浅谈预分解窑不定型耐火材料的使用

水泥浙江锦诚新材料股份有限公司 2021-11-30

以耐火喷涂料的使用经验证明预分解窑炉耐火材料的消耗及故障率屡创新低的关键原因是：考虑较长的使用寿命；较好的保温效果；较简易的砌筑方式和较快的砌筑速度；维修速度。

长兴南方水泥拥有一条2500t/d及一条5000t/d新型干法熟料生产线，分别在2001年和2003年投产，由于浙江水泥市场竞争激烈，企业自投产至今一直苦练内功，加强精细管理，通过管理创新，技术创新，力求在各项运行指标上达到同行业先进水平，从而在企业竞争中保持领先地位。通过多年的摸索，在新型干法生产线上工艺、设备、电气管理均已掌握了一套行之有效的方法。在工艺管理中，耐火材料的消耗及故障率均屡创新低。本文以耐火喷涂料为例，就预分解窑中不定型耐火材料的使用谈一些体会。

1不定型耐火材料的使用现状

不定型耐火材料主要由耐火浇注料、耐火捣打料以及耐火喷涂料三大类组成。预分解窑的工艺制度已为耐火材料的使用寿命创造了极好的条件，因为物料的预热、分解、烧成都处在整个窑系统的不同部位：物料的预热基本上在预热器及其上升烟道中完成；石灰石的分解所承担的热负荷绝大部分已在分解炉中完成；窑的高速运转又改善了窑内耐火材料受热的均匀程度；原燃材料的均化及自动化控制提供了最佳而稳定的工艺参数。这些都是传统回转窑无法比拟的。以前有不少文章总是强调耐火材料在预分解窑中的使用条件苛刻，这种说法不仅在理论上站不住脚，而且也不符合实际。由于窑炉中形状比较复杂，不易预制或批量较小，预制成本过高，因此水泥工业中，不定型耐火材料就得到了广泛运用。然而，从近几年国内耐火材料的使用情况来看，较之国际先进水平仍然存在着一定的差距，有些窑口浇注料的使用寿命甚至不到半年，预热器内的部分衬料也坚持不足二三年。而耐火材料的消耗量仍维持在先进国家二十世纪70年代的水平。[1]当然这方面除了耐火材料本身的原因外，也受各种因素的影响。众所周知，耐火材料的使用寿命直接影响窑的运转周期及生产成本，如何延长耐火材料的使用寿命及提高窑运转率，这方面精细管理的潜力实在不小。

2不定型耐火材料的选取

2.1不定型耐火材料的选取方法

在预分解窑炉中，不定型耐火材料即要满足窑内，硫、碱、氯等有害成分的侵蚀，又要达到高强耐磨的要求，同时必须具备较好的热震稳定性。由于原燃材料各异，不同的设计院设计的窑型不同，对于这种消耗性材料，各家企业都需选取一种最适合本窑的的不定型耐火材料。耐火材料的选取影响因素很多，除了价格因素外，通常需要考虑较长的使用寿命；较好的保温效果；较简易的砌筑方式和较快的砌筑速度；维修速度。[2]

2.2选用耐火喷涂料的经验

耐火喷涂料在水泥厂的应用时间并不长，但是却越来越得到水泥厂的认可。主要原因如下：

（1）施工工期短，施工成本低，在不规则，复杂，狭小的窑炉部位，由于无需安装模具，施工方便。

（2）整体性能好，耐磨损、导热系数小，节能效果好。由于施工时耐火材料的应力点不同，作用力是垂直于炉窑筒体的表面，结合度与形态附合于炉体曲线，形成的衬里无空洞和气泡现象，复合衬自成一体，故其整体性能好，使用寿命长。

（3）养护时间短，维修速度快。养护时间的减少主要由喷涂耐火材料的特性决定，因其含有一定比例的快干剂。此高科技产品的应用，既解决凝固及强度增加的速度，又能使喷涂料在升温过程中不爆裂。长兴南方水泥在几次对窑门罩的几次浇注料改喷涂料抢修中，选用的我公司的JC-M46高强莫来石喷涂料，每次均是一旦喷涂完成，关上窑门，即可点火升温，而且不必考虑耐火喷涂料的养护和烘烤，快速升温，符合工艺条件时，即可恢复生产。

（4）对于窑炉的关键部位喷涂，喷涂厚度控制简单。例如分解炉的缩口，烟室斜坡，月亮门的喷涂施工中，以往需要对耐火材料的施工尺寸进行反复测算，对制模要求较高，过大或者过小均会影响生产。由于尺寸控制不佳，以往就有很多厂家因此而返工，浪费了大量的人力物力，采用喷涂施工后，就不存在此类问题。故喷涂料在除窑口及喷煤管以外，还是具有很大的应用空间的。

3不定型耐火材料的施工质量控制

近年来，为了提高耐火材料的强度，不少耐火材料生产企业均减少了铝酸盐水泥的用量，产品向低水泥型，和超低水泥型发展。低水泥型对水是敏感的，加水量必须严格控制。往往在施工中，操作工人不理解水必须少的道理，以为水越多，流动性越好，浇注就越密实，施工单位为了尽快的完成施工任务，多加水，少振动，这种概念是极其错误的，往往成为缩短使用周期的主要原因之一。

事实上，在浇注过程中，加水量必须严格加以限制，并适宜的强化振动。不强化振动，水泥浆难以形成。过量的振动，将会导致颗粒的离析。本公司在大面积浇注施工过程中，均要求耐火材料生产厂家派人现场监督施工，以避免日后互相扯皮。但是建设方必须提供基本的施工条件，以本公司为例，为了喷涂施工中满足压缩空气的使用压力，在各个储气罐出口采用重新破口，制作与喷涂设备相适应的单独连接管路，以便施工。在喷涂施工中，加水（结合剂）的用量也必须严格控制，既不能因加水量过大造成喷出的物料过稀，粘附力差而坍塌。也不能因加水量过小，而造成喷出的物料回弹量增大而浪费原料。操作人员应根据施工情况调节喷枪尾部的调水筏，熟练掌握水料比例，保证喷涂料要求的密度和质量。浙江锦诚耐火材料公司的做法是，单独配套专业施工队伍，来保证产品质量不受施工质量的影响，这是值得借鉴的。

4不定型耐火材料的使用维护

耐火材料的使用中，在正常生产的过程中，只要耐火材料的耐火度，强度等指标符合生产要求，一般不会产生大的问题，而对耐火材料的使用寿命影响的关键在于开停窑的升降温控制。这是最简单的热胀冷缩原理，只不过在水泥窑炉中，这个原理是宏观的。如何减小开停窑对耐火材料的影响，这是每个水泥生产企业的工艺技术员都必须面对的问题。窑的升温曲线是以窑尾烟室温度来制定的。日常操作中要避免温度的大起大落，并适当加长600~700℃温度段的保温时间，这样在完成烘烤完成窑的同时，也完成了对预热器系统的烘烤。因为500~600℃是耐火材料结合水脱水的温度范围，在此温度范围内如果耐火材料不能得到保温，耐火材料的结合水不能及时脱出，后期的水分蒸发会在耐火材料内部产生巨大的内应力，从而使耐火材料内部结构受到损坏，轻则影响耐火材料的使用寿命，重则会使耐火材料大面积剥落。[3]停窑时，必须确定停窑步骤，在每次止料后，停止高温风机运行，给系统一个自然冷却的时间，一般在4~5h左右，1100~400℃区间，必须保证8h以上，400℃以下可以快速冷却。同时，在日常操作中，窑头罩必须保持微负压状态，根据经验控制在-20~-50Pa左右。某水泥厂家曾对同一工况下正压和负压对耐火材料的影响作过对比，发现正压时耐火材料的使用寿命比负压时缩短三分之一以上，鉴于此，水泥企业必须减少系统中漏风，在操作中，通过对风机的调节，加强系统的通风能力，保证系统的负压状态。

5结束语

总之，不定型耐火材料的使用直接关系到一个水泥企业的大窑的运转率，并直接影响企业的生产成本。在不定型耐火材料的选用实践经验证明：如果能选择合适的耐火材料，并采取合理的工艺措施，对企业的节能降耗，挖潜增效会产生巨大的效果。

编辑：李佳婷

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