石灰窑煅烧区内衬耐火砖在线修复方案分享

1石灰窑煅烧区窑壁窜火原因分析

在纯碱生产系统中竖井式石灰窑主要由窑内两层耐火砖或两层耐火砖加一层保温砖和硅酸铝板以及最外侧不等厚度的窑体钢板组成。石灰石在窑内煅烧时，沿窑高度自上而下依次分为预热、煅烧、冷却三个区域。其中煅烧区域占窑体高度一半，煅烧温度一般控制在1150～1200℃。

当石灰石中的杂质含量较多时，将在煅烧区产生结瘤现象，由于石灰窑接近大修周期，窑内耐火砖的黏接胶泥强度减弱，当窑壁上黏接的瘤块较大，在其随着物料下落的过程中可能导致内侧、外侧耐火砖脱落。由于窑内耐火砖砌筑时内外层的横、立砖缝均是错位排列，若存在耐火砖缺失的情况，会导致煅烧区内高温火焰从缺失耐火砖处向外扩散。同时煅烧区内的温度控制在1000℃以上，且石灰石内成分主要为CaO,耐火砖容易发生碱性侵蚀，造成内层耐火砖的损坏。石灰窑内层耐火砖砌筑的垂直度偏差和水平方向半径偏差未能满足其要求，也会导致煅烧区耐火砖过早损坏，造成窑壁火的现象发生。

2石灰窑内层窑衬在线修复方法探索

针对上述窑壁炉火现象，但进行落窑、重新砌筑耐火砖修复，耗费时间长，在石灰窑未到大修期、生产不具备停窑条件等情况下需要在线修复。根据石灰窑外形结构特点以及内层耐火砖的特殊性质，提出并实践了以下两种石灰窑内层耐火砖在线修复方法。

2.1 窑壁外挂窑壁外箱体法

以外径6860mm的石灰窑为例，为保证窑壁新增外箱体的整体结构强度、钢材的可焊接性及易切割、弯曲、冲压的加工性，箱体整体选用屈服强度≥355MPa，抗拉强度为470-630MPa的Q335B低合金高强度结构钢。首先使用10mm厚Q355B材质钢板，预制半径为3630mm、弧长为3000mm、高度为3000mm的弧形板一块。长度为3000mm、宽度为200mm的侧板2块。半径为3430mm、宽度为200mm的上、下环形板各1块。边长为200mm的等腰直角三角形筋板10块。具体修复方法步骤如下：

1)将预制好下环形板、侧板焊接在窑壁外侧。

2)下环形板下方焊接三角形筋板5块。

3)在下环形板、侧板区域内砌筑LZ-70型耐火砖，耐火砖砖缝全部用Al₂O₃含量不低于65%的胶泥填充。

4)在砌筑完成的耐火砖外表面均匀涂抹胶泥一层。

5)使用黏接剂将两层容重为(150±10)kg/m，Al₂O₃含量不小于45%，导热系数不大于0.153W/(m·K)，长期使用温度为1150℃的硅酸铝板粘接在耐火砖外表面的胶泥面层上。

6)将预制好的弧形板压实硅酸铝板，并与下环形板、侧板满焊连接，确保硅酸铝板与耐火砖外表面的胶泥面层上无间隙存在。

7)将预制好的上环形板与窑壁、侧板、弧形板满焊连接。

8)上环形板上方焊接三角形筋板5块。

图1 窑壁外挂窑壁外箱体法

2.2 窑壁内灌耐高温浇注料法

当煅烧区耐火砖损坏面积过大，缺少了对上层预热区耐火砖的整体支撑强度，石灰窑在运行的情况下，存在大面积坍塌的风险。因此，需要向石灰窑耐火砖层处灌入耐高温浇注料，用于填补缺失烧蚀的耐火砖，增大窑内耐火砖的整体强度。以烧蚀面积为1500mm(高)×2200mm(弧长)为例，具体修复方法步骤如下：

1)窑壁焊接龙门导向架：以目前发现的烧蚀部位水平高度为界，向上焊接龙门导向架，相邻龙门导向架中间间距不得大于300mm,最上层导向架不超过烧蚀区域上边缘。用于固定从窑壁外插入的钎子，同时保证钎子插入角度垂直于窑壁，预估需焊接五排导向架。

2)支护插钎子：在所有龙门架固定导眼位置对应窑壁上开孔，穿过龙门架上导眼、窑壁上孔，向窑内打入钎子，打入长度不小于800mm,相邻钎子间距不大于150mm,用于支护钎子上部灰层，防止下半部开孔清理时上部灰块、石块等大量塌方涌出造成人身伤害。

3)第一层开孔清理：所有支护钎子打入后，在烧蚀部位的最下部从下向上，由东至西依次开孔，单次开孔尺寸不超过500mm(宽)×200mm(高),开孔后使用预先做好的钩子将内部灰块、石块及两边松动的耐火砖钩出，最底层耐火砖清理出平齐的水平面，挖进深度约800mm,直至漏出干净未脱落的耐火砖砖面。重复以上过程，将所有区域内部清理干净。开孔时整个烧蚀区域内纵向至少均匀留2条足够宽度的窑壁板，以保证开孔区域整体强度。

4)第一层支模：清理后，在贴近灰块位置竖直方向使用碳钢板进行支模，尽量使模板外弧与现有耐火砖内里平齐。

5)第一层开孔恢复：使用圆钢做勾筋，焊接在割除第一层钢板内侧，将带有勾筋的钢板焊接在开孔位置处，用来增加浇注料的整体稳定性。

6)第二层开孔清理：重复第一层开孔清理的操作步骤，同时再次清理第二层钎子支护下方。

7)第一层浇筑浇注料：将预先混合好的浇注料从第二层方孔处浇筑进窑内，浇注料距离第一层钎子50mm时停止浇筑，在浇筑时使用振捣棒将浇注料混合均匀，减少浇注料之间的空隙。

8)取出第一排钎子：逐根取出第一排钎子和龙门架。

9)检查耐火砖：重复上述检修步骤，直至清理完第四排钉子下方后，在烧蚀区域上边缘处开检查孔，检查孔不大于200mm(高)×500mm(宽)，开孔次序由东向西，由下向上，开孔后由外向里清理耐火砖，明确耐火砖情况，找到三层耐火砖均未脱落高度为止。

10)支护插钎子：紧贴耐火砖下边缘向窑内打入钎子，打入长度不小于800mm，相邻钎子间距不大于150mm，钎子在窑外预留至少200mm，并用筋板与上方窑壁固定。预防耐火砖及灰块等塌方涌出，造成人身伤害。

11)开孔清理：按照第3)步骤开孔清理施工。

12)支模：清理后，在贴近灰块位置竖直方向使用碳钢板进行支模，尽量使模板外弧与现有耐火砖内里平齐。

13)取出第四排杆子：第五层清理完成后，逐根取出第四排杆子和龙门架。

14)浇筑浇注料：在第五排钎子上方间距均匀开3个方孔。从方孔处灌入浇注料，充满耐火砖上层与第五排钎子间隙处，将第五排钎子外漏窑壁的部位割除。

15)每层浇筑浇注料后必须使用振捣棒将浇注料混合均匀，减少浇注料中的空隙。

由于上述施工步骤较多，图2仅表示其中的主要施工步骤。

图2 开孔、浇筑浇注料

3修复方法总结

使用外挂窑壁外箱体法修复时，修复工作效率较高，危险系数较小，但若使用面积超过20m²时，对石灰窑的整体抗风阻性会产生一定的影响。使用窑壁内灌耐高温浇注料法可应对大面积窑壁修复问题，但检修作业时间较长。可以根据现场实际情况，合理运用上述两种修复方法，既可以有效避免因石灰窑煅烧区耐火砖受损，导致的窑壁蹿火现象，同时也可以有效延长设备的使用周期，避免因内层耐火砖受损而进行单体大修工作，并且当石灰窑其它部位出现这两种原因造成的窑壁蹿火现象，依然可以运用上述两种修复方法进行修复。