度不均。所以煤粉燃燒器不能簡單澆注成圓桶型，圖4為簡單圓桶型做法。而應澆注成倒角(建議30°~40°)，倒角澆注方式能夠簡單有效地降低結焦現象。

(3)錨固件排布方式。所有錨固件焊接嚴格按照垂直交互方式焊接，距離為150mm，一般情況下廠家都會在錨固件上加塑料帽，丟失塑料帽的涂一層瀝青以替代，不可直接接觸澆注料。澆注前所有錨固件及所有表面打一層蠟。以防止燃燒器熱膨脹而導致澆注料損壞。

(4)澆注料的選用及配料。澆注料按照高溫耐磨、抗剝落、重量相對較小(懸臂式煤粉燃燒器對重量有嚴格控制)原則選擇。因煤粉燃燒器澆注料前端下部極易磨損，建議加入SiC或者其他高溫耐磨材料。嚴格控制施工用水量，建議用水量8%以下，視具體使用耐火材料型號要求而定，在保證施工性能的前提下，加水量應從嚴控制，宜少不宜多。

(5)膨脹縫的留置。煤粉燃燒器澆注料環向每1m應留一處膨脹縫，軸向(錯縫)留2~4道膨脹縫，膨脹縫寬度10mm，膨脹縫用陶瓷纖維毯填充。

總之，改善煤粉燃燒澆注料的施工工藝，延長其使用壽命，對于提高回轉窯的持續運轉時間，乃至提高水泥產品的質量和產量，都有深刻的意義。