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煤矸石烧结砖隧道窑常见故障及处理办法
来源:耐火材料商情网 日期:2018-04-16

    1大火
    窑内大火即窑内高温点温度超高、高温带明显延长。主要原因是热值过高、码坯方式不当造成的。
    当高温点温度超过正常温度30℃以上时,产品就容易过火,超出正常温度越高,产品过火越严重。
    正确的操作方法可以减少或者避免过火造成的损失。当发现窑内高温点温度超过正常温度30℃以上或高温点温度虽无较大变化但高温段长度比正常情况明显延长时,必须立即采取措施减少过火损失。
    1.1快进车
    快进车可以缩短砖的烧结时间,可有效避免过火。这种方法叫做"高温快烧"。
    1.2加大通风量
    砖坯热值高,其燃烧所需要的氧气量就要大,窑内的通风量就要相应增加,否则,成品砖除过火外还有可能产生黑心。另外,大风量可以带走更多的热量,可以相对减少过火程度。
    1.3负压烧成
    调整窑内压力,确保高温带处于负压状态。当高温点温度超过正常温度50℃甚至更高时,不仅会使成品砖严重过火,操作不当还会造成烧塌窑顶、烧坏窑车的恶性事故,因此窑内高温带必须处于负压状态。因为正压时大火直烧窑顶,而负压可以减少高温对窑顶的损坏,同时窑内负压可以使窑外冷风通过投煤孔间隙和窑体密封薄弱的部位进入窑内,起到保护窑体的作用。
    1.4打开投煤孔盖,让冷风进入窑内
    在确保投煤孔处于负压状态时,可以打开投煤孔盖,这样冷风顺着投煤孔进入窑内,不但可以减少高温对窑顶的威胁,对减少成品砖过火也有很大的好处。
    当投煤孔处于正压状态下,打开孔盖放出部分热空气,这对降低窑内温度、减少成品砖过火也是有益的。轮窑大火时经常采取这个办法,效果不如投煤孔处于负压状态下效果明显,而且如果窑炉处于密闭窑棚内时会造成热污染和空气污染。
    冷却带若设有急冷风机,可以开启风机向窑内送入冷风,这样效果较好。
    1.5改变用闸方式,及时放走部分热量
    预热带排烟闸一般设计7~9对,也有设计11对的。排烟闸越多,闸的位置距离高温带越近,对调整窑内大火越有好处。
    正常生产一般采用桥梯式闸或桥式闸,当窑内出现大火时,可以采取改变用闸方式的办法放走部分热量,用闸方式可调整为:倒桥梯式闸,倒梯式闸。
    倒梯式闸的放热量大于倒桥梯式闸。放热时必须实时监控排烟风机进风口的温度,防止烧坏风机叶轮(一般叶轮的耐热温度为250℃)。
    1.6减少码坯量(稀码)
    因砖坯热值过高造成窑内大火时,可以采取减码的办法。这种方法最适合于二次码烧,发现窑内大火时,可以立即改变干燥窑门口的码坯方式,减少码坯量,这样能很快解决问题。
    这个方法对于一次码烧隧道窑来说操作难度较大一点,但可以采取减排的办法来达到减码的目的(窑车上下方向砖坯称"层",顺窑车长度方向砖坯称"排")。如6.9m断面宽一次码烧隧道窑(码高90砖14层),当码坯量为6552块时(12排×14层×39块),可以抽掉一排(546块)或两排(1092块),将多余的砖坯码放在干燥窑门口的空地上(如果干燥窑门口的摆渡线能与回空车线相通时,可以直接将减下的砖坯码放到空窑车上),以后正常生产时可以间隔进空车码放,或采取每车多码几十块的办法将这些砖坯逐步消化掉。
    2窑内低温
    窑内低温是指窑内高温带高温点低于正常烧成温度,造成低温的原因主要是砖坯热值低、码坯方式不当或操作不当。
    低温会使隧道窑产量降低,产品欠火,严重时会出现灭火停窑的恶性事故,其处理方法如下。
    2.1加煤(或木柴)升温
    当窑内出现高温点温度低于正常烧成温度时,应及时采取加煤提温的办法,这样既能保证产品质量又能减少产量损失。投煤时应遵照少投、勤投、分散投的原则。
    2.2减缓进车速度
    减缓进车速度的目的是延长烧成时间。这种方法叫做"低温长烧",即稍低一点的烧成温度、较长的烧成时间,也能达到烧结的效果。但延缓进车时间会降低隧道窑的产量。
    2.3停止窑尾鼓风,排烟风机降频
    排烟风机的目的是排除砖坯燃烧时产生的烟气,但同时也会带走大量热量。根据窑炉热平衡计算,烟气带走的热量一般占窑内总热量的25%左右。当窑内出现低温时,必须减少窑内的通风量,以减少烟气带走的热量损失。同时,窑尾尽量不要鼓冷风,延长冷却带的降温时间。窑内压力尽量调整到使高温带处于正压状态,这样不仅窑外冷风不容易侵入窑内,而且对减少窑车边部和两侧出现欠火砖都是有好处的。
    2.4调整用闸方式,减少热量损失
    从减少窑内热量损失的角度来看,正梯式闸无疑是最有效的用闸方式(排烟温度最低),其次是桥梯式闸。但当砖坯干燥效果不好时,慎用正梯式闸。
    2.5尽量减少焙烧窑内抽热量
    在保证干燥窑干燥效果或至少确保干燥窑不塌坯的情况下,可适当减少焙烧窑冷却带的抽热量。根据窑炉热平衡计算,人工干燥所需的热量占窑炉总热量的30%左右,若能采取措施将这个比例降到20%左右,则能节省大量热量,可以相应减少成品砖的欠火程度。可以采取的措施如下:
    a.充分利用存坯线,让码好的砖坯在存坯线上利用环境温度充分脱水。进入干燥窑的砖坯含水率每下降1%,则可以相应减少干燥窑耗热6%~8%;
    b.可以利用低温大风量的干燥原则,在送风温度稍低的情况下,采取加大风量的措施,也能达到较好的干燥效果。在换热风机进风口处多兑冷风可以达到这个目的;
    c.将排烟风机的部分高温烟气送热入干燥窑也是个很好的节能措施;
    d.从窑底抽取的低温热风(一般是60℃~80℃),利用热风机送入干燥窑,也可以节省部分焙烧窑的热量;
    e.当采取以上措施(实际上述c、d两项措施是窑炉设计时采取的节能措施,若设计时未采取该措施,现场操作时很难实施)出现砖坯干燥残余含水率超标时(我们一般要求干燥砖坯平均残余含水率<2%,越小越好),可以配合与热带用闸来保证烧成质量,这虽然和措施d有点矛盾,但采用桥式闸是个比较折中的办法,既能保证残余含水率较高的砖坯的烧成质量,又不至于将大量热量浪费掉。
    3.烧成裂纹
    砖的烧成裂纹一般产生在焙烧窑炉预热带和冷却带。
    3.1炸纹和发纹
    焙烧窑预热带的作用是使砖坯缓慢预热升温,确保残余水分缓慢排出,如果升温过快,会使砖坯内的大量水分急剧升温而变为水蒸气,当砖坯原料颗粒之间的通道不能及时排出这些水蒸气时,水蒸气就会产生压力,较大的压力就有可能把砖坯撑裂(炸纹或爆裂)。
    砖坯原料中的石英(SiO2)在573℃和870℃时要发生晶型转变,转变的同时伴随着体积的膨胀,573℃时由?-石英转变为a-石英,体积膨胀4.64%,870℃时由a-石英转变为a-磷石英,体积膨胀13.68%,若升温过急,石英膨胀速度太快,会把砖坯"撑裂",尤其是573℃~870℃时的晶型转变,因其体积膨胀率大,最容易产生裂纹。因此,石英含量较高的砖坯一定要注意预热带后半部分缓慢升温(升温速度最好控制在60℃/h~80℃/h)。
    砖坯进入冷却带,上述晶型转变的过程会逆向发生,伴随着晶型的转变会产生体积收缩。若冷却过快,仍然会产生裂纹。这时候会产生一种很细很直的裂纹,俗称"发纹",用肉眼难以辨别,但敲击时声音沉闷、不清脆、俗称"哑音"。
    采取措施:适当延长预热带长度,减缓升温速度,冷却带缓慢降温。
    3.2网状裂纹
    预热带产生的湿空气如果流程过长,温度过低,会使湿空气产生局部饱和,饱和的水蒸气会析出"露水",这些"露水"被砖坯表面吸收,会使表面膨胀,从而形成网状裂纹。
    裂纹成因的辨别:发纹产生在冷却带,裂纹产生在预热带。预热带产生的裂纹断面比较粗糙,而冷却带产生的裂纹断面比较平滑,原因是预热带还没有产生液相;发纹带来的后果是哑音,但哑音不一定完全是发纹造成的,砖坯在预热带吸潮也可能产生哑音。
    采取措施:采用桥式闸或桥梯式闸,使水蒸气及时排出窑外。
    3.3窑车底层砖不规则裂纹
    窑车出窑后虽然经过一段时间的降温,但钢结构之上厚厚的耐火层却储存了大量的热量,短时间内很难降至常温,尤其在炎热的夏季,耐火层降温更困难。码放到窑车台面上的砖坯,由于急干产生不规则裂纹,严重时甚至到第二层砖坯也产生裂纹。
    防治措施:①窑车耐火层施工时尽量选用隔热效果好的耐火材料,降低其厚度,减少蓄热量;②在保证烧成质量的情况下,尽量降低原料值,降低窑车出窑温度;③延长卸车线和回空车线,尽量延长窑车的自然冷却时间;④采取其他有效措施(第一层码干坯、人工强制降温等)。
    4预热带塌坯
    预热带湿空气流程过长,温度降至一定程度(预热带烟气温度逐步降低),有可能能产生局部饱和,饱和湿空气很容易析出"露水",砖坯吸水软化,局部可能被压垮,被压垮的砖坯堵塞了通风孔道,饱和湿空气降温幅度更大,会析出更多的水分,吸水软化的砖坯会越来越多,这种恶性循环会造成大面积塌坯(投产初期用湿坯点火或干燥砖坯残余含水率过高都会发生这种情况)。
    采取措施:点火试生产时采用倒梯闸或倒桥梯式闸,正常生产时采用桥式闸或桥梯式闸,使湿空气及时排出)。
    5高温点漂移
    隧道窑与轮窑最大的区别在于:隧道窑是"砖动火不动",而轮窑是"火动砖不动"。因此,隧道窑操作中必须控制好各带的长度,使之相对稳定,高温点的漂移使各带长度发生变化,影响产品质量和窑炉产量。
    造成高温点漂移的主要原因:砖坯原料热值不稳定,码坯方式不当,或操作不当。
    5.1砖坯原料热值过高
    砖坯原料热值过高会使高温带向前后延长,预热带、冷却带相对缩短,这种情况容易产生制品严重过火或产生炸纹,哑音等现象。
    防治措施:热值控制适中,一旦发现热值超高则采取减码或调闸放热等措施。
    5.2码坯方式不当,造成高温点后移
    这种情况主要是由于码坯太密,坯垛通风不良造成的。
    由于码坯密度大,坯垛中间通风不良,致使预热带后半部分没有形成强氧化气氛,预热带升温缓慢,高温带温度不高,而进入冷却带后却高温不退(因为冷却带供氧充足,砖坯二次燃烧),甚至窑尾出现过火砖,这种情况下不仅产量难以提高,还容易形成制品哑音,甚至烧坏窑门或出车端窑顶。
    防治措施:码坯密度要适中,稀码的标准为220标块/m3~230标块/m3.
    5.3进车速度不稳定,导致高温带前后移动
    砖坯燃烧必须有足够时间,若进车太快,会打乱窑内各带的分布,高温带会后移;反之,进车间隔太长或长时间不进车都会导致高温点前移(俗称"火烧窑门")。
    采取措施:控制进车速度,提速时要逐步加快,采取低热值、稀码快烧的办法提高产量,不要盲目提速,降速时要同时采取降低排烟风机频率,减少窑尾鼓风等措施,减少供氧量来延缓其烧成时间。
    5.4原料原因造成高温点不稳定
    由于燃料性质的不同,同样的操作方式会使高温点位置不同,主要原因是由于燃料的性质(产热度、着火温度等)不同造成的。
    采取措施:燃料质量必须保持稳定。
    6窑车两侧砖欠火
    隧道窑的支排烟管道都是布置在窑的两侧,为了保证窑墙的安全,码坯时又人为地在窑墙和坯垛之间留设了安全缝隙(80㎜~100㎜),这样大量的风会从两侧间隙通过,砖坯产生的热量被风带走,同时又由于热空气上浮的原因,使砖垛两侧的温度永远低于坯垛中部的温度,这样窑车坯垛的两侧就容易欠火,迎风面要比背风面严重些,另外,如果窑车密封不严(密封盒和密封杠接触不严或根本未采取有效的密封措施)或砂封槽缺砂,都会造成窑底的冷风窜入窑内,导致窑车两侧欠火。
    防治措施:在保证窑车安全的情况下,尽量缩小坯垛与窑墙之间的侧间隙;保证窑车接头处密封良好;确保砂封槽不缺砂。
    7窑内正压大,预热带升温慢
    这种情况大多是由于排烟风机排烟量小造成的。由于排烟风机排烟量小致使窑内正压过大,预热带温度偏低,无法快出车,否则就会造成高温带靠后,甚至出"火砖"。主要原因:①由于预热带塌坯或其他原因倒垛造成支烟道堵塞;②由于主管道或机壳漏风短路;③风机叶轮腐蚀严重,风机效率低;④操作原因造成抽风阻力大(排烟支管设计数量少、断面又较小、操作时开启量又小);⑤窑炉设计太长,配用排烟风机量又小。
    防治措施:针对以上原因采取相应措施。
    8窑车中间过火两侧欠火
    这种情况是由于中间码坯太密、两侧间隙太大造成的。窑车两侧坯垛和窑墙的间隙是为了确保窑体安全不得已而留设的,这个间隙越小越好,但为了运行安全一般留设80㎜~100㎜,若人为的随意扩大,则窑内的风量大部分都从侧间隙流走,造成窑车两侧欠火。窑车中间码坯太密,通风不良,造成局部高温,致使中间过火。
    防治措施:窑车坯垛和窑墙的间隙不宜太大,码坯不宜太密,大断面窑炉坯垛中间留设火道,平衡风量。
    9窑内温度不稳定,忽高忽低
    在码坯量和操作方式不变的情况下,而窑内温度却忽高忽低。这种情况是由于原料热值忽高忽低造成的。在一些全煤矸石砖厂经常出现这样的问题,个别砖厂没有原料、燃料化验设备或化验设备落后、数据不准,也经常出现这样的问题。
    防治措施:必须对原料热值进行化验,按比例掺配,确保原料热值的稳定。
    10车底温度超高
    实际操作中,车底温度一般不能超过80℃,否则会造成车轮轴承化油、炭化,严重时会使轴承抱死,轨道变形,窑炉因此被迫停产。
    按照隧道窑操作原则,窑内压力应始终微大于窑底压力,这样确保窑底冷风不窜入窑内,窑内因传导和对流而进入车底的热量被窑底冷风机及时带走(个别较短的窑炉不设窑底平衡风机,但窑头设抽窑底风支烟道,确保车底风处于流动状态),但有时由于设计或操作原因造成窑底风流动速度慢,致使车底风温不断升高。另外,窑车钢结构上层的耐火层,若材料隔热性能差或施工质量差,也会造成车底风温过高。
    防治措施:车底应设平衡风机,确保窑尾车底进风量与抽风量的匹配,确保窑车耐火层的材质和施工质量。
    11窑车耐火砖刮蹭窑墙
    窑车运行一段时间后,若不及时维修,会出现窑车耐火砖刮蹭窑墙现象,轻者刮坏窑车耐火层,严重时会碰坏窑墙导致停窑事故。
    原因:窑车耐火层的膨胀和砖缝进入砖渣(不可避免),砖渣在高温带膨胀将砖缝和膨胀缝进一步撑大,这样多次循环后窑车的外形尺寸会不断增大,如不及时整修就会刮蹭窑墙。
    防治措施:砖缝和膨胀缝嵌塞耐火棉,设专人维修窑车。
    12轨道向窑外移动或变形
    隧道窑轨道施工时,接头之间都留一定的间隙,主要目的是防治轨道受热膨胀时"顶牛",由于窑车轮运转不灵活,使车轮与轨道之间的摩擦阻力增大,车轮转不动时,轨道与轮子之间的滚动摩擦会变为滑动摩擦,摩擦阻力会成倍的增加,当其阻力大于轨道固定螺丝的阻力时,轨道就随着窑车向外伸长,这时应密切注意窑头和窑尾轨道的活动量,两头活动量相等,说明轨道整体随窑车转移,这时候是好事,若出多进少,则说明窑内轨道接头已经断开,应立即派人维修,否则窑车车轮很容易就被轨道缝卡死,这种情况,只能停窑检修。
    另一种情况:由于操作不当造成窑底温度超高,轨道膨胀量超出了预留安装间隙,两根轨道"顶牛",则必然会导致变形。
    一旦轨道开始向窑外移动,必须确保轨道的整体性,切不可在窑尾固定轨道,否则很容易造成中间变形。
    采取措施:确保车轮运转灵活,减小摩擦阻力;控制窑底风温,确保不超过80℃。
    13出黑心砖
    黑心砖分两种情况,一种是直观能看到的黑心,即在砖的压槎或叠码处颜色发黑;另一种黑心砖表面看不到,砖的外观很正常,但断开以后,可以看到其断面呈黑色(俗称没烧透或没烧熟,这种砖抗压抗折强度都差)。
    第一种情况是由于窑内通风量不足、氧化气氛不够造成的,压槎或叠码部位因为间隙较小,氧化气氛不充分,如果供氧量不足就更难完全燃烧;另外较软的砖坯在压槎或叠码处变形或粘结(氧气难以进入)更容易形成黑心。
    第二种情况是由于预热带升温太快,砖坯表面液相过早形成,堵塞了氧气进入砖坯内部的通道(这种情况实心砖比空心砖严重,空心砖孔洞率越低越容易产生),使砖坯内部氧化气氛不充分而形成的,砖坯原料热值越高越容易产生黑心。另外,隧道窑越短,烧结时间越短,产生这种现象的几率就越高。在一些长度较短的隧道窑(长度低于100m)或烘烧一体隧道窑中,这种现象几乎不可避免。
    防治措施:加大窑内通风量,确保形成强氧化气氛;控制预热带升温速度,确保燃料有充足的氧化时间;窑炉设计长度不宜太短。
    14成品砖粉化
    成品砖粉化分两种情况:一种是由于欠火,使砖没有达到烧结强度而粉化;另一种是在制砖原料中由于CaCO3含量超标或原料处理细度不够,出窑后CaO遇水产生膨胀(膨胀1.5~2.5倍)将砖体撑裂。
    利用页岩和煤矸石制砖时,这两种情况经常发生,而且经常会同时发生。实际上主要矛盾还是原料粒度问题。由于破碎粒度太粗,烧结过程中液相量偏少,致使达不到要求的烧结程度;有人测定过,当水和CaO的体积达到0.33时,其膨胀力将达到140Kg/cm2,CaO颗粒越大,其破坏力越大(直径3mm和直径0.5mm颗粒的体积比是216倍)。
    所谓烧结,用最通俗的话说:就是利用高温的手段,使原料颗粒发生多种物理、化学反应,颗粒间紧密结合,达到需要强度的目的。最简单也是最重要的物理反应就是生成液相,小颗粒形成液相填充大颗粒间隙,较大一点颗粒表面发生液相与小颗粒形成的液相相互粘结,冷却时便形成一个具有一定抗压、抗折强度的整体(生成液相的同时也发生大量化学反应,由几种或几十种矿物形成另外几种或几十种矿物结构)。
    原料颗粒越大,越不容易产生液相,砖坯也就不容易被烧结。没有烧结的砖坯实际上就是固体颗粒之间只是通过机械外力相互挤压在一起,一旦遇水,颗粒膨胀或内部CaO的颗粒遇水膨胀(CaCO3分解成CaO的烧成温度只有800℃~900℃,远低于粘土矿物的烧结温度),颗粒之间便分散、疏解,形成了欠火砖的粉化。
    防治措施:降低原料粒度,提高烧结温度,减少CaCO3的含量。

上一条:热处理炉的特点
下一条:提高中频炉炉衬寿命的筑炉工艺
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