Инновационные монолитные огнеупорные решения Компании Calderys для цементной промышленности (стр. 1 из 2)
“Инновационные монолитные огнеупорные решения Компании
«Calderys» для цементной промышленности”
Авторы: Мария Веб-Янишь; Андрей Клемба
Введение:
Группа Компаний «Calderys»--мировой лидер в проектировании и поставке материалов и технологий для огнеупорных решений различных перерабатывающих отраслей промышленности. Создание инновационных, современных монолитных продуктов и решений для различных проектов позволило нам идти в ногу с техническим прогрессом в цементной промышленности. 100 лет опыта в огнеупорных технологиях и их развитии, развитие своей мировой сети инженерных центров, позволяют «Calderys» обеспечивать полный сервис для Заказчиков по футеровке и теплоизоляционным решениям, включая индивидуально разработанные для клиента анкерные системы, выполнение шефмонтажа и руководство проектом.
Тенденции в использовании альтернативного топлива и отходов промышленности:
Для обеспечения высокой температуры, необходимой для технологического процесса, могут применяться различные виды топлива ( угольная пыль и отходы коксового производства, мазут, природный газ). Сжигание дополнительного топлива применяется в цементных печах с 1994 года. Из-за высокой стоимости основных видов топлива существует возрастающая тенденция для их замены на альтернативные виды топлива. В цементных печах могут сжигаться надлежащим образом переработанные отходы других отраслей промышленности, включая растворители, нефтепродукты, краски и отходы от их производства, шины, пластмассы, опилки, отходы от перегонки нефти и другие горючие отходы. Некоторые виды пластмасс, содержащие хлориды (такие, как винил) хорошо уничтожаются благодаря осаждению хлоридов в клинкер. В Азии, несмотря на то, что применение ископаемых видов топлива очень велико, в качестве альтернативного топлива могут применяться сельскохозяйственные отходы: рисовая шелуха, пальмовые листья, текстильные отходы и отходы из резины, различные отходы от производства нефтепродуктов и прочее. Для использования альтернативных видов топлива мы применяем в агрегатах огнеупоры с особыми эксплуатационными характеристиками.
Основные зоны футеровки в цементной промышленности, подверженные наибольшим перегрузкам.
Основные виды воздействия на различные зоны футеровки агрегатов представлены в следующей таблице. Графа 1: основные виды воздействия на футеровку.
| Зона применения | Абразивное | Темп. >800° C | Химическое воздействие | Нарост/ гарнисаж | Термическ ий удар | Возд.-е пыли |
| Основной циклон Газоходы | X X | X X | ||||
| Циклон ниж. уровня | XX | XX | XXXX | XXX | X | XX |
| Кальцинатор Входная камера Впускн. коллектор | XX XXX X | XXXX XXXX XX | XXXX XXXX XXXX | X XXXX XXXX | X XX XX | XXX XX XXX |
| Газоход третичного возд. Устр.-во подачи | XXX XXX | X | XX X | XX | XXX X | |
| Свод Головки печи | XX | XXXX | XXX | XX | XXX | |
| Фурма горелки | XXX | XXXX | XXXX | XX | XXX | |
| Вход печи Вх. и выходное кольцо | XX XXXX | XX XXXX | X XXX | |||
| Холодник | XXXX | XXXX | XXX | XXX | XXXX |
Влияние топлива на футеровку:
В теплоагрегатах, таких как подогреватель или печь предобжига, вещества в газообразной форме, такие как щелочи, сульфаты и хлориды попадают в систему через топливо и другие горючие вещества. Они неоднократно испаряются и конденсируются, вызывая обогащение этих фаз в сырье. Сильное изнашивание огнеупора происходит в областях, под-верженных наибольшему вредному воздействию. Уровни R2O, SO3 и CL- по срав-нению с обычным содержанием в печи могут повыситься этими факторами 5 раз, 3-5 раз и 80-100 раз соответственно, в самой горячей зоне подогревателя. Сырое сырье мо-жет сформировать конденсат и, затем, формировать новые фазы, особенно в области входного отверстия между ротационной печью и подогревателем. Хлориды (KCl и NaCl) формируются сначала в газовой фазе из-за схожести хлора с щелочами. Щелочи (Na2O, K2O) реагируют с SO3 и Cl2, которые создают кислые остатки K2SO4 и KCl. Эти продукты находятся в газообразной форме в температурах выше 700/800 0С. Следу-ющая катастрофическая реакция дает начало щелочному воздействию, если R2O и уровни хлоридов больше чем 1 и 0,01 соответственно. Сложные щелочные соли проявляют более серьезные коррозийные свойства, нежели простая соль. Смеси сульфата и солей хлорида понижают их температуру отвердевания, ниже, к 700 0С. Эти соли проникают как далее вниз по агрегатам по движению сырья в линии (холодильник) или же вверх по теплоагрегатам (подогреватель, циклон нижнего уровня, колосниковая решётка подогревателя) K2SO4 и KCl, проникают через поры огнеупора и вступают в реакции, которые приводят к образованию новых реагентов, которые увеличиваются в объеме, и, в конечном счете вызывают разрушение под воздействием щелочи. Продукты реакции, которые могут быть KAS2, KAS4 [лейцит], зависят от щелочной концентрации и химического состава огнеупора (Al2O3/SiO2). Формирование лейцита (породообразующий минерал подкласса каркасных алюмосиликатов ) связано с 20 кратным увеличением объема. Щелочи, которые не объединены с хлором, реагируют с серой, и формируют щелочные сульфаты (Na2SO4). Формирование полевых шпатов, фойдов (близкая к полевым шпатам минеральная группа) и алюмината кальция вызывает увеличение объема и приводит к разрушению футеровки.
Воздействие
Щелочная атака Al2O3-SiO2 на огнеупоры: Шамотные огнеупоры с <25% Al2O3:
Шамот, содержащая более высокий процент кварца, чем каолинит, надо полагать, подвергается следующим реакциям:
2K +CO
Al2O3,2SiO2 + 2SiO2- KAS4(лейцит) + C
2K +CO
Al2O3,2SiO2 + 4SiO2- KAS6(калиевый полевой шпат) + C
High K2O
And KAS6(калиевый полевой шпат) + C - KAS4(лейцит)
Low Na2O
Al2O3,2SiO2 + 2 SiO2- NAS6(альбит)
High Na2O
NAS6(альбит) -NAS2(нефелин)
Диффузионный процесс значительно ограничен следующими процессами:
- Насыщаемостью стекловидной фазы соединения с щелочами,
- Другие кристаллические элементы как муллит, кварц или кристаллоболит, находятся в жидкой фазе;
- Это ведет к закупорке пор и уменьшает проникновение щелочей. Такая «защита» происходит при температуре ниже чем 1200 °C.
Шамотные огнеупоры с >25% Al2O3:
Полевые шпаты могут также появиться в материалах, с более высоким содержанием Al2O3, в присутствии существенных количеств щелочных элементов [5-10%] и при температурах выше чем 900-1000 °C. Увеличение объема также весьма важно для лейцита и достигает 20%. Другие полевые шпаты или фойды (калиафелит, нефелин) могут также образоваться с различным увеличением объема.
Fig. 2 Шамот при 1100°C в щелочной среде
Mуллиты:
При температуре более, чем 950 °C , муллит может подвергаться воздействию щелочей. Лейцит и калиафелит кристаллизуются при наличии щелочи. Учитывая, такие факторы как температура и время мы имеем:
3 Al2O3,2SiO2 + 6K+3CO - K2O,Al2O3,2SiO2 + 2 (K2O,Al2O3) + 3C
(муллит) ( калиафилит)
Совместимые с NaO
(K,Na)2,Al2O3,2SiO2 (калсилит)
Вышеупомянутая реакция увеличивает объем примерно до 29%
Высокоглиноземистые материалы с содержанием >80% Al2O3:
В небольших количествах лейцит и калиафелит могут образоваться при контакте с щелочами. Алюминаты калия могут образоваться при температуре более чем 1200 °C. В этом случае увеличение объема может достигнуть 17-20%. Контакт α - глинозема (корунд)иβ - глинозема с щелочами [(K, Na) 2O, nAl2O3] приводят к разрушению под воздействием щелочи. Реакция может иметь следующий вид:11 Al2O3 + 2K + CO - K2O,11Al2O3 + C
С возрастанием доли глинозема в связанной фазе в алюмосиликатных огнеупорах наблюдается возрастание реакций в присутствии увеличения щелочных паров, это приводит к увеличению объема вкраплений, вступающих в эти реакции. Это было выявлено, как главная причина для
трещин и разрушения огнеупоров в теплообменнике вращающихся
Fig. 3 Корундовый огнеупор обжиговых печей в цементной промышленности. при 1300°C в щелочной среде
Проникновение солей в огнупорный материал:
В зависимости от пористости и размеров этих пор соли (KCl или NaCl) могут проникать в огнеупор в стандартных эксплуатационных условиях. Поскольку температура уменьшится, новые соединения, возникшие в реакции с щелочами кристаллизуются с увеличением объема (порождение