水泥窯系統耐火材料施工的研究

　　【摘要】隨著水泥工業向大型化、現代化的不斷發展，其配套耐火材料及其相關技術也得到了同步的發展，水泥窯用耐火材料，質量和產能得以不斷提高。配置各部位耐火材料時必須要依據本企業的實際情況，并要滿足相關部位所承受的熱、化學和機械應力，并且落實耐火材料施工，從而延長耐火材料的壽命。基于此，文章就水泥窯耐火材料施工進行簡要的分析，希望可以提供一個有效的借鑒。

　　【關鍵詞】水泥窯系統；耐火材料；施工

　　一、水泥窯系統運行時耐火襯料所承受的應力分析

　　水泥回轉窯系統內耐火襯料遭受的損壞主要是受物料、煙氣及金屬部件的熱應力、化學應力、機械應力相互綜合作用的結果。這三種應力是窯內襯料所受的主要應力。其中：（1）窯內高溫煙氣和高溫物料，對襯體和金屬部件的輻射及傳導作用，會使襯磚溫度升高并產生體積變形而使磚內承受熱應力。熱應力對襯料的損壞主要有熟料熔體侵蝕、熔融凹坑侵蝕、過熱負荷損壞、熱震損壞。（2）水泥熟料煅燒過程中，入窯物料會在不同的溫度帶進行各種化學反應而形成各種化合物，并會以固體、熔融（液相）、氣相[主要是堿（鉀、鈉）、鹵族（氟、氯）和硫的各種化合物）]滲入耐火襯里和金屬部件內，與襯體和金屬部件內的化合物作用，生成體積發生變化的低熔融化合物，導致襯體和金屬部件受化學應力作用而損壞。（3）機械應力破壞主要有三種，一是金屬變形（如回轉窯筒體橢圓度形變、窯筒體軸向形變，以及回轉窯護口板、燃燒器前端筒體、擋磚圈、托磚板、錨固件等變形對襯體產生的應力破壞；二是襯體受熱變形、襯體內襯磚受熱變形而在襯體間產生應力作用與破壞；三是熱物料與襯體之間的摩擦應力作用與破壞。

　　二、以耐火磚的砌筑施工為例進行分析

　　窯內耐火磚砌筑前應先將窯內打掃干凈，窯筒體內壁不允許有超過8mm的焊渣或凸起。如存在＜8mm的凸起，在砌磚前要先用耐火泥(與該種類耐火磚相匹配，并按要求加水玻璃溶液調制成的耐火泥)局部找平，然后進行砌磚；若存在＞8mm的凸起，可用氧氣切割掉，若切割不掉，用切磚機將耐火磚切開(加工磚的尺寸應不小于原磚尺寸的70%)，磚的加工面在砌筑時不能朝向窯爐腔的內側。

　　窯內砌磚的順序為：從窯頭至窯尾先劃線(窯的縱向基準線要沿圓周長每1.5m放1條，每條線都要與窯的軸向中心線平行；環向基準線每10m放1條施工控制線，每5m放1條環向基準線)；再砌筑環的底部；后慢轉窯砌筑環的上部；然后在砌筑每一環的收口時用插縫磚(插縫磚的厚度尺寸應不小于原磚尺寸的75%)；最后打鎖縫鋼板。

　　砌窯時，第一環磚要和第一擋磚圈(出料口端的擋磚圈)做到百分之百的緊密配合；耐火磚的大小頭嚴禁反置，其大頭端面必須要緊貼筒體，小頭朝向窯爐腔的內側，磚與磚之間要用木槌打擊敲緊，盡量做到耐火磚的小頭端面平整，避免端面出現樓梯狀，否則在窯運轉時容易出現磚與磚之間的相對滑動而造成破壞。砌筑時，磚與磚之間的膨脹縫寬為2mm，磚環與磚環之間的膨脹縫寬為5mm。

　　由于在高溫輪帶區筒體的橢圓度增大，在機械應力的作用下，耐火磚容易受到破壞，所以在窯筒體的輪帶(或焊縫)前后各2m區域內不允許更換磚的品種；在窯的兩托輪處，此部位是窯的主要承重點，窯工作運行時此部位的筒體變形比較嚴重，所以在該部位砌磚時，磚與磚之間要涂耐火泥，要整面涂抹均勻，厚度在1mm左右，但在每一環磚收尾的最后15～20塊磚不要涂耐火泥，以增加磚的緊密程度。

　　三、耐火材料使用維護

　　市場飽和，窯運轉率逐漸降低，開停頻次增加都增大了對耐火材料的維護難度，如果耐火材料保護意識缺乏，勢必導致耐火材料壽命短，消耗增加。故以下幾點是維護重點。

　　（一）升降溫養護

　　嚴格升降溫控制，任何情況下都堅決避免急冷、驟熱，明確規定好升降溫速率，完全冷窯時低溫段升溫速率必須控制在50℃/h以內。故障停窯時，以窯保溫為主要控制原則。冀東臨澧公司近兩年幾乎每個月都有庫滿停機，但其耐火材料管控非常到位，所以堿性磚壽命在18～24個月。以完全冷窯升溫為例，其常溫至400℃按30℃/h升溫，400～600℃按40℃/h升溫，600℃恒溫1.5h左右（具體視檢修情況定，如果預熱器或窯內有耐火材料施工，則恒溫延長至3h，提高400～600℃升溫區間升溫速率，40～55℃/h均可），600℃至投料按75℃/h升溫。

　　（二）工藝運行穩定

　　確保筒體掃描工作正常，密切關注筒體溫度變化，尤其是窯襯磚使用12個月以后，工藝調整以小調微調為主，避免窯皮過厚頻繁脫落情況，更應避免火焰燒磚或熟料燒流燒磚現象。

　　（三）滑移量維護

　　建立滑移量測量機制，定期測量輪帶滑移量，確保其在正常范圍內，異常時及時控制筒體溫度或調整墊板厚度。

　　綜上所述，為保證水泥回轉窯用耐火材料的使用壽命，對回轉窯用耐火磚的砌筑過程和澆注料的施工過程要嚴格監控，嚴格把關。

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