從產(chǎn)生粘連的部位進行取樣分析看,高鋁球表面覆蓋著一層很薄的深灰色致密物,這一層深灰色致密物是球與球之間產(chǎn)生粘連的主要物質(zhì)。產(chǎn)生粘連的40mm高鋁球表面普遍存在裂紋,其深度1一3mm不等,除受外力作用而產(chǎn)生的較大貫穿裂紋外,裂紋的分布很不規(guī)則,大多呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),球的形狀也不完整,從外觀可以看出耐火球變形比較明顯。這是耐火球渣化和長期處于急冷急熱環(huán)境下產(chǎn)生應(yīng)力所造成的結(jié)果。
耐火球渣化與高鋁球的成分及其所處的氣體環(huán)境有關(guān)。在換球前對高鋁球的成分進行了分析,其Al2O3含量為68.3%。有研究表明,制品中Al2O3含量越高,其熱穩(wěn)定性會顯著降低。
球床結(jié)構(gòu)對熱風(fēng)爐內(nèi)球床的氣體流場、溫度場的分布以及它們的均勻穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。此次所換球的球床結(jié)構(gòu)為2.5米60mm鎂鋁球+4.5米40mm高鋁球,這樣的球床結(jié)構(gòu)不合理。理論上可以證明球床的孔隙度與耐火球的直徑無關(guān),但耐火球之間的孔隙當量直徑隨耐火球直徑的減小而減小,熱氣體流場中的迷宮系數(shù)隨耐火球直徑的減小而增加。當燒爐時,來自熱風(fēng)爐上部的高溫氣體經(jīng)過中60mm鎂鋁球段進入40mm高鋁球段后,顯然氣體流動的阻力增加,因而氣體的流速降低,導(dǎo)致40mm與60mm耐火球的接觸段的蓄熱量增加,結(jié)果是該球段的溫度比其它球段要高出許多。在高溫作用下耐火球產(chǎn)生軟化變形,加之在煤氣所含低熔點粉塵以及助燃風(fēng)機所吸人的周圍環(huán)境的粉塵等的共同作用下,耐火球產(chǎn)生渣化和粘連。
燃燒器燒嘴中心線與水平線的上傾角為25°,一方面,通過燃燒器進人熱風(fēng)爐拱頂?shù)母邷貧怏w對拱頂耐火磚產(chǎn)生沖刷作用,因耐火磚受沖劇而產(chǎn)生的粉末隨氣體流向球床,在球床阻力較大處產(chǎn)生積聚,堵塞球床的孔隙;熱氣體堵塞處的流動受阻而使該處溫度升高,溫度超過一定限度使得耐火球產(chǎn)生軟化變形,球與球之間的孔隙進一步減小,熱氣體在該處的流向發(fā)生變化,使其鄰近區(qū)域耐火球的溫度升高,蓄熱累積而軟化變形,形成惡性循環(huán),最終導(dǎo)致局部整體粘連。另一方面,燒嘴中心線與水平線的上傾角決定著高溫煙氣在球床內(nèi)流動的均勻性,漣鋼球式熱風(fēng)爐由于沒有采用上部氣流均配技術(shù),從燃燒器產(chǎn)生的大量高溫煙氣不能均勻地從上部進人球床,因而存在上部氣流不均勻的問題,從煤氣中所帶人的粉塵易在球床上部積聚,
使球床阻損增加,縮短卸球清灰周期。
高鋁球的強度不夠,由于高鋁球處于球床的下部,受上部球床球的壓力、球床的運動、球與球之間的相互擠壓以及熱風(fēng)爐內(nèi)耐火球受急冷急熱的作用而變形、破碎,使球與球之間的點接觸,逐步變?yōu)槊娼佑|,破碎后的耐火球碎塊填充在球與球之間的空隙中,使球床的孔隙度降低,導(dǎo)致球床的透氣性變差,清球周期縮短。
從熱風(fēng)爐換球時的現(xiàn)場觀察和取樣分析看,耐火球的變形、破碎也是使清球周期縮短的一個主要原因之一。由于耐火球還沒有相關(guān)的質(zhì)量標準,與耐火球有關(guān)的熱工特性和礦物組成要達到何種標準才符合要求,這是球式熱風(fēng)爐在選用耐火球時所遇到的一個難點問題,也是目前球式熱風(fēng)爐在推廣過程中所引起爭論的一個焦點。高爐的3座球式熱風(fēng)爐,由于缺乏檢驗標準以及沒有相關(guān)的檢驗設(shè)備和手段,耐火球的熱工特性(如重燒線收縮率、熱震穩(wěn)定性,蠕變率、高溫耐壓強度、荷重軟化溫度等)在裝球前沒有進行檢驗,且球式熱風(fēng)爐在300m3級高爐使用的歷史并不長,耐火球的
制作工藝和燒成工藝還有待研究和發(fā)展,雖然耐火球某些常溫特性(如體密度、氣孔率等)通過檢驗后符合廠家質(zhì)量保證的要求,這些常溫特性是否是耐火球使用的最佳值或符合某一標準,并且這些特性是否適應(yīng)熱風(fēng)爐內(nèi)耐火球的熱物理特性需進一步研究論證。
對布袋除塵運行狀況要進行有效監(jiān)測。
煤氣含塵也是造成耐火球球床淤積堵塞和耐火球渣化的另一方面原因,而煤氣中的含塵量與煤氣除塵布袋的運行狀況有著很大的關(guān)系。由于除塵布袋的材質(zhì)及其所使用的環(huán)境(如煤氣溫度)與布袋的使用壽命有著很大的關(guān)系,但布袋的使用狀況目前還沒有一種行之有效的檢漏手段,對高爐煤氣的日常檢測中,煤氣含塵量不作常規(guī)檢測。除塵布袋損壞到發(fā)現(xiàn)時,就已有大量粉塵流向熱風(fēng)爐內(nèi),在球床的某些局部積聚,積聚的粉塵在高溫作用下軟化使耐火球產(chǎn)生粘連,同時粉塵中的堿性氧化物如Na20、KZO以及其它一些氧化物(如氧化鋅等)和鐵的氧化物與耐火球表面相關(guān)組成氧化物如1A203、510:在高溫作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成低熔點的化合物,不斷向耐火球內(nèi)滲透使耐火球表面渣化、剝落,產(chǎn)生裂紋;同時從助燃風(fēng)機吸人大氣中的固體顆粒也起著同樣的作用。
二、延長耐火球使用壽命的措施
加強對熱風(fēng)爐所用煤氣含塵量和助燃空氣吸人顆粒的控制。完善對煤氣含塵量的檢測手段,控制助燃空氣從大氣中吸人固體顆粒的量,減少粉塵對球床的堵塞,提高熱風(fēng)爐的熱交換能力。
對球床結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。通過對熱風(fēng)爐內(nèi)溫度場和氣體流場的研究,從溫度分布和氣體分布的均勻性角度提出最佳的球床結(jié)構(gòu),減少因溫度、氣流分布不均使局部溫度過高所造成的耐火球軟化變形,達到提高耐火球使用壽命的目的。
提高耐火球的質(zhì)量。耐火球的礦物組成、制作工藝、燒成工藝等對耐火球的使用特性起著決定性的作用,提高耐火球的質(zhì)量(主要是其熱物理特性)是延長球式熱風(fēng)爐使用壽命的一個重要途徑。均勻混合煤氣熱值,主要是確定混合煤氣的比例,使混合煤氣均勻、穩(wěn)定,減少因混合煤氣熱值的波動對熱風(fēng)爐的影響。
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