产业峰会 | 高玉宗：生物质替代燃料技术瓶颈问题亟待解决
3月28日上午，由中国水泥网主办的“第十三届中国水泥产业峰会”顺利召开。中国水泥网高级顾问 高玉宗为峰会带来了以《生物质替代燃料技术方案》为主题的精彩报告。
如何延长干法水泥窑耐火材料使用寿命
2020/07/31 09:47
来源：水泥技术
水泥窑系统是水泥企业中最重要和投资最大的设备，耐火材料作为水泥窑系统的“心脏”对水泥窑系统的正常运转起着至关重要的作用，回转窑尤其关键。......
水泥窑系统是水泥企业中最重要和投资最大的设备，耐火材料作为水泥窑系统的“心脏”对水泥窑系统的正常运转起着至关重要的作用，回转窑尤其关键。保证和延长耐火材料的使用寿命,可降低和节约资金、能源消耗,保证企业在市场竞争中拥有更大的优势。影响回转窑耐火材料使用寿命的因素很多,现主要从耐材的质量、设计、选择、砌筑这四个方面，逐一分析对回转窑耐火材料使用寿命的具体影响，随之阐述了延长窑衬使用寿命的管理和技术措施。
一、制约耐火材料使用寿命的情况分析：
1.干法水泥窑工况特点：内衬与高温物料和气氛接触面积大，在最热部位，窑中气体温度超过1800℃，因此只有碱性耐火材料能承受水泥熟料、燃料灰分、窑尘和各种气体带来的侵蚀、渗透等化学反应；
2.在生产任务重、维修时间紧的情况下，一部分水泥企业对耐火材料配套及施工方面重视程度不够，存在着耐火材料配置不合理、重复停窑检修的情况；
3.国内耐火材料施工队伍的整体技术水平参差不齐，除一些大型水泥集团有相对比较稳定的维修队伍外，大部分中小水泥企业要靠外协施工队来检修或更换耐火材料，因此不同程度地制约了耐火材料的整体施工质量。
二、延长耐火材料使用寿命的技术措施：
1.量身定制：俗话说,好钢用到刀刃上,对水泥窑而言不是价钱贵的耐火材料就适合整窑通用,必须与工况相匹配。以干法水泥窑为例，它具有具有窑温较高、窑速较慢、碱侵蚀较严重、结构复杂和节能要求较高等工艺特点。为达到高产化、长寿化，其内衬用耐火砖和耐火浇注料要结合水泥窑生产实际工况来选择。
材料选择的几个原则
(1)必须满足基本使用功能,同时尽量减少耐火砖的品种和砖型数量。
(2)寿命尽量能够匹配,如前窑口浇注料、上下过渡带、烧成带寿命能基本同步,能够一次检修最好。
(3)大修周期可控:确保1年1次大修,争取3年2次大修。
2.分工明确：根据窑内不同带的温度，选择不同品种的耐火材料。
（1）烧成带必须使用碱性砖。主要包括镁铬砖、低铬和无铬的、含锆或不含锆的各类特种镁砖以及白云石砖。
（2）上下过渡带的选择比较多，如镁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖(限奥镁产)、硅莫红砖、AZM1680硅莫砖等,其中近年来开发的铝质砖——硅莫砖，特别是增加了红柱石的硅莫红砖，热震稳定性有很大的提高，在过渡带取得了很好的使用效果，而且不挂窑皮的品种可有效防止后结圈。
（3）安全带耐火材料的选用主要就是考虑资金和寿命,不管用什么砖,只要品质是货真价实的都可以用,只是使用寿命有差异,如高强耐碱砖1-2年、抗剥落高铝砖2-3年、AZM1650硅莫砖3-5年。
“建信牌”水泥窑用系列耐火材料
（4）卸料口内衬是大型窑窑衬中最薄弱的环节之一，变形很小的窑上可用碳化硅砖、硅莫砖、硅莫红砖、尖晶石砖等，对窑口温度较低的窑，可使用热震性优良的高铝砖，若窑口变形严重时时可采用刚玉质或钢纤维增强刚玉质浇注料或低水泥型高铝质浇注料。
3.专业施工：耐火材料的使用寿命和更换周期与耐火材料自身性能及施工质量有很大关系，特别是耐火浇注料，由于它是现场浇注，其使用效果与施工质量的优劣关系更大，行业内有称‘三分材料，七分施工’的说法。因此，耐火材料的施工一定要严格按照施工规范，控制每一个环节、每一个细节。
1）耐火砖施工：火泥的正确搭配、泥浆的饱和度、灰缝的控制；回转窑内耐火砖砌筑应注意：锁砖的排列和布置、控制锁砖板的插缝和位置。
（2）浇注料的施工：一般耐火浇注料在出厂后都会提供一份详细的施工说明，其中对浇注料在施工中有明确规定：
A、浇注料的烘烤：浇注料在使用前一定要进行烘烤，烘烤应满足烘烤制度，保证浇注料中的自由水和结晶水能够安全排出和充分排出，以免在投料或使用的前期出现‘脱皮、爆裂’情况，影响浇注料的正常使用。对于一些特殊的部位，最好在整体烘烤之前进行单独的烘烤，对于一些关键（如前窑口、窑头罩、冷却机的热段等）部位可以使用竹筷子预留排气孔。
B、加水量：在实际施工中，一定要控制搅拌过程中的加水量（最好不要超过推荐值的上限），保证浇注料有足够的振动流动性即可。如果只为了方便施工，对加水量不进行限制，那浇注料的整体性能将会大打折扣，不能发挥出浇注料应有的使用性能。
C、搅拌时间：浇注料搅拌时间与施工时的加水量有密切相关，一般要求搅拌时间控制在3-5min，搅拌机转速最好在19转/min以上。合适的搅拌时间能最大程度地发挥浇注料的施工性能和使用性能。
D、锚固件的焊接和热膨胀处理：锚固件的焊接环节，首先应保证其布置合理，受力方向符合要求；同时，焊接所用的不锈钢电焊条要按照规范要求执行，焊缝应做到光滑而饱满，并要做好锚固件的热膨胀处理。
4.坚持科学、合理的日常运营和维护
（1）烘窑升温：窑衬砌筑好后还须妥善烘烤，烘烤时升温不能过快，以免产生过大的热应力而导致砖衬开裂、剥落。窑衬烘烤必须连续进行，直至完成，并且要做到“慢升温、不回头”。为此，烘烤前必须对系统设备联动试车，还要确保供电。此外，停窑时窑衬的冷却制度亦对未更换的耐火砖使用寿命有很大影响，因此停窑不换砖时必须慢冷以确保窑衬的安全。
（2）窑皮的粘挂及保护：烧成带及其两侧过渡带砖衬上窑皮的稳定与否，是影响砖衬使用寿命的决定性条件。新砖砌好，按正常升温制度到达投料温度后，即进行投料。第一层窑皮的形成就是从物料进入烧成带及前后过渡带时开始，必须严格控制熟料结粒细小均齐，配料合理;耐火砖热面层中应形成少量熔体，使熟料与砖面牢固地粘结。粘结后，砖衬表面层温度降低，熔体量减少，黏度增大，粘结层与砖衬面间粘结力就越大。而熟料继续粘到新粘结的熟料上，使窑皮不断加厚，直至窑皮过厚，窑皮表面温度过高而造成该处熟料中熔体含量过多且黏度小，熟料不能再互相粘结为止。第一层窑皮粘挂的质量优劣对延长窑衬寿命有重要的作用。
（3）减少停窑次数，提高预分解窑的运转率：由于频繁地非计划开停窑，往往是紧急止料停窑，会造成衬砖热面迅速冷却，收缩过快，砖内产生严重的破坏应力，应力随多次停窑频繁作用于砖内，导致其过早开裂损坏。再次开窑时，砖热面层往往随窑皮剥落，还使窑衬内砖位扭曲，降低窑衬使用寿命。
（4）稳定窑的热工制度：窑在运转时，如热工制度不稳，会造成窑内衬料忽冷忽热，窑皮时长时塌，极易发生耐火砖开裂剥落、炸头等现象，使用寿命大大缩短。
编辑：李佳婷
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