CN112441756B - 一种套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，包括：温度检测、煤气流量调节、出料速度调节、修复等步骤。本发明提供的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，极大提升了更换面板的时间，提高了效率：原有技术更换烧嘴面板需停窑处理，耗时7天左右，新技术在线处理只需要5小时左右，大大提高了作业效率。稳定了石灰窑生产，使石灰产量稳定，保证了炼钢生产的顺行；面板寿命大大提高，降低了劳动强度；降低了对环境的污染，增加了社会效益。

Description

一种套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法

技术领域

本发明涉及一种套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，属于冶金工业炉窑技术领域。

背景技术

活性石灰竖窑主要为套筒窑、弗卡斯窑、麦尔兹窑等，环形套筒窑是目前国内外普遍用于生产活性石灰的窑型，具有环保、安全、节能、产品质量好、设备作业率高等优点。由一个圆形套筒内套入上下两个套筒，形成一个环形空间作为石灰石焙烧的加热分解空间。在外套筒周围上下交错分布12个燃烧室，为石灰石分解提供所需热量，通过高温风机、驱动风机等设备调节窑内供风，在套筒窑内环形空间形成预热带、上部逆流煅烧带、中部逆流煅烧带、并流煅烧带、冷却带，从而实现石灰的完全煅烧。

500TPD套筒窑为竖窑中的一种结构形式，耐火材料设计自+11m平台开始，至+37.375m结束，总共耐火材料设计高度为26.375m。套筒窑内衬也分为工作层、保护层、隔热层。预热带、冷却带温度相对较低，主要承受物料冲击、烟气冲刷磨损，主要采用粘土砖及高铝砖，但随着操作条件的苛刻化和大幅度延长寿命的要求，采用耐剥落性和耐磨性方面的都很优异的耐火材料，如磷酸盐结合的粘土砖、硅线石砖、优质高铝砖。煅烧带的位置温度较高，选用具有良好的抗渣性、抗碱性、耐磨的优质高铝砖、碱性耐火材料即镁质砖作砖衬进行砌筑。燃烧室及过桥位置由于与火焰直接接触，选用优质的镁铝尖晶石砖进行使用。目前燃烧室烧嘴面板采用的是烧嘴砖四周砌粘土隔热砖NF2砖，靠燃烧室内侧为镁铝尖晶石砖，NF2砖外侧贴一层15mm厚的耐火纤维，最后压上烧嘴面板用螺栓固定即可。3#套筒窑大修结束开窑以来，由于粘土隔热砖NF2砖耐高温强度不够，在燃烧室高温状态下，出现收缩、烧结的现象，损坏较快，高温气流迅速传导至烧嘴面板，导致烧嘴面板发红受损。20个月后面板就开始出现变色，温度升高，24个月后面板发黑，温度逐渐升高至400℃以上，严重的地方出现钢板烧穿的情况。目前有的炉窑窑龄较长，生产任务紧，无法停窑处理。烧嘴面板出现耐材破损后，导致外面的空气直接进入燃烧室，引起燃烧效果不好及煤气燃烧热耗增加，无法达到正常生产的工艺要求，对石灰产量和质量造成了很大的影响。常用的处理方法是停窑检修处理，更换烧嘴砖和烧嘴面板耐火砖，但是这样处理停窑时间至少要一周时间，浪费了石灰窑的生产时间，而且简单更换治标不治本，后期耐材寿命也不长。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，为了将烧嘴面板耐材损坏对石灰生产及质量的影响降低到最低，提供一种套筒窑烧嘴面板耐材在线修复技术置。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，包括以下步骤：

(1)温度检测：检测面板温度，如果温度高于230℃则报警并进入下一步；

(2)煤气流量调节：根据公式F＝γ*F_设调整煤气流量，其中F为煤气流量，F_设为煤气流量设定值；γ为煤气调节参数；γ的计算方法如下为：γ＝1-β*(t-t0)/t0；其中，t为实测面板温度，t0为正常面板温度，其取值范围为t0∈(100℃，130℃)；β为调节系数，取值范围在0.1-0.2，1#石灰窑β取值0.17，2#石灰窑β取值0.14，3#石灰窑β取值0.12；

(3)出料速度调节：根据公式W＝ψ*W_设，其中W为出料速度，W_设为出料速度设定值，ψ为出料调节参数；ψ的计算方法如下：

当230℃＜t≤360℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α1，α1＝1.33；

当360℃＜t≤500℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α2，α2＝0.84；

当t＞500℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α3，α3＝0.75；

其中，t0为正常面板温度，其取值范围为t0∈(100℃，130℃)；t为实测面板温度；θ为调节系数，取值范围在1.2-1.4，1#石灰窑θ取值1.25，2#石灰窑θ取值1.31，3#石灰窑θ取值1.35；

(4)配制耐火隔热浇注料；

(5)拆卸需要更换的面板；

(6)拆除耐火砖和破损的耐材；

(7)使用压缩空气吹扫操作区域；

(8)插入钢管，使钢管的中心线与面板观察孔的中心线重合，构成观察管；

(9)采用低压浇注机，使用配制好的浇注料进行浇注；并待浇注料凝固后再进行下一步；

(10)将垂直面打磨平整；

(11)在浇注料外侧压一层耐火纤维，并留出观察管和热电偶位置；

(12)安装热电偶；

(13)安装更换后的面板。

上述方案进一步的改进在于：步骤(13)之后还包括恢复煤气流量：γ＝1/2*sin(T/(2*T0)*π)+1/2，当γ＝1时恢复煤气使用量；其中，T为时间，T0为恢复用时。

上述方案进一步的改进在于：步骤(13)之后还包括恢复出料速度：ψ＝1/2*sin(T/(2*T0)*π)+1/2，当ψ＝1时恢复原来的出料速度；其中，T为时间，T0为恢复用时。

上述方案进一步的改进在于：步骤(3)中包括计算石灰产量，石灰产量Q的计算方法如下：

其中，Q：石灰窑日产；g：推杆动作一次的石灰量，1#石灰窑g取值315kg，2#石灰窑g取值300kg，3#石灰窑g取值320kg。

上述方案进一步的改进在于：步骤(7)中，吹扫压力≥200kpa，吹扫时间≥20min。

上述方案进一步的改进在于：步骤(8)中，钢管材质为304耐高温钢管，直径100mm，厚度4mm。

上述方案进一步的改进在于：步骤(9)中，浇筑压力≥0.9Mpa，浇筑流速为3-6kg/min。

上述方案进一步的改进在于：步骤(10)中，还包括切割观察管，使观察管超过垂直面5mm。

本发明提供的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，极大提升了更换面板的时间，提高了效率：原有技术更换烧嘴面板需停窑处理，耗时7天左右，新技术在线处理只需要5小时左右，大大提高了作业效率。稳定了石灰窑生产，使石灰产量稳定，保证了炼钢生产的顺行；面板寿命大大提高，降低了劳动强度；降低了对环境的污染，增加了社会效益。

具体实施方式

实施例

本实施例的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，包括以下步骤：

(1)温度检测：检测面板温度，如果温度高于230℃则报警并进入下一步；

(2)煤气流量调节：根据公式F＝γ*F_设调整煤气流量，其中F为煤气流量，F_设为煤气流量设定值；γ为煤气调节参数；γ的计算方法如下为：γ＝1-β*(t-t0)/t0；其中，t为实测面板温度，t0为正常面板温度，其取值范围为t0∈(100℃，130℃)；β为调节系数，取值范围在0.1-0.2，1#石灰窑β取值0.17，2#石灰窑β取值0.14，3#石灰窑β取值0.12；

(3)出料速度调节：根据公式W＝ψ*W_设，其中W为出料速度，W_设为出料速度设定值，ψ为出料调节参数；ψ的计算方法如下：

当230℃＜t≤360℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α1，α1＝1.33；

当360℃＜t≤500℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α2，α2＝0.84；

当t＞500℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α3，α3＝0.75；

其中，t0为正常面板温度，其取值范围为t0∈(100℃，130℃)；t为实测面板温度；θ为调节系数，取值范围在1.2-1.4，1#石灰窑θ取值1.25，2#石灰窑θ取值1.31，3#石灰窑θ取值1.35；

(4)配制耐火隔热浇注料；

(5)拆卸需要更换的面板；

(6)拆除耐火砖和破损的耐材；

(7)使用压缩空气吹扫操作区域；吹扫压力≥200kpa，吹扫时间≥20min；

(8)插入钢管，使钢管的中心线与面板观察孔的中心线重合，构成观察管；钢管材质为304耐高温钢管，直径100mm，厚度4mm；

(9)采用低压浇注机，使用配制好的浇注料进行浇注；浇筑压力≥0.9Mpa，浇筑流速为3-6kg/min；并待浇注料凝固后再进行下一步，凝固时间在3小时以上；

(10)切割观察管，使观察管只超过垂直面5mm；将垂直面打磨平整；

(11)在浇注料外侧压一层耐火纤维，并留出观察管和热电偶位置；

(12)安装热电偶；

(13)安装更换后的面板。

步骤(13)之后还包括恢复煤气流量：γ＝1/2*sin(T/(2*T0)*π)+1/2，当γ＝1时恢复煤气使用量；其中，T为时间，T0为恢复用时。

步骤(13)之后还包括恢复出料速度：ψ＝1/2*sin(T/(2*T0)*π)+1/2，当ψ＝1时恢复原来的出料速度；其中，T为时间，T0为恢复用时。

步骤(3)中包括计算石灰产量，石灰产量Q的计算方法如下：

其中，Q：石灰窑日产；g：推杆动作一次的石灰量，1#石灰窑g取值315kg，2#石灰窑g取值300kg，3#石灰窑g取值320kg。

下面以2019年6月20日上午9:00梅钢3号石灰窑(500T套筒窑)生产为例，设定出料速度为40秒，转炉煤气使用量为11000立方米/h，PLC画面报警烧嘴面板温度为420℃。则烧嘴面板耐材处理过程中各参数调整如下：

煤气调节系数γ的计算公式：γ＝1-β*(t-t0)/t0；

计算公式中参数说明如下：

t0：烧嘴面板正常的温度范围，t0∈(100℃，130℃)，不同的炉窑正常温度值不一致，3#石灰窑t0取值125℃；

t：面板的实测温度，℃；

β：调节系数，3#石灰窑取值0.12；

γ＝1-0.12*(420-125)/125＝0.717‘

则煤气用量F＝γ*F_设＝0.717×11000＝7887立方米/h

石灰出料速度调节系数ψ的计算公式：

当t＝420℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α2，α2＝0.84；

计算公式中参数说明如下：

t0：烧嘴面板正常的温度范围，t0∈(100℃，130℃)，不同的炉窑正常温度值不一致，3#石灰窑t0取值125℃；

t：面板的实测温度，℃；

θ：调节系数，取值范围在(1.2-1.4)，不同的炉窑窑况不一致，1#石灰窑θ取值1.25，2#石灰窑θ取值1.31，3#石灰窑θ取值1.35。

则ψ＝1.35×2.36×0.84＝2.67

则石灰每日产量

计算公式中参数说明如下：

Q：石灰窑日产，吨/天；

W_设为出料速度设定值，秒；

ψ：出料调节参数；

g：推杆动作一次的石灰量，不同的炉窑窑况不一致，3#石灰窑g取值320kg。

调整后，即可实施后续修复流程。

以2019年7月20日中午12:00梅钢2号石灰窑(500T套筒窑)生产为例，设定出料速度为45秒，转炉煤气使用量为9400立方米/h，PLC画面报警烧嘴面板温度为530℃。则烧嘴面板耐材处理过程中各参数调整如下：

煤气调节系数γ的计算公式：γ＝1-β*(t-t0)/t0；

计算公式中参数说明如下：

t0：烧嘴面板正常的温度范围，t0∈(100℃，130℃)，不同的炉窑正常温度值不一致，2#石灰窑t0取值120℃；

t：面板的实测温度，℃；

β：调节系数，取值0.14；

γ＝1-0.14*(530-120)/120＝0.522；

则煤气用量F＝γ*F_设＝＝0.522×9200＝4802立方米/h；

石灰出料速度调节系数ψ的计算公式：

当t＝530℃时，ψ＝θ*[(t-t0)/t0]*α3，α3＝0.75；

计算公式中参数说明如下：

t0：烧嘴面板正常的温度范围，t0∈(100℃，130℃)，不同的炉窑正常温度值不一致，2#石灰窑t0取值120℃；

t：面板的实测温度，℃；

θ：调节系数，取值范围在(1.2-1.4)，不同的炉窑窑况不一致，1#石灰窑θ取值1.25，2#石灰窑θ取值1.31，3#石灰窑θ取值1.35。

则ψ＝1.31×3.417×0.75＝3.357；

则石灰每日产量

计算公式中参数说明如下：

Q：石灰窑日产，吨/天；

W_设为出料速度设定值，秒；

ψ：出料调节参数；

g：推杆动作一次的石灰量，不同的炉窑窑况不一致，2#石灰窑g取值300kg。

调整后，即可实施后续修复流程。

本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）温度检测：检测面板温度，如果温度高于230℃则报警并进入下一步；

（2）煤气流量调节：根据公式F=γ*F_设调整煤气流量，其中F为煤气流量，F_设为煤气流量设定值；γ为煤气调节参数；γ的计算方法如下为：γ=1-β*（t-t0）/t0；其中，t为实测面板温度，t0为正常面板温度，其取值范围为t0（100℃，130℃）；β为调节系数，取值范围在0.1-0.2，1#石灰窑β取值0.17，2#石灰窑β取值0.14，3#石灰窑β取值0.12；

（3）出料速度调节：根据公式W=ψ*W_设，其中W为出料速度， W_设为出料速度设定值，ψ为出料调节参数；ψ的计算方法如下：

当230℃＜t≤360℃时，ψ=θ*[（t-t0）/t0]*α1，α1=1.33；

当360℃＜t≤500℃时，ψ=θ*[（t-t0）/t0]*α2，α2=0.84；

当t＞500℃时，ψ=θ*[（t-t0）/t0]*α3，α3=0.75；

其中，t0为正常面板温度，其取值范围为t0（100℃，130℃）；t为实测面板温度；θ为调节系数，取值范围在1.2-1.4， 1#石灰窑θ取值1.25，2#石灰窑θ取值1.31，3#石灰窑θ取值1.35；

（4）配制耐火隔热浇注料；

（5）拆卸需要更换的面板；

（6）拆除耐火砖和破损的耐材；

（7）使用压缩空气吹扫操作区域；

（8）插入钢管，使钢管的中心线与面板观察孔的中心线重合，构成观察管；

（9）采用低压浇注机，使用配制好的浇注料进行浇注；并待浇注料凝固后再进行下一步；

（10）将垂直面打磨平整；

（11）在浇注料外侧压一层耐火纤维，并留出观察管和热电偶位置；

（12）安装热电偶；

（13）安装更换后的面板。

2.根据权利要求1所述的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于：步骤(13)之后还包括恢复煤气流量：γ=1/2*sin（T/（2*T0）*π）+1/2，当γ=1时恢复煤气使用量；其中，T为时间，T0为恢复用时。

3.根据权利要求1所述的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于：步骤(13)之后还包括恢复出料速度：ψ=1/2*sin（T/（2*T0）*π）+1/2，当ψ=1时恢复原来的出料速度；其中，T为时间，T0为恢复用时。

4.根据权利要求1所述的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于：步骤(3)中包括计算石灰产量，石灰产量Q的计算方法如下：

；

其中，Q：石灰窑日产；g：推杆动作一次的石灰量， 1#石灰窑g取值315kg，2#石灰窑g取值300kg，3#石灰窑g取值320kg。

5.根据权利要求1所述的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于：步骤(7)中，吹扫压力≥200kpa，吹扫时间≥20min。

6.根据权利要求1所述的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于：步骤(8)中，钢管材质为304耐高温钢管，直径100mm，厚度4mm。

7.根据权利要求1所述的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于：步骤(9)中，浇筑压力≥0.9Mpa，浇筑流速为3-6kg/min。

8.根据权利要求1所述的套筒窑烧嘴面板耐材在线修复方法，其特征在于：步骤(10)中，还包括切割观察管，使观察管超过垂直面5mm。