Вот смотрю на эту тему — и сразу всплывают типичные ошибки монтажников, которые считают, что главное — жаростойкость. А на деле в зоне горловины циклона цементной печи важнее сопротивление абразивному износу плюс термоудары. Многие гонятся за толщиной футеровки, но если материал не держит циклический нагрев до 1100°C с резким охлаждением — трещины по сварным швам появятся через пару месяцев. У нас на объекте в Липецке так и было: поставили огнеупоры с Al?O? 75%, а через 4 месяца пришлось останавливать линию — горловину ?повело? из-за несоответствия коэффициента расширения.
Часто проектировщики не учитывают геометрию загрузочного кармана. Когда газовый поток с частицами 0,5–3 мм бьет в одну точку — локальный износ в 3 раза выше среднего. Я видел варианты с асимметричными ребрами жесткости, но они создают завихрения, которые только усугубляют эрозию. Кстати, у ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии в одном из кейсов как раз описывали подобную проблему — они тогда предлагаили каскадную конфигурацию с переменным углом атаки.
По моим наблюдениям, лучше всего работают горловины с плавным переходом в цилиндрическую часть без резких стыков. Но тут есть нюанс: при ремонте такие участки сложно герметизировать. Мы пробовали комбинировать торкрет-составы и механическое крепление пластин — пока самый живучий вариант продержался 11 месяцев при работе с печью 5000 т/сутки.
Еще момент — крепежные элементы. Иноконельовые шпильки держат до 900°C, но выше начинается ползучесть. Пришлось переходить на керамические анкеры, хотя их монтаж требует ювелирной точности. Как-то на запуске в Старом Осколе из-за перетяжки трех анкеров пошел веер трещин по всей горловине.
Сейчас многие продвигают муллитокорундовые смеси — да, термостойкость хорошая, но при высокоабразивной нагрузке они проигрывают карбидкремниевым композитам. Правда, SiC окисляется после 1300°C, поэтому для верхних циклонов не всегда подходит. Вот тут и нужен баланс — например, послойная футеровка с переходом от высокопрочного корунда в зоне удара к муллиту в восходящем канале.
Интересный опыт был с продукцией ООО Шаньдун Синькэсинь — их спеченные огнеупоры с циркониевыми добавками показали на испытаниях износ 2,3 мм/год против 4,8 у стандартных аналогов. Но цена за тонну кусается, поэтому считают целесообразность для каждого конкретного случая. Кстати, на их сайте xinkexin.ru есть технические бюллетени по этому вопросу — я там подсмотрел методику расчета минимальной толщины стенки с учетом термомеханических напряжений.
Заметил еще такую деталь: при замене футеровки часто забывают про тепловые зазоры. Как-то в Волхове заложили блоки впритык — при первом же прогреве деформация разорвала крепежные узлы. Теперь всегда оставляем 5-7 мм на погонный метр с учетом расширения металлоконструкций.
Самое коварное — конденсат в межремонтный период. Когда печь стоит на холодном резерве, в полостях горловины скапливается влага — а при резком пуске парообразование буквально вырывает куски футеровки. Теперь всегда сушим циклон теплогенераторами минимум 48 часов перед запуском. Дорого, но дешевле, чем экстренная остановка.
Еще одна головная боль — неравномерный износ по сечению. Из-за эллипсности корпуса печи (бывает до 15 мм отклонение) поток цементной пыли идет с преимущественной концентрацией у одной стенки. Регулярные замеры ультразвуковым толщиномером помогают прогнозировать ремонт — мы ведем графики износа для каждого циклона отдельно.
Кстати, о диагностике. Термография хорошо показывает отслоения, но не определяет остаточную толщину. Приходится комбинировать методы — плюс старый добрый простукивание молотком. Звук приглушенный — значит, есть полости. На новом оборудовании это смотрится архаично, зато безотказно.
Раньше пытались варить заплатки из жаростойкой стали — почти бесполезно. Разница ТКР между металлом и огнеупором приводит к разрушению за 2-3 тепловых цикла. Сейчас используем торкретирование с добавлением металлической фибры — держится дольше, но требует навыка напыления. Особенно сложно работать в зоне горловины циклона цементной печи — там всегда есть мертвые зоны, куда смесь не долетает.
Для экстренного ремонта пробовали клеевые составы на фосфатной связке — временно работает, но максимум на 1-2 месяца. Хотя для аварийных случаев лучше иметь такой комплект в запасе. Кстати, у китайских коллег из Shandong Xinkexin видел интересные решения по быстросъемным креплениям для ремонтных модулей — надо бы изучить этот опыт подробнее.
Важный момент — подготовка поверхности. Перед нанесением нового слоя обязательно насечка старого, причем не болгаркой, а дробеструйной обработкой. Иначе адгезии не добиться. Мы как-то сэкономили на подготовке — через неделю торкрет-покрытие отошло пластом.
Сейчас тестируем композитные материалы с наноструктурированными матрицами — пока лабораторные испытания показывают прирост износостойкости на 40%. Но стоимость пока неподъемная для серийного применения. Возможно, через пару лет технологии подешевеют.
Интересное направление — самовосстанавливающиеся огнеупоры с микрокапсулами наполнителя. При появлении трещин капсулы разрушаются и ?залечивают? дефект. Пока видел только экспериментальные образцы, но принцип многообещающий. Кстати, на сайте xinkexin.ru упоминались исследования в этом направлении — может, стоит запросить пробную партию.
Из практичного — начинаем внедрять систему предиктивной аналитики. Датчики вибрации + тепловизоры + замеры толщины позволяют строить точные модели остаточного ресурса. Пока дорого, но одна предотвращенная авария окупает все затраты. Для горловины циклона цементной печи особенно актуально — ее отказ парализует всю линию.
