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新型干法水泥窑用不定型耐火材料的选用与维护
作者：西安秦翔科技有限责任公司  白宏光   来源：数字水泥网   更新日期：2009-10-22   【字体：小 大】

    新型干法水泥窑烧成系统的许多部位由于形状复杂和不规则，目前大都采用不定型耐火材料（主要是耐火浇注料）作为耐火衬里。由于烧成系统结构复杂，部位众多，各部位的工况条件和耐火材料的损毁机理区别较大，因此，准确分析各部位不定型耐火材料的使用条件和损毁原因，选用适合的不定型耐火材料并正确地进行使用和维护，对于稳定和提高烧成系统的运转率，保障设备的安全，增加企业的效益，均有重要的意义。

    本文主要讨论的是不定型耐火材料的损毁原因及其使用和维护的方法。

一、毁机理

    1、 化学侵蚀
在烧成系统中，侵蚀物质主要来自于原料和燃料中的碱、氯和硫等，如果用工业废物和垃圾等作为燃料，侵蚀物质将更为复杂。化学侵蚀的破坏作用主要体现在三个方面：
    （1）碱裂
    来自原料和燃料中的碱、氯和硫等，在窑内高温条件下挥发并形成碱性化合物，与高温窑气一起进入到预热系统、三次风管和喷煤管等部位后，渗入到耐火浇注料中，一方面会与之发生化学反应生成钾霞石（KAS2）、白榴石（KAS4）和正长石等矿物，产生很大的膨胀，导致浇注料开裂和剥落，另一方面，这些碱性物质在向耐火浇注料内部渗透的过程中，由于温度梯度作用，逐渐冷却结晶并产生膨胀，也会导致浇注料开裂和剥落；
    （2）结皮
    由于碱、氯、硫组成的化合物熔点较低，当它在窑系统内循环时，凝聚于生料颗粒表面上，使生料表面的化学成份改变，生成部分低熔化合物，这些化合物与温度相对较低的预热系统内的耐火材料衬体或管道壁接触时，会粘结在上面，并逐渐变厚，产生结皮。同时，碱性气体进入窑尾预热系统之后，在上升过程中，随着温度降低而逐渐转化成粘度较大的液相，与生料颗粒共同粘附于衬体表面，形成结皮。耐火衬体表面结皮对窑系统的操作以及耐火材料的使用寿命均会产生不利的影响；
    （3）产生低熔物
    在高温下，碱、氯和硫等会与耐火浇注料反应生成钾霞石（KAS2）、白榴石（KAS4）和正长石等低熔物，而生料中的含钙物质渗入到材料中会发生反应生成低熔点的钙长石（CAS2）或钙铝黄长石（C2AS），都将导致耐火材料高温强度和抗侵蚀性下降。
    2、 磨损
    在烧成系统中不定型耐火材料的磨损主要有以下几种情况：
    （1）、蓖冷机内逐渐冷却的熟料对蓖冷机根部的磨损；
    （2）、二次风携带熟料颗粒对蓖冷机顶部横梁、窑头罩、窑口以及喷煤管端部下方的冲刷；
    （3）、三次风携带熟料颗粒对蓖冷机顶部横梁、窑头罩、三次风管和三次风管闸板的冲刷；
    （4）、熟料对窑口的磨损；
    （5）、窑尾烟室和预热系统受高温窑气和生料的冲刷。
    3、 热应力损伤
    一般情况下，易受热应力损伤的部位主要有窑口、喷煤管、窑头罩、蓖冷机和分解炉等处，热应力产生的原因亦有不同。冷热风交替作用产生的热应力主要作用于窑口、喷煤管、窑头罩和蓖冷机，而窑口处的耐火浇注料由于与高温熟料间断接触会产生200℃左右的温差，受到的热应力损伤更为剧烈。
    处理分解炉及管道结皮开检修孔时，会造成分解炉内温度急剧下降，如用高压水枪清理结皮，耐火衬里温降更快，极易导致浇注料炸裂和剥落。
    开、停窑时升、降温过快，均会对各部位不定型耐火材料造成热震损伤。
热应力损伤一般会导致材料表面和内部产生裂纹、碎裂和剥落，均会影响材料使用寿命。另外，材料表面产生裂纹后，生、熟料颗粒会钻入材料内部，一方面会烧蚀锚固件，另一方面灰粒沉积过多时会将耐火材料顶起甚至导致剥落。
    4、 机械损伤 
    回转窑筒体在高速转动时会产生振动，同时内部的高温和高载荷会导致筒体发生变形，筒体的振动和变形最终产生作用于耐火材料上的拉应力、剪切应力和挤压应力，前窑口耐火浇注料在这些应力的作用下会发生断裂和破碎。蓖冷机蓖板产生的振动会对蓖冷机和窑头罩的不定型耐火材料造成一定程度的伤害。
在清理喷煤管挂胡须和分解炉结皮时，也会对耐火材料造成损伤。
    5、 施工、养护和使用不当
    如果耐火浇注料的施工、养护和烘烤存在问题，会严重影响耐火浇注料的使用性能和使用寿命，产生问题的主要原因有：
    （1）、供货单位缺乏有效的技术支持和施工支持；
    （2）、使用单位为了工期往往牺牲施工质量和养护时间；
    （3）、施工者和使用者对不定型耐火材料的相关知识不了解，施工人员素质和技能较低。

二、合理选用不定型耐火材料

    使用单位应选择正规的，有较多业绩的供货厂家生产的合格的不定型耐火材料，同时注意，要根据不同部位的工况条件和损毁原因选用适合的材料，过分追求高指标和低价位是不可取的。下面是各部位用不定型耐火材料的配置推荐：
部位编号
部位
名称
使用材料
部位编号
部位
名称
使用材料
1
一级旋风筒
顶部：轻质耐碱耐火浇注料
炉墙：普通耐碱耐火浇注料
2
一级热风管
普通耐碱耐火浇注料
3
二级旋风筒
顶部：轻质耐碱耐火浇注料
炉墙：普通耐碱耐火浇注料
4
二级热风管
普通耐碱耐火浇注料
5
三级旋风筒
普通耐碱耐火浇注料
6
三级热风管
普通耐碱耐火浇注料
7
四级旋风筒
高强耐碱耐火浇注料
抗结皮浇注料
8
四级热风管
高强耐碱耐火浇注料

9
五级旋风筒
高强耐碱耐火浇注料
高铝质低水泥耐火浇注料
抗结皮浇注料
10
五级下料管
高铝质低水泥耐火浇注料
抗结皮浇注料
11
1-4级下料管
普通耐碱耐火浇注料
高强耐碱耐火浇注料
12
分解炉、缩口
高强耐碱耐火浇注料
高铝质低水泥耐火浇注料
抗结皮浇注料
13
热风管
高强耐碱耐火浇注料
高铝质低水泥耐火浇注料
14
窑尾
烟室：高铝质低水泥耐火浇注料
下料斜坡：钢纤维增强耐火浇注料
抗结皮浇注料
15
三次风管
高铝质低水泥耐火浇注料、
钢纤维增强耐火浇注料
16
喷煤管
喷煤管专用耐火浇注料
17
窑口
窑口专用耐火浇注料
18
窑门罩
高铝质低水泥耐火浇注料
钢纤维增强耐火浇注料
19
三次风管斜管道
钢纤维增强耐火浇注料
20
篦冷机一段
根部：钢纤维增强耐火浇注料
顶部和侧墙：高铝质低水泥耐火浇注料
21
篦冷机二段
根部：钢纤维增强耐火浇注料
顶部和侧墙：高铝质低水泥耐火浇注料
22
篦冷机三段
根部：钢纤维增强耐火浇注料
顶部和侧墙：高铝质低水泥耐火浇注料
备注
三次风管、预热器下料管、预热器内筒法兰连接处以及分解炉锥体等特殊部位的局部修理可以采用可塑性修补料快速修补

还需指出的是，除窑口和喷煤管等特殊而重要部位以外，其它部位进行小修小补时，用可塑性修补料会更加方便、快捷。
三、定型耐火材料地正确使用与维护
新型干法水泥窑烧成系统用不定型耐火材料的品种较多，使用部位工况条件和形状差异很大，在使用和维护不定型耐火材料时环节非常多，需要考虑许多因素，篇幅有限，不能赘述，从根本上来说，需注意以下问题：
    （1）、选择专业施工队伍，加强对施工、服务人员的专业及施工技能培训；
    （2）、供、需双方将强沟通和交流，合理制定施工计划，供方要向需方提供准确和详细的使用说明；
    （3）、做好施工的前期准备工作，根据现场条件和天气等因素制定施工工艺，；
    （4）、加强施工管理；
    （5）、使用方注意做好各施工方之间的协调、组织工作，注意留出足够的施工时间。
四、结语
    尽管耐火浇注料在水泥生产成本中所占的比例极小，但是它的作用尤为关键，任何生产单位和使用单位都不能对其忽视，只有认真求实，不断研究改进，与使用方积极、真诚合作，才能得到满意的结果。