淺談預(yù)分解窯不定型耐火材料的使用

長興南方水泥擁有一條2500t/d及一條5000t/d新型干法熟料生產(chǎn)線，分別在2001年和2003年投產(chǎn)，由于浙江水泥市場競爭激烈，企業(yè)自投產(chǎn)至今一直苦練內(nèi)功，加強精細(xì)管理，通過管理創(chuàng)新，技術(shù)創(chuàng)新，力求在各項運行指標(biāo)上達(dá)到同行業(yè)先進水平，從而在企業(yè)競爭中保持領(lǐng)先地位。通過多年的摸索，在新型干法生產(chǎn)線上工藝、設(shè)備、電氣管理均已掌握了一套行之有效的方法。在工藝管理中，耐火材料的消耗及故障率均屢創(chuàng)新低。本文以耐火噴涂料為例，就預(yù)分解窯中不定型耐火材料的使用談一些體會。  

1不定型耐火材料的使用現(xiàn)狀  

不定型耐火材料主要由耐火澆注料、耐火搗打料以及耐火噴涂料三大類組成。預(yù)分解窯的工藝制度已為耐火材料的使用壽命創(chuàng)造了極好的條件，因為物料的預(yù)熱、分解、燒成都處在整個窯系統(tǒng)的不同部位：物料的預(yù)熱基本上在預(yù)熱器及其上升煙道中完成；石灰石的分解所承擔(dān)的熱負(fù)荷絕大部分已在分解爐中完成；窯的高速運轉(zhuǎn)又改善了窯內(nèi)耐火材料受熱的均勻程度；原燃材料的均化及自動化控制提供了最佳而穩(wěn)定的工藝參數(shù)。這些都是傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯無法比擬的。以前有不少文章總是強調(diào)耐火材料在預(yù)分解窯中的使用條件苛刻，這種說法不僅在理論上站不住腳，而且也不符合實際。由于窯爐中形狀比較復(fù)雜，不易預(yù)制或批量較小，預(yù)制成本過高，因此水泥工業(yè)中，不定型耐火材料就得到了廣泛運用。然而，從近幾年國內(nèi)耐火材料的使用情況來看，較之國際先進水平仍然存在著一定的差距，有些窯口澆注料的使用壽命甚至不到半年，預(yù)熱器內(nèi)的部分襯料也堅持不足二三年。而耐火材料的消耗量仍維持在先進國家二十世紀(jì)70年代的水平。[1]當(dāng)然這方面除了耐火材料本身的原因外，也受各種因素的影響。眾所周知，耐火材料的使用壽命直接影響窯的運轉(zhuǎn)周期及生產(chǎn)成本，如何延長耐火材料的使用壽命及提高窯運轉(zhuǎn)率，這方面精細(xì)管理的潛力實在不小。  

2不定型耐火材料的選取  

2.1不定型耐火材料的選取方法  

在預(yù)分解窯爐中，不定型耐火材料即要滿足窯內(nèi)，硫、堿、氯等有害成分的侵蝕，又要達(dá)到高強耐磨的要求，同時必須具備較好的熱震穩(wěn)定性。由于原燃材料各異，不同的設(shè)計院設(shè)計的窯型不同，對于這種消耗性材料，各家企業(yè)都需選取一種最適合本窯的的不定型耐火材料。耐火材料的選取影響因素很多，除了價格因素外，通常需要考慮較長的使用壽命；較好的保溫效果；較簡易的砌筑方式和較快的砌筑速度；維修速度。[2]  

2.2選用耐火噴涂料的經(jīng)驗  

耐火噴涂料在水泥廠的應(yīng)用時間并不長，但是卻越來越得到水泥廠的認(rèn)可。主要原因如下：  

（1）施工工期短，施工成本低，在不規(guī)則，復(fù)雜，狹小的窯爐部位，由于無需安裝模具，施工方便。  

（2）整體性能好，耐磨損、導(dǎo)熱系數(shù)小，節(jié)能效果好。由于施工時耐火材料的應(yīng)力點不同，作用力是垂直于爐窯筒體的表面，結(jié)合度與形態(tài)附合于爐體曲線，形成的襯里無空洞和氣泡現(xiàn)象，復(fù)合襯自成一體，故其整體性能好，使用壽命長。  

（3）養(yǎng)護時間短，維修速度快。養(yǎng)護時間的減少主要由噴涂耐火材料的特性決定，因其含有一定比例的快干劑。此高科技產(chǎn)品的應(yīng)用，既解決凝固及強度增加的速度，又能使噴涂料在升溫過程中不爆裂。長興南方水泥在幾次對窯門罩的幾次澆注料改噴涂料搶修中，選用的我公司的JC-M46高強莫來石噴涂料，每次均是一旦噴涂完成，關(guān)上窯門，即可點火升溫，而且不必考慮耐火噴涂料的養(yǎng)護和烘烤，快速升溫，符合工藝條件時，即可恢復(fù)生產(chǎn)。  

（4）對于窯爐的關(guān)鍵部位噴涂，噴涂厚度控制簡單。例如分解爐的縮口，煙室斜坡，月亮門的噴涂施工中，以往需要對耐火材料的施工尺寸進行反復(fù)測算，對制模要求較高，過大或者過小均會影響生產(chǎn)。由于尺寸控制不佳，以往就有很多廠家因此而返工，浪費了大量的人力物力，采用噴涂施工后，就不存在此類問題。故噴涂料在除窯口及噴煤管以外，還是具有很大的應(yīng)用空間的。  

3不定型耐火材料的施工質(zhì)量控制  

近年來，為了提高耐火材料的強度，不少耐火材料生產(chǎn)企業(yè)均減少了鋁酸鹽水泥的用量，產(chǎn)品向低水泥型，和超低水泥型發(fā)展。低水泥型對水是敏感的，加水量必須嚴(yán)格控制。往往在施工中，操作工人不理解水必須少的道理，以為水越多，流動性越好，澆注就越密實，施工單位為了盡快的完成施工任務(wù)，多加水，少振動，這種概念是極其錯誤的，往往成為縮短使用周期的主要原因之一。  

事實上，在澆注過程中，加水量必須嚴(yán)格加以限制，并適宜的強化振動。不強化振動，水泥漿難以形成。過量的振動，將會導(dǎo)致顆粒的離析。本公司在大面積澆注施工過程中，均要求耐火材料生產(chǎn)廠家派人現(xiàn)場監(jiān)督施工，以避免日后互相扯皮。但是建設(shè)方必須提供基本的施工條件，以本公司為例，為了噴涂施工中滿足壓縮空氣的使用壓力，在各個儲氣罐出口采用重新破口，制作與噴涂設(shè)備相適應(yīng)的單獨連接管路，以便施工。在噴涂施工中，加水（結(jié)合劑）的用量也必須嚴(yán)格控制，既不能因加水量過大造成噴出的物料過稀，粘附力差而坍塌。也不能因加水量過小，而造成噴出的物料回彈量增大而浪費原料。操作人員應(yīng)根據(jù)施工情況調(diào)節(jié)噴槍尾部的調(diào)水筏，熟練掌握水料比例，保證噴涂料要求的密度和質(zhì)量。浙江錦誠耐火材料公司的做法是，單獨配套專業(yè)施工隊伍，來保證產(chǎn)品質(zhì)量不受施工質(zhì)量的影響，這是值得借鑒的。  

4不定型耐火材料的使用維護  

耐火材料的使用中，在正常生產(chǎn)的過程中，只要耐火材料的耐火度，強度等指標(biāo)符合生產(chǎn)要求，一般不會產(chǎn)生大的問題，而對耐火材料的使用壽命影響的關(guān)鍵在于開停窯的升降溫控制。這是最簡單的熱脹冷縮原理，只不過在水泥窯爐中，這個原理是宏觀的。如何減小開停窯對耐火材料的影響，這是每個水泥生產(chǎn)企業(yè)的工藝技術(shù)員都必須面對的問題。窯的升溫曲線是以窯尾煙室溫度來制定的。日常操作中要避免溫度的大起大落，并適當(dāng)加長600~700℃溫度段的保溫時間，這樣在完成烘烤完成窯的同時，也完成了對預(yù)熱器系統(tǒng)的烘烤。因為500~600℃是耐火材料結(jié)合水脫水的溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)如果耐火材料不能得到保溫，耐火材料的結(jié)合水不能及時脫出，后期的水分蒸發(fā)會在耐火材料內(nèi)部產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，從而使耐火材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損壞，輕則影響耐火材料的使用壽命，重則會使耐火材料大面積剝落。[3]停窯時，必須確定停窯步驟，在每次止料后，停止高溫風(fēng)機運行，給系統(tǒng)一個自然冷卻的時間，一般在4~5h左右，1100~400℃區(qū)間，必須保證8h以上，400℃以下可以快速冷卻。同時，在日常操作中，窯頭罩必須保持微負(fù)壓狀態(tài)，根據(jù)經(jīng)驗控制在-20~-50Pa左右。某水泥廠家曾對同一工況下正壓和負(fù)壓對耐火材料的影響作過對比，發(fā)現(xiàn)正壓時耐火材料的使用壽命比負(fù)壓時縮短三分之一以上，鑒于此，水泥企業(yè)必須減少系統(tǒng)中漏風(fēng)，在操作中，通過對風(fēng)機的調(diào)節(jié)，加強系統(tǒng)的通風(fēng)能力，保證系統(tǒng)的負(fù)壓狀態(tài)。  

5結(jié)束語  

總之，不定型耐火材料的使用直接關(guān)系到一個水泥企業(yè)的大窯的運轉(zhuǎn)率，并直接影響企業(yè)的生產(chǎn)成本。在不定型耐火材料的選用實踐經(jīng)驗證明：如果能選擇合適的耐火材料，并采取合理的工藝措施，對企業(yè)的節(jié)能降耗，挖潛增效會產(chǎn)生巨大的效果。