如何延长水泥回转窑耐火材料使用寿命

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1、如何延长水泥回转窑耐火材料使用寿命纯阅读来源：河北建材职业技术学院李丽霞秦皇岛浅野水泥有限公司何金峥发布日期：2015-01-31影响回转窑耐火材料使用寿命的因素很多，但主要是机械应力作用、热应力作用和生产操作这三个方面。逐一分析了这三方面因素对窑内耐火材料使用寿命的具体影响；在此基础上提出了延长窑衬寿命的管理和技术措施。  摘要：影响回转窑耐火材料使用寿命的因素很多，但主要是机械应力作用、热应力作用和生产操作这三个方面。逐一分析了这三方面因素对窑内耐火材料使用寿命的具体影响；在此基础上提出了延长窑衬寿命的管理和技术措施。  1问题的提出  目前，我国的新型干法预分解窑生产

2、技术已经成为水泥工业的发展主流，且已经进入大型化的发展通道，5000t/d及其以上规模的生产线是建设主流。众所周知，在煅烧过程中，熟料的烧成温度约为1450℃[1]，但窑内烧成带燃烧气体的温度最高可达1700℃以上。如此高温的条件，对回转窑用耐火材料的要求也越来越高。  回转窑内的耐火砖，其主要作用是避免窑筒体高温变形、减少热量损失、避免烧成过程中熟料对筒体直接地磨蚀、化学侵蚀等作用，从而延长窑的使用寿命。根据窑内不同带的温度，可以选择不同品种的耐火材料。但因回转窑是有一定倾角的旋转体镶砌在窑筒体内的耐火砖，在生产过程中，耐火砖因受机械负荷、热负荷和化学侵蚀等综合作用，过早

3、的损坏而缩短使用寿命的情况会经常出现。因此，如何通过技术措施与控制，延长耐火材料使用寿命，以提高窑的运转率、降低耐火材料用量、提高熟料的产质量，降低生产成本，为水泥企业所关注。  2耐火材料使用寿命的影响因素  影响窑内耐火砖使用寿命的因素很多，见图1。通过理论分析结合实际生产经验，认为主要是三个方面，即机械应力作用、热应力作用和生产操作的影响。  2.1机械应力对耐火砖使用寿命的影响  机械应力是物体由于外因变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。当窑内耐火砖所承受的机械应力超过其自身强度时，砖体在

4、应力作用下产生局部或全部损坏[2]。产生机械应力的主要因素有以下两个原因：  （1）椭圆变形。由于回转窑内衬砖、窑料和筒体自身重量等综合因素造成窑筒体变形，在重力以及热负荷作用下，筒体的圆形截面变成椭圆形。当窑运转时，椭圆对耐火砖造成机械应力，且椭圆度愈大所产生的机械应力也愈大。由椭圆度变化产生的剪切应力作用在每环砖的切线方向，故造成砖成环状剥落，见图2。一般情况下，剥片厚度均匀、坚硬。  （2）回转窑的轴线偏移。回转窑是由轮带、托轮、托辊支撑的，其轴线应为窑各断面圆中心点的连线且在一条直线上，但在窑筒体安装及部分筒体切割更换后，或窑体经过一段时间运行后且窑内热工制度不稳定

5、，在热负荷和荷重的作用下，窑体的轴线会产生偏移。之后，再经长时间的运转，轮带和托辊的磨损、托辊的外偏和内偏，各个支点的荷重条件会发生变化，特别是当支点的荷重过大时，容易造成托辊轴瓦烧损、轮带及托辊表面异常剥离或裂缝，这又将进一步加剧窑体轴线偏移；结果将使耐火砖受到挤压变形造成破损或脱落。耐火砖损坏后形状深浅不一，见图3。  2.2热应力  热应力是指当温度变化时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力。高温热膨胀，易使耐火砖产生轴向膨胀挤压应力，是窑内耐火砖剥落、破损的重要原因之一。以镁铬质或尖晶石质砖为例，l400℃时的膨胀率均可按

6、1.6％计算[3]，长198mm的耐火砖其膨胀量可达3.17mm，如此大的膨胀，如果不能正确地留好环缝，过大或过小都将使耐火砖出现抽签、掉砖、剥落，严重缩短耐火砖的使用寿命。耐火砖因热应力产生破坏的形式见图4。  2.3生产操作对耐火材料使用寿命的影响  生产操作对耐火砖使用寿命的影响机理复杂且因素较多，现主要从以下两个方面进行分析。  （1）煅烧温度过高引起的砖损伤。新型干法预分解窑窑内火焰温度可达到1700℃以上，另其过渡带、烧成带、冷却带、窑头罩、冷却机的喉部和高温区以及喷嘴外侧部位的工作温度也远高于传统窑相应部位的温度。即使采用优质耐火材料，大型回转窑的过渡带、烧成

7、带和冷却带的窑衬寿命一般在0.5～1年，短的甚至仅3～5个月；窑口和喷嘴衬料寿命一般只有0.5～1年，甚至更短；窑头罩和冷却机喉部窑衬寿命约2年。在试生产阶段，通常回转窑的运转率一般仅为70%～75%甚至更低，极少数能达85%～90%。如果再加上预热器、分解炉的运行状况不良，入窑物料分解程度很不稳定，会使窑内各工艺带位置经常变动，必将导致窑操作不稳定，窑衬损坏更快。例如若煅烧温度过高，就会引起窑内耐火砖损伤熔坑，见图5中圈出的部分。  （2）窑速较快引起的砖损伤。新型干法预分解窑的转速常达3～3.7r/min，甚至