煤矸石烧结砖隧道窑吊顶经常出现的问题有哪些？

如何避免和解决？

平吊顶式大断面隧道窑的重要组成部分，也是隧道窑的薄弱环节，在许多设计、建设和操作时，都将其作为重点予以考虑。但是，许多隧道窑投入生产后，窑顶脱皮、掉快现象仍然普遍，有的隧道窑在使用不到两年吊顶板就出现了脱落现象。究其原因，既有结构不合理、吊顶板质量差的因素，又有使用单位缺乏对煤矸石原料性能、窑炉操作工艺的深刻认识，导致焙烧操作出现偏差从而对吊顶板产生危害。有些危害在短时间内没有表现出来，但随着时间的推移，危害积累达到一定程度时，就会对隧道窑密封和操作产生较大损害，给企业造成严重的经济损失。

1  煤矸石中有害物质对吊顶板耐火材料的危害

   隧道窑吊顶板为耐火混凝土吊顶板，它是由硅酸铝水与不同粒度的耐火骨料预制而成，起耐火度为1300℃，而煤矸石隧道窑产品一般来说最高烧结温度为1050℃，所以在正常焙烧使用中，吊顶板是绝对安全的。

   在焙烧过程中对吊板影响最大的是煤矸石中的硫、钾和钠的化合物，高温下这些有害物质随烟气侵蚀吊顶板，与吊顶板中的耐火材料发生物理化学反应，生成新的低熔矿物，而新生矿物在体积上会出现不同程度的膨胀，致使吊顶板剥落及开裂，并且随着这种化学反应在不断重复，剥落现象也越来越严重。另外，有些新生低熔物可使耐火材料结构变得疏松，这样耐火材料就失去它原有的特性，其强度、热传导及弹性系数等物理性能发生一系列变化，致使耐火材料的使用寿命变短。

   在隧道窑中，预热带高温段和焙烧带部位的吊顶板受的影响最为严重，随着温度升高，这些有害元素的化合物在烟气中的浓度会增大，对耐火材料的侵蚀也就更为强烈。在预热带和冷却带的低温段，有害物质对耐火材料损害较小，所以，在出窑时窑车面上虽然可以经常看到掉落的吊顶板碎块，但在隧道窑两头很难观察到吊顶板被损害的现象。

2  煤矸石原料中有害物质对吊顶板金属吊钩的危害

   煤矸石中的有害物质不但损害吊顶板的耐火材料，也严重损害吊顶板的金属构件。特别是含硫烟气，透过膨胀缝、耐火材料的裂缝，对其侵蚀，使吊钩一层层锈蚀剥落，最后失效，导致吊顶板整体脱落。近几年，为防止金属吊钩的腐蚀，有的吊钩改用耐高温不锈钢材质，以防止吊钩的腐蚀。但是，从脱落的顶板来看，耐热不锈钢吊钩埋入吊顶板部分腐蚀易燃严重，特别是吊钩弯钩部分，锈蚀深度可达1mm，吊钩上部，暴露在空气中的部位锈蚀较轻。锈蚀部位周边为黑色氧化层，其强度很低，与周边耐火材料分离，失去锚固拉结作用，导致吊顶板脱落。究其原因，除有害烟气对吊顶板的耐火材料侵蚀导致金属吊钩与含硫烟气密集接触产生锈蚀外，也有耐热不锈钢材质本身原因：①耐热钢在制造过程中不可避免地带有硫元素；②在耐热钢制造、冷却过程中，钢铁中出现铬移动，部分取代硫化锰中锰的位置，进而造成该处附近铬的含量较低，而当铬的含量低于13%时，耐热不锈钢就会生锈；③耐热钢吊钩加工时弯钩部位受热、冷却，破坏了原有的化学结构；④耐热不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化物防护膜，防止有害物质渗入从而获得抗锈蚀的能力。但是，如其受到外力作用，薄膜遭到不断地破坏，尤其在含有大量硫化物烟气中，则可引起化学腐蚀。除上述原因外，隧道窑的温度对耐热不锈钢吊钩影响也极大，温度升高，腐蚀速度会显著增加。

3  不当操作对隧道窑吊顶板的危害

   根据煤矸石有害物质在隧道窑各段不同时期的反应情况来看，危害主要部位集中在预热带后段和焙烧带之间。这是由于煤矸石砖坯在此带燃烧，窑温不断升高，释放的有害物质浓度较高，在高温高湿条件下，有害物质是伴随着隧道窑烟气对吊顶板进行侵害。烟气是主要载体，如能有效、合理地控制烟气对吊顶板的侵入，也就减少了有害物质对吊顶板侵害的几率。如果隧道窑采用正压操作，含有大量的烟气会透过吊顶板缝、耐火材料的缝隙外溢，在耐火材料和金属构件周围形成有害气体密集区，这就给有害物质的损害作用创造了条件。

   隧道窑烧成制度紊乱也会影响吊顶板的使用寿命。由于煤矸石原料热值不稳定，使进入隧道窑的砖坯热值变化很大，进车时间不正常，造成隧道窑温度不稳定。特别是在焙烧带，由于隧道窑吊顶板强度在1000℃左右时强度很低，而窑内温度不稳定会造成吊顶板周而复始的膨胀收缩，这就使其强度遭受严重破坏。

4  如何减少隧道窑吊顶板危害

   在隧道窑设计特别是吊顶板的耐火材料选择上，要针对煤矸石原料中的有害物质，吊顶板的高温性能、抗腐蚀和抗氧化还原作用选择优质耐火材料。

   对吊钩材料、加工、吊钩防腐以及吊钩葫芦的装配方法及装配质量予以改进和控制，以减少有害物质的侵蚀。

   在隧道窑操作时，采用微正压烧成，将零压点控制在焙烧带后段，使预热带到焙烧带大部分呈负压，烟气在排烟机作用下，隧道窑和管道抽出，有害物质只接触到耐火材料表面，对吊顶板内部结构和埋设在耐火材料中的金属构件侵害减少，从而延长隧道窑吊顶板的使用寿命。

确保原料热值和进车时间稳定，严格执行隧道窑热工操作制度，对焙烧曲线合理调控，以减少温度制度紊乱对吊顶板的损害。隧道窑操作时，不但要考虑制品的烧成因素和条件，更要考虑砖厂的最大热工设备——隧道窑的适应因素，把对设备的损害降到最低，才能从根本上保证产品的质和量。

煤矸石中的有害物质成分比较复杂，在隧道窑焙烧过程中挥发并伴随烟气对隧道窑产生侵害，其中，对吊顶板耐火材料和金属吊钩造成直接损坏的是钾、钠和硫等元素，给损害创造条件的是不合理的焙烧操作。因此，改进吊顶板材料，特别是金属吊钩设计、加工方案，提高施工质量，运用正确的焙烧操作，是可以减少有害物质对隧道窑吊顶板损害的。

5  窑体与窑顶的维护及保养

   煤矸石隧道窑一般生产家均采用断面较大的窑型。大断面隧道窑的窑顶，均采用轻质耐火混凝土板吊顶结构。耐火混凝土吊顶板是用硅酸铝水泥做胶结剂，与多孔高铝耐火骨料和细粉按一定的配合比，经加水、成型和养护后预制而成。它的特点是体积密度小、重量轻；导热率低，隔热性能好；烧后线变化小，稳定性能好，它的使用温度为1300℃~1350℃。

   轻质耐火混凝土吊顶板极易损坏。尤其是在投产点火烘窑阶段，如果烘窑温度和升温速度控制不当，则吊顶板易产生裂纹、表面剥落和强度急剧下降。因此，烘窑是轻质耐火混凝土顶板使用中的关键环节。烘窑的主要作用是排除窑体与吊顶板中的游离水、化学结合水，并获得高温使用性能。

   轻质耐火混凝土吊顶板的使用中应特别注意轻质耐火混凝土吊顶板中硅酸铝水泥的含量，含量越高烘窑越容易出现裂纹、表面剥落和强度降低等问题。因此，烘窑的温度与升温速度，应依据轻质耐火混凝土吊顶板的热工性能而定。在窑炉运行中，要保持窑内温度稳定。操作人员要注意观察，若发现出窑的窑车上面有掉落物，则应查找原因，并采取相应措施。

   窑体易损坏的部位是窑墙和曲封砖，损坏的主要原因是窑车的碰撞与摩擦等机械损伤。特别是当窑车塌车时，塌落的制品在冷却带冷却强度提高后，极易把窑墙与曲封砖挤破。因此，要在码坯、干燥、焙烧等环节注意操作，严防倒跺事故。一旦在隧道焙烧窑内出现塌车倒跺事故，则要在冷却带的抽热风管口把塌落在靠近窑墙的制品掏出来。为此，抽冷风管应设带盲板的三道管，需要掏砖时，打开三通管的盲板即可方便操作。最好在冷却带与焙烧带之间加一个高600mm、宽400mm的事故处理孔，需要时，只要把阻塞的耐火砖拆出来即可使用。

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