浅谈预分解窑不定型耐火材料的使用

  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。