كيفية تحسين تكوين المواد المقاومة للحرارة لأفران الأسمنت بالعملية الجافة الجديدة

كيفية تحسين تكوين المواد المقاومة للحرارة لأفران الأسمنت بالعملية الجافة الجديدة
يعد استخدام المواد المقاومة للحرارة في قمائن الأسمنت بالعملية الجافة الجديدة أمرًا شائعًا، حيث تمثل المواد المخصصة للمعدات الثابتة حوالي 70% إلى 80% من الإجمالي. المواصفات المختلفة لأفران وأنظمة الأسمنت لها متطلبات مختلفة للمواد المقاومة للحرارة، ويجب اختيار الأصناف المناسبة لمطابقة التصميم؛ وفي الوقت نفسه، فإن الاختلافات في جودة المواد الخام وظروف المعدات وعادات التحكم في التشغيل المستخدمة من قبل مختلف الشركات المصنعة تؤدي بشكل موضوعي إلى متطلبات مختلفة قليلاً للمواد المقاومة للحرارة.
1. الفرن الدوار
إن المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في الأفران الدوارة، وخاصة المواد المقاومة للحرارة في فتحة الفرن الأمامية، ليس فقط عليها أن تتحمل درجات الحرارة العالية فوق 1400 درجة أثناء الاستخدام، ولكنها تعاني أيضًا من الإجهاد الميكانيكي، والإجهاد الحراري، والتآكل الكيميائي. ولذلك، فإن عمر الخدمة للصهر الحراري عند فتحة الفرن الأمامية له تأثير حاسم على دورة التشغيل لخط إنتاج الأسمنت بأكمله.
① كمعدات ديناميكية، تتعرض المواد المقاومة للحرارة عند فتحة الفرن الأمامية للفرن الدوار إلى نوعين من الضغوط الميكانيكية أثناء التشغيل: إجهاد القص الشعاعي للفرن وضغط الضغط المحوري على طول اتجاه برميل الفرن. يأتي إجهاد القص الشعاعي بشكل رئيسي من التشوه الميكانيكي الناتج أثناء تشغيل الفرن الدوار. مع زيادة قطر الفرن وتسارع سرعة الفرن، يتم تكثيف الضغط الدوري والتخفيف من فتحة الفرن الأمامية، ويكون الضرر الذي يلحق بإجهاد القص الشعاعي الذي تتحمله المادة المقاومة للحرارة أكبر أيضًا. يرجع السبب الرئيسي لضغط الضغط المحوري عند فتحة الفرن الأمامية إلى ميل جسم الفرن بنسبة 3.5% إلى 4% مع الخط الأفقي. أثناء تشغيل الفرن، تتحرك المواد الموجودة داخل الفرن من ذيل الفرن إلى اتجاه رأس الفرن. تميل المواد المصبوبة عند فتحة الفرن الأمامية إلى التحرك نحو اتجاه رأس الفرن تحت التأثير المشترك لقوة الدفع للمواد المتحركة وقوة المكون المحوري للطوب الحراري داخل الفرن. تحت تأثير هذين النوعين من الضغوط الميكانيكية، تكون هناك حاجة إلى قوة ميكانيكية كافية للصب عند فتحة الفرن الأمامية.
② تظهر البيانات أنه أثناء تشغيل الفرن الدوار، تصل درجة حرارة مخرج الكلنكر عند فتحة الفرن الأمامية إلى 1400 درجة، وتصل درجة حرارة الهواء الثانوي الذي يدخل الفرن إلى 1200 درجة. أثناء تشغيل جسم الفرن، يتدلى جلد الفرن ويسقط بشكل متكرر، وتتغير درجة الحرارة بشكل متكرر. يعد الإجهاد الحراري الناتج أحد الأسباب الرئيسية لتلف المادة القابلة للصب عند فتحة الفرن الأمامية. مع اتجاه التطور واسع النطاق- في صناعة الأسمنت، يتزايد قطر الفرن باستمرار، ويتزايد أيضًا حجم التفريغ من فتحة الفرن. وهذا لا يؤدي إلى زيادة الضغط الميكانيكي فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تحسين القوة الحرارية داخل الفرن بشكل كبير. يزداد أيضًا الحمل الحراري لكل وحدة مساحة من المادة القابلة للصب وفقًا لذلك، ويكون التأثير المدمر للإجهاد الحراري أكثر وضوحًا. في هذه الحالة، يجب أن تتمتع المادة القابلة للصب في الفرن الأمامي بثبات أفضل للصدمات الحرارية.
③ يعد التآكل الكيميائي أحد الأسباب الرئيسية لتلف المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في قمائن الأسمنت. ونظرًا لاختلاف درجات الحجر الجيري ونوعية الوقود المستخدم في كل منطقة، فإن محتوى المكونات الضارة مثل القلويات والكبريت والكبريت في الفرن يختلف أيضًا. تتبخر المكونات الضارة الموجودة في الخام الخام والوقود الخام عند درجات حرارة عالية، وتدخل هذه الغازات القلوية إلى الفرن مع المواد الخام. في درجة الحرارة المحيطة من 1350 درجة إلى 1450 درجة في الفرن، فإن المكونات الضارة والغازات القلوية في مواد الفرن لها تأثير تآكل كيميائي قوي مع صب المواد في فتحة الفرن الأمامية، مما يشكل معادن متوسعة تسبب التشقق والتقشير، مما يؤدي إلى تلف "التكسير القلوي". ولذلك، فإن المادة القابلة للصب عند فتحة الفرن الأمامية يجب أن تتمتع بمقاومة جيدة للقلويات.
باختصار، يجب أن تتمتع المادة القابلة للصب عند فتحة الفرن الأمامية بمقاومة كافية للحريق، وقوة ميكانيكية، وثبات للصدمات الحرارية، ومقاومة للقلويات في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة. لقد كانت مادة الصب في الفرن الأمامي دائمًا حاسمة في المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في أفران الأسمنت. مع تطور تكنولوجيا صناعة الأسمنت، زاد حجم أفران الأسمنت تدريجيًا، كما خضعت مواد الصب في الفرن الأمامي أيضًا لتطوير مواد صب حرارية عالية الألومينا وأكسيد الألمونيوم والدولوميت. تم استخدام مادة الصب الفموية لفرن موليت الكوراندوم HR-PA80DT الخاصة بشركتنا لأول مرة في خط إنتاج الأسمنت بقدرة 2500 طن/اليوم لشركة Zhejiang Tongxing Group Cement Co., Ltd.، والذي تم بناؤه في عام 2001، مع عمر خدمة يصل إلى 8-10 أشهر أو أكثر. لاحقًا، تمت التوصية به على نطاق واسع للاستخدام في خطوط إنتاج الأسمنت الجاف الجديدة بمقياس 2500 طن/يوم و5000 طن/يوم. استناداً إلى ظروف العمل الفعلية لخط إنتاج الأسمنت بالطريقة الجافة الجديد، فقد تم اقتراح معايير جديدة للمواد المقاومة للحرارة عند فتحة الفرن الأمامية. لقد قمنا بتطوير مادة الصب بالفوهة لفرن موليت اكسيد الالمونيوم HR-75MDT، والتي تتمتع بعمر خدمة يتراوح من 10 إلى 12 شهرًا وتلبي متطلبات العميل؛ يعد تطوير المواد المقاومة للحرارة تحديًا جديدًا لبناء معدات خط إنتاج الأسمنت بقدرة 5000 طن في اليوم. من أجل ظروف العمل المحددة لخط إنتاج الأسمنت 5000 طن/يوم، قمنا أيضًا بتطوير HR-75MTTF مادة الصب بألياف الفولاذ الموليت ذات القوة العالية في الفرن، والتي تعمل على تحسين القوة الميكانيكية واستقرار الصدمة الحرارية للمادة مع الأخذ في الاعتبار أداء HR-PA80DT وHR-75MDT.
2. الموقد (أنبوب حقن الفحم)
بيئة عمل الموقد حوالي 1400 درجة، ودرجة حرارة اللهب حوالي 2000 درجة. إنه يعمل في جو قلوي لفترة طويلة، وتتغير درجة الحرارة بشكل متكرر ويكون الفرق في درجة الحرارة أكبر مقارنة بفوهة الفرن الأمامية. ولذلك، فإنه يتطلب مقاومة الصدمات الحرارية أعلى. تتعرض الواجهة الأمامية للموقد دائمًا لتآكل تدفق الهواء داخل الفرن، وخاصة الجزء السفلي، وهو أكثر خطورة. علاوة على ذلك، فإن تدفق الهواء هذا يحتوي على غبار الكلنكر داخل الفرن، كما أن المادة المقاومة للحرارة للموقد تحتاج إلى مقاومة تآكل كافية. بالنظر إلى النقطتين المذكورتين أعلاه، فإن متطلبات الأداء للصهر القابل للصب بالموقد تكون أعلى من تلك الخاصة بالفرن الأمامي القابل للصب. استنادًا إلى ظروف التشغيل لمعدات خط إنتاج الأسمنت بالعملية الجافة الجديدة، المقابلة للفرن الأمامي المصبوب، قمنا بتطوير مواد HR-75MET، HR-75MEF، وHR-PA80ET * * * أنابيب حقن الفحم ذات فترة خدمة تتراوح من 5 إلى 8 أشهر.
3. غطاء الفرن ومبرد الشبكة
غطاء الفرن ومبرد الشبكة عبارة عن معدات ثابتة تعاني من ضرر إجهاد ميكانيكي قليل نسبيًا. درجة حرارة التشغيل الخاصة بها تكون عمومًا أقل من تلك الموجودة داخل الفرن الدوار، ومتطلباتها من القوالب المقاومة للحرارة أقل نسبيًا.
هناك العديد من الأجزاء الخاصة التي تحتاج إلى معالجة: أولاً، تتعرض المادة المقاومة للحرارة الموجودة أسفل غطاء الفرن إلى التأثير الحراري المرتد الناتج عن درجة حرارة الكلنكر المرتفعة-النازلة من فتحة الفرن. بالنسبة لبعض قمائن الأسمنت الكبيرة، يكون إنتاج الكلنكر اليومي كبيرًا، والحمل الحراري هنا مرتفع نسبيًا. إذا لم يكن المعالجة والتحكم في درجة الحرارة للمواد القابلة للصهر ذات الألومينا العالية بشكل جيد، فمن السهل أن تنفجر وتسقط. في الجزء العلوي من غطاء الفرن بالقرب من قناة الهواء الثالثة، يكون تدفق هواء الغبار شديدًا نسبيًا، وتكون مقاومة التآكل لمواد الصب جيدة في درجات الحرارة العالية. إن بناء مادة الصب العلوية أمر صعب، ويتم وضع متطلبات عالية على قابلية التدفق والقوة المبكرة للمادة. السبب الثاني هو أن الجزء العلوي من الواجهة الأمامية للمبرد الشبكي لا يتعرض فقط للتأثير الحراري المرتد للكلنكر، ولكن لديه أيضًا درجة حرارة عمل عالية ومتغيرة نسبيًا. تعرضت الجدران المنخفضة على جانبي الواجهة الأمامية للتلف بسبب بعض الضغوط الميكانيكية والحرارية نتيجة لارتفاع درجة حرارة الكلنكر-الذي كان يمر عبر فتحة الفرن لفترة طويلة. والثالث هو نقطة التحول للفرع الثالث، وهو أيضًا عرضة للتآكل تحت تآكل تدفق هواء الغبار.
يجب اختيار استخدام المواد المقاومة للحرارة للأجزاء المذكورة أعلاه-بشكل معقول وفقًا لظروف العمل الخاصة بها. HR-DFB1 مع قوة مبكرة للانفجار-أداء مقاوم، HR-DFB مع مقاومة تآكل أعلى، وHR-M66 موليت حرارية مسبوكة مع مقاومة أفضل للصدمات الحرارية كلها مواد مناسبة. عند تصميم أجزاء أخرى، يمكن للسبائك المقاومة للحرارة العالية للألومينا العامة أن تلبي متطلبات الاستخدام.
4. نظام ما قبل التحلل
يتم تسخين المواد الخام تدريجيًا في جهاز التسخين المسبق، والمكونات الضارة مثل القلويات، * * *، والكبريت في المواد الخام تتطاير وتكثف باستمرار، ويتم تدويرها وإثرائها بشكل متكرر، مما يتسبب في تآكل كيميائي قوي للصهر الحراري ويؤدي إلى تلف "التكسير القلوي". ولذلك،-يتم استخدام مواد قابلة للصب عالية القوة ومقاومة للقلويات في هذه المنطقة أثناء التصميم. بالمقارنة مع المواد الخام الأصلية، فإن تركيزات القلويات و* * * والكبريت في الكلنكر لأنبوب الإعصار الحراري * * تصل إلى 5 مرات، و80-100 مرة، و3-5 مرات، على التوالي. في عملية إنتاج الأسمنت، غالبًا ما يواجه نظام التحلل المسبق في ذيل الفرن حالة انسداد القشرة. الأجزاء الرئيسية لنظام ما قبل التحلل المعرضة لانسداد القشرة هي القسم الأفقي من المدخنة الصاعدة إلى قناة الهواء C5، ووصلة التمدد C5، وأنبوب التفريغ. يحدث الانسداد بشكل رئيسي بسبب مواد الربط ذات درجة الحرارة العالية. يتم حظر منحدر الانكماش والتفريغ لغرفة الدخان في ذيل الفرن بشكل أساسي بواسطة مواد القشرة، والتي تكون صلبة ولها محتوى قلوي عالي؛ يتم حظر القسم الأفقي من مجرى الهواء C5-C4 بشكل أساسي بواسطة رواسب المواد الخام، والتي تحتوي على الكثير من المسحوق وسهلة التنظيف؛ يتم حظر مخروط فرن التحلل بشكل أساسي بواسطة رماد الفحم المنصهر ذو درجة الحرارة العالية. يوضح التحليل الكيميائي لانسداد القشرة ورماد الفرن من قبل شركة أسمنت معينة أن المحتوى العالي من * * * هو السبب الأساسي لانسداد القشرة المتكرر في نظام ما قبل التحلل، والذي يرتبط إلى حد ما بدرجة الحجر الجيري الذي تستخدمه شركة الأسمنت وجودة المواد الخام والوقود.