氧化鋁熟料窯系統(tǒng)增產(chǎn)改造與節(jié)能降耗28頁

1、氧化鋁熟料窯系統(tǒng)增產(chǎn)改造與節(jié)能降耗丁國紅 楊占營中州分公司裝備能源部摘要氧化鋁熟料燒成系統(tǒng)是燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的核心工序，長期以來，所有堿石灰燒結(jié)法氧化鋁廠均遵循“以窯定產(chǎn)”生產(chǎn)模式，因此，只要提高氧化鋁熟料窯系統(tǒng)臺時產(chǎn)能，就能提高整個燒結(jié)法氧化鋁廠的產(chǎn)量，相應(yīng)降低噸氧化鋁資產(chǎn)折舊成本。提高氧化鋁熟料窯系統(tǒng)臺時產(chǎn)能可通過四個方面改造實現(xiàn)，即燃燒器改造、密封系統(tǒng)改造、內(nèi)襯系統(tǒng)改造、窯體保溫及返灰系統(tǒng)保溫改造。通過改造大幅度提高氧化鋁熟料窯系統(tǒng)臺時產(chǎn)能。氧化鋁熟料窯系統(tǒng)能耗包括電耗、水耗、煤耗。煤粉制備系統(tǒng)由球磨機改為立式磨可大幅度降低電力消耗。熟料冷卻機改造可大幅度提高熟料顯熱利用率，同時降低

2、冷卻水消耗。電收塵器改為布袋收塵器，可降低電力消耗，同時提高收塵效率，減少因粉塵排放造成的浪費，減少了因粉塵排放造成的污染。氧化鋁熟料窯系統(tǒng)余熱綜合利用也是降低消耗的有力措施。增加低溫發(fā)電裝置利用余熱發(fā)電。通過上述改進(jìn)，提高了氧化鋁熟料窯系統(tǒng)臺時產(chǎn)能，降低了綜合能耗，降低了噸氧化鋁生產(chǎn)成本，減少了因粉塵排放及二氧化碳排放造成的污染。具有很顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞：氧化鋁，燒結(jié)法，熟料窯前言傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)成本高于拜耳法，主要原因是堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)的綜合能耗高于拜耳法。這是一段時間以來堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)逐步萎縮的主要原因。隨著高品位鋁土礦資源的日趨緊缺，堿石

3、灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)又重新受到人們的廣泛關(guān)注。實際上相比堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)，拜耳法氧化鋁生產(chǎn)綜合能耗并不具有絕對優(yōu)勢。從理論上講，不管是堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)還是拜耳法氧化鋁生產(chǎn)，最主要的目的都是為了完成鋁酸鈉反應(yīng)，利用鋁酸鈉溶解于水的物理性質(zhì)，完成從鋁土礦中精選出氧化鋁的選礦作業(yè)。讓氧化鈉和氧化鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鋁酸鈉，不管是堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)還是拜耳法氧化鋁生產(chǎn)，在理論上講其反應(yīng)熱是完全相等的，拜耳法完全沒有優(yōu)勢可言。眾所周知，一般來講拜耳法生成鋁酸鈉反應(yīng)是利用蒸汽提供熱源（高壓溶出），而燒結(jié)法生成鋁酸鈉反應(yīng)是利用煤燃燒提供熱源，很顯然，拜耳法采用的是二次能源，而且蒸汽屬于低密度能源

4、，而燒結(jié)法采用的則是一次能源。所以，從能源利用效率上講，燒結(jié)法具有絕對優(yōu)勢。另一方面，拜耳法是最古老的氧化鋁選礦工藝，迄今已有二百多年，在能源的綜合利用方面已經(jīng)非常完善，而燒結(jié)法是在上世紀(jì)五十年代才問世的先進(jìn)技術(shù)，在提高能源利用率方面還有很多潛力可以發(fā)掘。通過分析，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)成本高于拜耳法，實際上只是一個誤解。如果我們在堿石灰燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)中采取更加科學(xué)、更加完善的措施來提高能源利用效率，一定能夠解除人們的誤解。氧化鋁熟料窯系統(tǒng)增產(chǎn)與節(jié)能降耗的改造正是減少浪費、提高能源綜合利用效率的重要措施之一。1. 氧化鋁熟料窯系統(tǒng)的改造氧化鋁熟料窯系統(tǒng)增產(chǎn)改造與節(jié)能降耗改造是相

5、輔相成的，通過以下幾個方面逐一討論。1.1 煤粉制備系統(tǒng)改造氧化鋁熟料窯所用的燃料一般為煤粉。傳統(tǒng)的煤粉制備一般采用球磨機（Ball Mill）。球磨機的工作原理如下圖1所示。球磨機橫截面示意圖圖1 球磨機工作原理示意圖如圖1所示，隨著磨體按箭頭方向轉(zhuǎn)動，磨機內(nèi)的研磨體（鋼球或鋼段）在摩擦力的作用下被升高，當(dāng)研磨體升高的一定高度時靠自重下落，從而對物料破碎及研磨。在這一過程中，研磨體和物料之間的研磨和撞擊被稱作“有用功”，而研磨體與研磨體之間的研磨和撞擊被認(rèn)為是“無用功”，很顯然無用功所占的比例相當(dāng)高，不僅浪費電力，同時浪費研磨體。為了避免球磨機的這種固有缺陷帶來的損失及浪費，我們將球磨機改為

6、立式磨（Vertical Mill），利用立式磨來進(jìn)行煤粉的研磨制備。圖2 立式磨（Vertical Mill）示意圖如圖2所示，原煤從原煤入口經(jīng)分隔輪喂料器進(jìn)入研磨腔內(nèi)，研磨盤在動力驅(qū)動裝置的帶動下轉(zhuǎn)動，研磨輪在研磨盤上滾動，從而對煤粉進(jìn)行破碎研磨加工。熱風(fēng)從磨體下部引入，研磨加工后的煤粉由熱風(fēng)攜帶，經(jīng)粗細(xì)粉分離后由煤粉出口排出。煤粉排除后，經(jīng)布袋收塵器完成風(fēng)煤分離，如圖3所示。圖3 立式磨物料加工工藝流程示意圖立式磨對物料的研磨加工電力利用效率遠(yuǎn)高于球磨機，改造后可大幅度降低噸煤粉加工的電力消耗。1.2 收塵系統(tǒng)改造目前，氧化鋁熟料窯廢氣含塵量非常高，在排入大氣之前經(jīng)過了立煙道、旋風(fēng)收塵器

7、、電收塵器等環(huán)節(jié)收塵。長期以來，電收塵器（Electrostatic Precipitator）被認(rèn)為是最有效的收塵裝置，隨著布袋收塵器（Bag house）技術(shù)的不斷進(jìn)步，在很多領(lǐng)域，電收塵器正在逐步被布袋收塵器取代。圖4 用于氧化鋁焙燒爐的布袋收塵器例如，氧化鋁焙燒爐的收塵長期以來一直采用電收塵器，目前不少氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)正在逐步將氧化鋁焙燒爐電收塵器改造為布袋收塵器，圖4所示為澳大利亞昆士蘭氧化鋁廠3臺氧化鋁焙燒爐均采用了布袋收塵器，每臺氧化鋁焙燒爐日產(chǎn)量為4500噸。電收塵器工作原理如圖5所示。首先通過變壓整流裝置產(chǎn)生高壓直流電（6080KV）。高壓直流電作用于極板和極線之間，從而使粉塵

8、顆粒帶電。帶電后的粉塵顆粒在電場力的作用下沉淀在極板上，再通過震打極板使沉淀在極板上面的灰餅降落到灰斗中。和布袋收塵器相比，電收塵器存在如下缺點：首先，電耗較高，粉塵顆粒帶電必須通過高電壓來實現(xiàn)，因此電耗較高。第二，在震打極板時，造成粉塵二次飛揚，造成廢氣中粉塵含量較高。第三，設(shè)備維護(hù)費用較高。極板、極線、變壓整流裝置、控制系統(tǒng)等備件成本較高，所以設(shè)備維修費用比較高。圖5 電收塵器工作原理示意圖布袋收塵器工作原理非常簡單，含塵廢氣通過布袋過濾，粉塵被過濾后經(jīng)過機械輸送返回到生產(chǎn)流程中，而含塵量符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的的廢氣則被排放到大氣中。圖5所示為布袋收塵原理示意圖。圖6 布袋過濾粉塵原理示意圖圖

9、6左邊為粉塵過濾過程，廢氣中的粉塵經(jīng)過布袋過濾后附著在布袋上，形成具有一定厚度的灰餅。圖6右邊為落灰過程。當(dāng)附著在布袋上的灰餅達(dá)到一定厚度以后，通過關(guān)閉閥門，阻止廢氣通過布袋，同時開啟反吹風(fēng)，使附著在布袋上的灰餅降落到下面的灰斗中，再通過運輸機械將收集的灰返回到生產(chǎn)流程中。圖7為布袋收塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖圖7 布袋收塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖顯然，布袋收塵器不僅結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，而且電耗大幅度減少，排放量顯著減低。布袋收塵器用于氧化鋁熟料窯廢氣收塵會遇到開窯時廢氣溫度過高的問題，可增加臨時排空煙道，當(dāng)廢氣溫度過高時，短時間臨時對空排放。1.3 窯尾廢氣的余熱利用眾所周知，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)面

10、臨節(jié)能減排的壓力越來越大。建材行業(yè)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的余熱利用已經(jīng)開展了許多年，特別是在干法窯系統(tǒng)中，余熱發(fā)電技術(shù)早已經(jīng)日臻成熟，用于熟料熱回收以及窯尾廢氣熱回收。而對于濕法窯來說，余熱利用技術(shù)，尤其是濕法窯廢氣熱回收技術(shù)，仍未能廣泛開展。為了提高濕法窯能源利用效率，某燒結(jié)法氧化鋁廠在其熟料窯廢氣余熱利用方面做了初步的探索，結(jié)果證明，當(dāng)廢氣溫度高于200攝氏度時，采用有機工作介質(zhì)余熱鍋爐，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益顯著。1.3.1 余熱鍋爐安裝某燒結(jié)法氧化鋁廠熟料窯廢氣排放如圖8所示。圖8 氧化鋁熟料窯廢氣收塵及排放系統(tǒng)示意圖改造后的廢氣收塵及排放系統(tǒng)如圖9所示。圖9 熱交換器（余熱鍋爐）安裝位

11、置示意圖如圖9所示，為了充分利用廢氣中的熱量，將熱交換器分為低溫?zé)峤粨Q器和高溫?zé)峤粨Q器。高溫?zé)峤粨Q器安裝在收塵器的進(jìn)口端，低溫?zé)峤粨Q器安裝在收塵器的出口端。當(dāng)廢氣經(jīng)過旋風(fēng)收塵器初步收塵后，廢氣中的粉塵濃度大幅度降低，但其粉塵含量仍然在每立方米1000毫克以上，此時廢氣的溫度在230250 攝氏度之間，這樣高的廢氣溫度非常不利于收塵器的正常工作。廢氣流經(jīng)高溫?zé)峤粨Q器時，氣流與導(dǎo)熱油進(jìn)行熱交換，使氣流溫度降低到150180 攝氏度之間，導(dǎo)熱油被加熱到200220攝氏度之間。導(dǎo)熱油在進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器之前必須先經(jīng)過低溫?zé)峤粨Q器預(yù)熱，并使其溫度高于100攝氏度。當(dāng)進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器的導(dǎo)熱油溫度低于100攝

12、氏度時，由于廢氣中含大量水蒸氣，則熱交換器的表面就會結(jié)露。同時廢氣含塵量又高于每立方米1000毫克，一旦熱交換器的表面出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，熱交換器表面立即出現(xiàn)結(jié)疤，很快就會堵塞熱交換器，廢氣無法排放，造成回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)無法運行，所以導(dǎo)熱油進(jìn)入高溫?zé)峤粨Q器之前必須先經(jīng)過低溫?zé)峤粨Q器預(yù)熱，使其溫度不低于100攝氏度。1.3.2 有機介質(zhì)鍋爐及發(fā)電設(shè)備研究有機介質(zhì)鍋爐及有機介質(zhì)氣體發(fā)電裝置的工作原理如圖10所示。圖10 有機介質(zhì)鍋爐及發(fā)電設(shè)備原理示意圖經(jīng)過兩級預(yù)熱器加熱后的導(dǎo)熱油溫度在200攝氏度左右，按照圖10中所示輸入到有機介質(zhì)鍋爐，用導(dǎo)熱油中所蓄含的熱能加熱鍋爐中的有機介質(zhì)，當(dāng)溫度到達(dá)一定值后，產(chǎn)生有機

13、介質(zhì)蒸汽，當(dāng)蒸汽壓力達(dá)到一定值后即可以驅(qū)動汽輪發(fā)電機發(fā)電。從汽輪發(fā)電機排出的有機介質(zhì)蒸汽進(jìn)入冷凝器冷卻成液體，冷凝后有機介質(zhì)液體從冷凝器排出經(jīng)強制循環(huán)泵再次輸入到有機介質(zhì)鍋爐。有機介質(zhì)在鍋爐和冷凝器之間可永久性重復(fù)使用。圖10中的冷卻水可通過獨立的水處理冷卻塔進(jìn)行冷卻，溫度較低的冷卻水用來冷卻有機介質(zhì)蒸汽使其凝結(jié)成液體。經(jīng)過試驗，該裝置可將廢氣中20%的熱能回收轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?jīng)濟(jì)效益顯著。1.4 冷卻機改造1.4.1 熟料顯熱支出及回收分析由于氧化鋁生產(chǎn)工藝要求氧化鋁熟料必需緩慢冷卻，因此氧化鋁熟料窯一般采用回轉(zhuǎn)式冷卻機，傳統(tǒng)的冷卻機內(nèi)襯及淋水冷卻裝置如圖11所示：圖11 傳統(tǒng)的氧化鋁熟料單筒冷

14、卻機示意圖冷卻機內(nèi)襯長度占冷卻機總長的35%，淋水區(qū)域占總長的43%，自由端占22%。熟料燒結(jié)后，通過下料室流入冷卻機，高溫熟料(10001100）在冷卻機內(nèi)與二次風(fēng)進(jìn)行熱交換，實現(xiàn)以下目的：1.4.1.1最大限度地提高二次風(fēng)溫度。很顯然，二次風(fēng)溫度提高，不僅有利于煤粉的燃燒，同時充分利用熟料顯熱，降低燃料消耗。經(jīng)對某廠窯系統(tǒng)熱平衡的測定，按圖11所示的冷卻機熟料顯熱占系統(tǒng)熱支出的15.2%而二次風(fēng)的帶入熱占總熱收入的7.82%，熟料的余熱利用率只有51.4%，仍有很大潛力可挖。1.4.1.2燒結(jié)后熟料通過冷卻機的冷卻，使熟料的溫度降低到200以下，以滿足熟料溶出工藝方面的要求。僅靠二次風(fēng)對熟

15、料的冷卻很難在較短的時間內(nèi)使熟料的溫度降低到200以下，因此必須采取冷卻機筒體外淋水冷卻，同時，在噴淋水冷卻區(qū)域設(shè)置楊料板換熱器，以強化熟料與筒體及熟料與二次風(fēng)的熱交換。1.4.1.3冷卻機對熟料的冷卻過程中，應(yīng)避免急劇冷卻，高溫熟料中有25%左右的液相，假若被快速急劇冷卻，來不及形成Na2O.Al2O3，Na2O.Fe2O3，2CaO.SiO2 等,而是以4CaO.Al2O3.Fe2O3，或 xNa2O.yCaO.zSiO2等三元化合物或玻璃體存在，從而使熟料的Na2O、Al2O3溶出率降低，也將影響溶出赤泥的沉降性。這也是目前Al2O3行業(yè)多采用回轉(zhuǎn)式冷卻機而不采用篦式冷卻機的主要原因1。

16、通過對冷卻機內(nèi)襯的改進(jìn)，在滿足上述三個方面的要求的情況下，提高熟料顯熱的回收率，提高二次風(fēng)的溫度是我們進(jìn)行冷卻機內(nèi)襯改進(jìn)的最主要的目的。二次風(fēng)溫度的提高具有以下幾個方面的效果：1.4.1.4有利于窯產(chǎn)能的提高及煤耗的降低。根據(jù)理論計算二次風(fēng)的溫度每提高60，火焰溫度可提高約30，熟料產(chǎn)量可提2.5-4%，噸熟料煤耗可降低2-4%。1.4.1.5二次風(fēng)溫度的提高可縮短煤粉入窯后的燃燒時間，非常有利于煤粉的燃燒，可降低對燒成煤揮發(fā)分的要求，從而降低燒成煤的采購價格。1.4.1.6二次風(fēng)溫度提高后，避免熟料的欠燒，有利于提高Al2O3及Na2O的溶出率。1.4.2 回轉(zhuǎn)式冷卻機改進(jìn)方案設(shè)計經(jīng)過上述分

17、析，努力減少熟料顯熱的浪費，強化二次風(fēng)與高溫熟料之間的熱交換是回轉(zhuǎn)式冷卻機內(nèi)襯改進(jìn)最根本的目的。1.4.2.1 延長冷卻機內(nèi)襯的長度。冷卻機內(nèi)襯有兩個方面的作用，一方面保護(hù)冷卻機筒體，使其免遭高溫熟料對其造成熱損害及機械磨損，另一方面還可以減少冷卻機筒體表面散熱，顯而易見，冷卻機內(nèi)襯越長，則在冷卻機運轉(zhuǎn)過程中，高溫熟料處于高溫狀態(tài)的路徑越長，越有利于熟料對二次風(fēng)的預(yù)熱。考慮到工藝對出料溫度的要求，內(nèi)襯長度不宜太長，以免冷卻機出料溫度太高。根據(jù)粗略計算，對于L/D比大于11的回轉(zhuǎn)式冷卻機，內(nèi)襯長度占冷卻機總長的6570%為宜。1.4.2.2 縮短自然散熱區(qū)域。1.4.2.3 確保淋水冷卻區(qū)域的長

18、度。對于已經(jīng)建成投產(chǎn)的熟料體系，冷卻機的總長度是很難改變的，冷卻機內(nèi)襯長度的增加一方面對提高二次風(fēng)的溫度及為有利，但另一方面也大幅度降低了原來冷卻機對熟料的冷卻能力，因此，為了保證冷卻機的出料溫度不高于200，必須確保淋水區(qū)域的長度，一般情況下，該區(qū)域不應(yīng)小于冷卻機總長的20%。1.4.2.4 在內(nèi)襯區(qū)域采取強制換熱措施。如圖12所示，圖12 揚料型冷卻機內(nèi)襯改造示意圖在內(nèi)襯中增加揚料磚。雖然這種內(nèi)襯結(jié)構(gòu)并不能形成有利于稀相換熱的料幕，但的確能強化熟料與二次風(fēng)的熱交換。首先，冷卻機動過轉(zhuǎn)過程中，揚料磚的應(yīng)用使得熟料的溫度更加均勻，有利于熟料對二次的預(yù)熱；其次，冷卻機揚料磚的應(yīng)用抑制了熟料的前進(jìn)

19、速度，延長了熟料與二次風(fēng)之間的交換時間；第三，增加了內(nèi)襯與二次風(fēng)之間的換熱面積，熟料加熱內(nèi)襯，內(nèi)襯再預(yù)熱了二次風(fēng)，這也是熟料與二次風(fēng)之間熱交換的主要途徑，揚料磚的應(yīng)用，使得這種熱交換的途徑更加有效。雖然揚料磚的應(yīng)用非常有利于熟料與二次風(fēng)之間的熱交換，但考慮到必須對氧化鋁熟料的緩慢冷卻，因此，揚料磚的設(shè)置區(qū)域不宜超過內(nèi)襯總長度的3/4，即靠近進(jìn)料端的內(nèi)襯區(qū)域（一般不低于內(nèi)襯總長的1/4）不宜設(shè)置揚料磚。經(jīng)過改造，二次風(fēng)溫度得到顯著提高，對降低消耗起到了積極作用。1.5 氧化鋁熟料窯內(nèi)襯強制換熱區(qū)域改造濕法回轉(zhuǎn)窯從窯頭（出料端）到窯尾（進(jìn)料端）依次分為冷卻帶、燒成帶、預(yù)熱分解帶、烘干帶等。長期的生

20、產(chǎn)實踐表明，預(yù)熱分解帶是制約窯產(chǎn)能進(jìn)一步提高的關(guān)鍵區(qū)域。如圖13所示。窯體轉(zhuǎn)動時，物料沿圖示方向滾動，窯內(nèi)高溫?zé)釟饬靼磮D示方向加熱物料。由于料層較厚，中心部位始終得不到很好地加熱，影響了熟料燒成質(zhì)量，限制了窯產(chǎn)能的進(jìn)一步提高。圖13 預(yù)熱分解帶物料與高溫氣流的熱交換因此為了進(jìn)一步提高窯的產(chǎn)能，必須改善預(yù)熱分解帶物料與高溫?zé)釟饬鞯臒峤粨Q狀態(tài)。1.5.1 窯尾揚料板區(qū)域內(nèi)襯及揚料板為了提高物料與高溫?zé)釟饬鞯膿Q熱效果，早在上世紀(jì)八十年代初，不少企業(yè)在濕法回轉(zhuǎn)窯的低溫區(qū)域（即預(yù)熱分解帶低溫段）安裝了揚料板換熱器（簡稱揚料板），如圖14所示。圖14 濕法回轉(zhuǎn)窯強制換熱區(qū)域示意圖刮料器區(qū)域筒體裸露，沒有內(nèi)

21、襯；揚料板區(qū)域采用輕質(zhì)澆注料內(nèi)襯。從料漿噴槍射入的料漿在刮料器區(qū)域和強制換熱區(qū)域被窯內(nèi)的熱風(fēng)烘干，形成固體粉料。因此，熟料窯在運行過程中在這兩個區(qū)域具有如下特點：首先，料漿中水分的蒸發(fā)主要是在烘干帶完成的，80%-90%的水分在此區(qū)域被蒸發(fā)而成為水蒸氣，因此要求烘干帶內(nèi)不僅必須保持相當(dāng)高的溫度，而且必須要為料漿中水分的蒸發(fā)提供足夠的熱量。由此可見：盡量減少窯體的散熱損失，對于提高窯內(nèi)的溫度，進(jìn)一步提高窯的烘干能力，從而提高窯的產(chǎn)能是有利的。其次，刮料器區(qū)域的窯筒體一般不設(shè)置內(nèi)襯，因此其散熱損失較為嚴(yán)重，故應(yīng)盡量縮短該區(qū)域。目前一般濕法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)刮料器的長度為13.5米，而裸露筒體的刮料器區(qū)域為1

22、5米。根據(jù)某氧化鋁廠的經(jīng)驗，刮料器的長度為78米即可滿足生產(chǎn)需求，因此裸露筒體的刮料器區(qū)域長度可縮短為8.59米。第三，現(xiàn)有揚料板區(qū)域揚料板密度較大，且環(huán)向軸向交錯布置，其排列極為復(fù)雜，不適宜砌筑耐火磚。目前，4.5米×100米回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，該區(qū)域大都采用澆注料內(nèi)襯。澆注料內(nèi)襯最大的優(yōu)點是非常適宜結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)襯施工，但和磚砌內(nèi)襯相比存在如下缺點：1.5.1.1施工工藝復(fù)雜，施工效率低。澆注料施工必須經(jīng)過制作安裝錨固件、制作安裝模板、澆注料的攪拌振搗、模板拆除、養(yǎng)生等許多工序，需要電工、電焊工、混凝土工、筑爐工、木工等許多工種相互配合施工，不僅工藝復(fù)雜、需要施工人員多，且施工效率低。值得一

23、提的是，由于澆注料整體性好，舊內(nèi)襯拆除及清理時也會遇到很大困難。1.5.1.2所需養(yǎng)生及烘窯時間長。由于熟料窯是燒結(jié)法氧化鋁廠的關(guān)鍵設(shè)備，因此要求熟料窯的檢修工期非常短，而澆注料內(nèi)襯施工完畢后必須留有充分的養(yǎng)生時間，同時還要消耗相當(dāng)長的時間嚴(yán)格按烘窯曲線進(jìn)行烘窯，可見澆注料內(nèi)襯從根本上不適合于濕法回轉(zhuǎn)窯。長期的生產(chǎn)實踐表明：澆注料內(nèi)襯施工完畢后，往往因為不能有充分的養(yǎng)生及烘窯時間而造成過早的損壞，經(jīng)常出現(xiàn)揚料板區(qū)域筒體表面溫度過高，窯體散熱加劇，甚至出現(xiàn)紅窯現(xiàn)象。1.5.2 強制換熱區(qū)域內(nèi)襯及揚料板改進(jìn)經(jīng)過上述分析，不難理解，上述方案存在亟待改進(jìn)之處，于是有些企業(yè)就將強制換熱區(qū)域進(jìn)行了改進(jìn)，如

24、圖15所示。圖15 改造后強制換熱區(qū)域示意圖由圖可見，改造后的揚料板布置比較規(guī)則，便于砌筑耐火磚；改造后的內(nèi)襯不再是單一的澆筑料內(nèi)襯而是磚砌內(nèi)襯和少量的澆筑料內(nèi)襯。實際施工中，由于揚料板安裝時采用了焊接方法，即揚料板焊接在金屬筒體上，所以緊貼揚料板周圍砌筑耐火磚存在困難，因此揚料板周圍仍采用了澆筑料內(nèi)襯。經(jīng)測算，在該區(qū)域澆筑料內(nèi)襯約占該區(qū)域內(nèi)襯總量的10%。實踐證明，和單一的澆筑料內(nèi)襯相比，采用澆筑料內(nèi)襯和磚砌內(nèi)襯相結(jié)合，施工效率大幅度提高，內(nèi)襯的施工質(zhì)量更容易保證，內(nèi)襯的使用壽命大幅度提高。某企業(yè)經(jīng)過上述改進(jìn)后，內(nèi)襯的使用壽命由原來的不足12個月提高到了36個月。同時內(nèi)襯的施工費用大幅度降低

25、，經(jīng)測算改造后的施工費用僅占原有內(nèi)襯施工費用的30%。然而，上述內(nèi)襯是磚砌內(nèi)襯與澆筑料內(nèi)襯的結(jié)合，不足之處也是顯而易見的。首先，該內(nèi)襯并沒有完全擺脫澆筑料內(nèi)襯的缺點；其次，為了耐火磚內(nèi)襯的穩(wěn)定，必須在揚料板的周圍安裝防護(hù)板，而且防護(hù)板的形狀及位置精度都有比較高的要求，從而確保磚砌內(nèi)襯的穩(wěn)定，這增加了施工難度及成本；第三，由于澆筑料內(nèi)襯的早期損壞，常常導(dǎo)致防護(hù)板變形，這樣會導(dǎo)致磚砌內(nèi)襯的損壞，根據(jù)經(jīng)驗，防護(hù)板的變形雖然沒有導(dǎo)致大面積磚砌內(nèi)襯的脫落，但曾經(jīng)多次出現(xiàn)靠近防護(hù)板的耐火磚折斷、脫落、局部掉磚等損壞。為了克服耐火磚內(nèi)襯存在的上述不足之處，某企業(yè)研究設(shè)計了一種采用單一磚砌內(nèi)襯的強制換熱區(qū)域內(nèi)

26、襯，經(jīng)過實踐證明，內(nèi)襯施工及揚料板安裝施工效率大幅度提高，內(nèi)襯使用壽命得到延長，窯體散熱顯著減少。1.5.3 強制換熱區(qū)域內(nèi)襯及揚料板設(shè)計施工濕法回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱分解帶低溫段內(nèi)襯中采用揚料板進(jìn)行強制換熱始于上世紀(jì)八十年代，楊料板的應(yīng)用使?jié)穹ɑ剞D(zhuǎn)窯的產(chǎn)能提高了近13%1，因此，不管采用澆筑料內(nèi)襯還是磚砌內(nèi)襯，都必須確保揚料板安裝方便，確保揚料板能發(fā)揮充分揚料效果。經(jīng)驗表明，10米長安裝揚料板的強制換熱區(qū)域的氣固換熱效果相當(dāng)于20米長的無揚料板中空區(qū)域。如圖16所示，在磚砌內(nèi)襯與澆筑料內(nèi)襯結(jié)合的強制換熱區(qū)域中，楊料板是通過固定板安裝在筒體上。固定板與筒體焊接，再用螺栓將楊料板固定在固定板上，然后，固定板

27、、螺栓、揚料板的根部等均被埋在澆筑料內(nèi)襯中。圖16 在磚砌內(nèi)襯與澆筑料內(nèi)襯結(jié)合的強制換熱區(qū)域中楊料板安裝示意圖很顯然，這種揚料板的安裝方式非常不利于揚料板的更換。在更換揚料板之前，必須先將澆筑料內(nèi)襯清理干凈，然后再用氣割將損壞的揚料板及其固定板割除，焊接好新的固定板，安裝揚料板，最后施工澆筑料。設(shè)計中考慮到為了方便揚料板的拆卸，揚料板的安裝采用了螺紋連接，然而實際上，經(jīng)過長期的運行后，螺栓嚴(yán)重銹蝕，無法拆卸，只能采用氣割的方法的拆除揚料板?？傊?，楊料板采用這種安裝方式不僅施工難度大，而且工期長，施工費用高。1.5.3.1 嵌入式揚料板的設(shè)計新的揚料板設(shè)計時考慮采用附掛的安裝方式，即將揚料板附掛

28、在耐火磚上而不是將揚料板安裝在筒體上，在磚砌內(nèi)襯砌筑時，將揚料板嵌入到內(nèi)襯中。揚料板的形狀如圖17所示。圖17 嵌入式揚料板示意圖該揚料板采用耐熱鋼鑄造，其牌號可參照1Cr18Ni9Ti。1.5.3.2 附著揚料板的耐火磚設(shè)計圖18 附著揚料板的耐火磚示意圖附著嵌入式揚料板的耐火磚必須能夠牢固地將揚料板固定在磚砌內(nèi)襯里。根據(jù)嵌入式揚料板的外觀形狀可將耐火磚設(shè)計成如圖6形狀。這種形狀有利于耐火磚的壓力成型，耐火磚的材質(zhì)可選用N-1粘土質(zhì)磚，耐火磚必須有比較準(zhǔn)確的尺寸精度，以保證能將嵌入式揚料板固定牢固。一般來講，上述壓力成型的燒結(jié)粘土磚在制作成型時其難度較一般楔形磚略大，但與澆筑料成型的異型磚相

29、比，制作成本大幅度下降，減少了內(nèi)襯的成本。值得引起注意的是，由于該耐火磚必須附著嵌入式揚料板，其厚度設(shè)計要比內(nèi)襯中其他一般楔形磚略大，從而增加其在內(nèi)襯中的穩(wěn)定性。1.5.4 濕法回轉(zhuǎn)窯強制換熱區(qū)域內(nèi)襯的設(shè)計及施工如圖1所示，對于4.5米×100米的濕法回轉(zhuǎn)窯，其強制換熱區(qū)域一般在距離窯頭70米86米之間，在濕法回轉(zhuǎn)窯運行期間，該區(qū)域的物料溫度約180攝氏度，氣流溫度約500攝氏度，普通耐火泥漿在這樣的溫度范圍內(nèi)強度比較低。為了保證內(nèi)襯的整體強度，該區(qū)域選用的耐火泥漿必須具有比較高的中低溫強度。某耐火材料材料廠生產(chǎn)的PA-80耐高溫膠泥在用于粘土磚內(nèi)襯時其中低溫抗折粘結(jié)強度均大于12兆

30、帕，比較適合該區(qū)域內(nèi)襯。強制換熱區(qū)域內(nèi)襯設(shè)計如圖19所示。圖19 強制換熱區(qū)域內(nèi)襯示意圖N-1粘土磚內(nèi)襯在強制換熱區(qū)域的使用壽命一般在3年左右，而采用耐熱鋼制作的嵌入式揚料板的使用壽命也在3年左右，二者的使用壽命基本上是同步的。在內(nèi)襯更換時，清理出的舊揚料板可以回收再利用，有利于降低成本。內(nèi)襯砌筑采用支撐法砌筑工藝。附著揚料板的耐火磚在砌筑之前要經(jīng)過比較細(xì)致的挑選，并且要和揚料板進(jìn)行預(yù)組裝，從而保證揚料板與耐火磚組裝合適，組裝之后的揚料板與耐火磚必須做好顯著的標(biāo)記，以免混亂。砌筑中，楊料板與耐火磚之間要涂抹適量的耐火膠泥，保證揚料板在砌體中穩(wěn)定牢固。強制換熱區(qū)域內(nèi)襯的砌筑工藝與其他區(qū)域內(nèi)襯砌筑工藝相同。在砌筑質(zhì)量上強調(diào)以下幾點：1.5.4.1楔形磚梯形截面的中心線一定要和窯體的法線相吻合，嚴(yán)格控制“拔牙”現(xiàn)象發(fā)生，確保運行中內(nèi)襯穩(wěn)定，不變形，不松動。1.5.4.2不論是平縫還是豎縫，磚縫大小一定要控制在1.53毫米之間，并且磚縫內(nèi)的灰漿飽滿度不低于85%。濕法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯中嵌入了金屬揚料板，有效提高了窯系統(tǒng)的臺時產(chǎn)能。和傳統(tǒng)的安裝方式相比，嵌入式揚料板安裝更加方便。采用嵌入式揚料板的強制換熱區(qū)域內(nèi)襯全部為磚砌內(nèi)襯，施工更加簡便，內(nèi)襯使用壽命大幅度延長，內(nèi)襯施工費用顯著降低。同時，隨著耐熱鋼性能的不斷改進(jìn)，強制換熱區(qū)域的長度也會不斷向窯頭防向延長，為進(jìn)一步提高窯系統(tǒng)的產(chǎn)能，為進(jìn)一