上世纪八十年代起，我国开始自主研发水泥窑外预分解技术，并引进国外新型干法水泥生产设备，投资兴建了一系列产能不等的新型干法水泥窑"。21世纪初期开始，我国的新型干法水泥技术得到了迅猛的进展，相继建成投产了一批2500t/d、8000t/d、12000t/d以上的水泥生产线，海螺水泥、郑州天瑞水泥万吨线的建成更是标志着我国的水泥生产技术达到了世界领先水平。
不同规格的水泥窑系统的不同部位，对耐火材料有不同的要求;设计配套时必须选用与其要求相匹配品种的耐火材料;此外，各水泥生产厂家所用的原料、燃料品质、设备状况、操作习惯等方面的差异，客观上对耐火材料的性能要求也略有差异。下面重点介绍不定形耐火材料(以浇注料为主)在新型干法水泥窑使用中存在的主要问题及其当前在新型干法水泥窑上的合理配置。
不定形耐火材料在水泥系统的应用和存在问题
1.1回转窑前后窑口
回转窑前后窑口用耐火材料当前大多设计为浇注料，尤其是前窑口的耐火材料在使用过程中，除了要承受1400℃以上的高温以外，主要还受到机械应力、热应力和硫氯碱物质化学侵蚀的破坏4。目前存在比较常见的问题主要为：浇注料存在不耐磨、不抗侵蚀、容易剥落等问题，使用寿命短，前后窑口部位的耐火材料使用寿命大多是4个月到8个月。
1.2喷煤管(水泥窑燃烧器)
喷煤管用浇注料，除了承受工作环境1400℃高温外，还要承担热循环应力和粉尘气流的冲刷S。目前存在的问题是使用温度变化频繁，温差较大，喷煤管前面1m部位的耐火衬体易产生结焦脱皮现象，尤其是前端下面部位容易形成结焦和结硫现象，形成鱼鳞状脱落，其使用寿命较短，一般在3~7个月。
1.3窑头罩
窑头罩用浇注料，包括窑头罩顶部和下面侧墙;窑头罩顶部主要承受高温含尘气流的冲刷;窑头罩侧墙不但要承受高温粉尘的冲刷，还要承担水泥熟料的磨损。目前存在的问题是，施工困难，施工后烘烤不到位容易爆裂，使用寿命较短，一般在6~12个月。
1.4篦冷机及矮墙
篦冷机用浇注料，包括篦冷机一段顶部和侧墙以及篦冷机二段顶部和侧墙。
篦冷机一段顶部受到水泥熟料的热辐射和空气的热对流比较高，工作温度变化比较频繁，热冲击比较严重;篦冷机一段两侧的矮墙长期受到高温熟料的磨损，也承受热应力和机械应力导致的破坏问题;篦冷机二段温度和一段相比相对低一些。目前存在的问题是施工困难，施工后烘烤不到位容易爆裂，磨损严重，使用寿命较短，一般在6~12个月。
1.5窑外分解系统
窑外分解系统主要包括1~5级旋风筒、下料管和分解炉锥部和烟室。旋风筒主要是受到水泥生料中的碱、氯、硫等有害成分不断挥发、凝聚，反复循环而不断富集，对耐火浇注料产生强烈的化学侵蚀，产生“碱裂”破坏。下料管、分解炉锥部和烟室主要受水泥生产过程中低品位原料、垃圾废弃物、劣质燃料煤粉的煅烧，造成整个窑系统的氯、硫、碱等有害物质的富集，在4级和5级旋风筒锥部、4级和5级下料管、分解炉锥部及烟室部位易结皮，导致频繁使用空气炮、水枪，不仅有风险，而且影响工艺正常生产，降低了水泥窑系统的运转率。
1.6三次风管闸板和弯头
三次风管内含粉尘的三次风的温度在800~1000℃,风速在25m/s左右。带熟料的三次风对三次风管弯头、三次风管闸板等部位耐火内衬容易脱落甚至断裂，使用周期短的只有3~4个月，长的也只有6个月左右，一旦三次风管闸板或者弯头部位耐火内衬磨损掉，就会磨穿三次风管闸板和弯头，不得不停窑进行更换。
不定形耐火材料的优化配置
针对上述发生的新型干法水泥系统生产线中耐火材料存在的问题，本文就大中型干法水泥窑生产线不同部位采用的不定形耐火材料进行如下推荐配置(见表1)。
表1 新型干法水泥窑生产线不定形耐火材料配置表
2.1 窑口用浇注料
针对前窑口的使用特点，5000t/d及以下建议采用JD-80AS抗热震低膨胀红柱石窑口浇注料;5000t/d及以上采用JD-85AS高性能红柱石耐磨浇注料;后窑口采用JD-75M刚玉-莫来石质耐磨浇注料;该类产品具有优异的耐磨性能、高温耐碱抗侵蚀性能以及良好的抗热震抗剥落性等。
2.2 喷煤管用浇注料
针对喷煤管使用温度变化频繁，温差较大，前端容易产生开裂剥落现象，尤其是前端下面部位容易形成结焦和结硫现象，建议5000t/d及以下采用JD-80AS抗热震低膨胀红柱石喷煤管浇注料;5000t/d及以上采用JD-85AS高性能红柱石耐磨浇注料。该类产品具有优异的热震稳定性和良好的抗侵蚀性能。
2.3 窑头罩用耐火材料
针对窑头罩顶部主要承受高温含尘气流的冲刷，窑头罩侧墙不但要承受高温粉尘的冲刷，还要承担水泥熟料的磨损，施工后烘烤不到位就容易爆裂，针对该部位的运行过程中的特点，建议采用高温体积稳定性好、抗剥落性能好、比较耐磨等特性的JD-75M刚玉-莫来石质耐磨浇注料。
2.4 篦冷机及矮墙用耐火材料
针对篦冷机一段顶部和侧墙以及篦冷机二段顶部和侧墙温度和使用特点，在一段高温区可以使用JD-M20-65莫来石高强耐磨浇注料，篦冷机二段使用JD-16F高铝质高强耐磨浇注料。篦冷机矮墙可以采用JD-M20-70篦冷机矮墙浇注料或者采用JDY-M70矮墙专用耐磨预制砖。尤其是矮墙专用耐磨预制砖具有砌筑方便、寿命长、可快速更换的特点，应该大力推广使用。
2.5 窑外分解系统用耐火材料
针对窑外系统的碱、硫、氯等有害成分的富集高，以及4级和5级旋风筒锥部、4级和5级下料管、分解炉锥部及烟室部位容易结皮的特点，建议预热器1级、2级、3级采用JD-13NL高强耐碱浇注料;预热器4级、5级、分解炉、三次风管直段采用JD-16高铝高强浇注料;烟室、下料管采用碳化硅抗结皮浇注料;此外烟室部位也可以采用烟室专用耐磨预制砖进行砌筑。
2.6 三次风管弯头和三次风阀用耐火材料
针对三次风管弯头和三次风管内的高速含尘流体的特点，三次风管弯头部位可以采用JD-17MF高耐磨防腐蚀浇注料;三次风管可以采用预制三次风管闸板，该产品在出厂前直接浇注，提前烧制，出厂直接安装使用即可，具有吊装使用方便、寿命长的优点。
此外，在水泥厂进行紧急维修抢修时，可以采用耐火喷涂料，其具有无模施工、喷涂施工效率高、防爆性能好的优势。预热器、分解炉、窑头罩、三次风管、篦冷机等部位均可以采用JD-PT-M45莫来石耐火喷涂料;烟室、分解炉部位可以采用JD-PT-50S抗结皮耐火喷涂料。
不定形耐火材料施工注意事项
除少量预制砖，如矮墙耐磨快换预制砖，烟室专用耐磨预制砖等可现场直接组装砌筑外，以及喷涂料现场直接喷涂施工外，其余的水泥窑使用的不定形耐火材料主要就是耐火浇注料，它是一种散状料，需要到生产现场施工浇注成型，而且每个品种的材料的加水量、施工时间都有所区别，不同施工部位的浇注和振捣方式也不太一样，施工的质量直接严重影响后续浇注料的使用寿命7。因此，浇注料施工时，一定要严格按照浇注料生产厂家的指定施工工艺和烘烤制度进行处理，方能确保使用寿命。基本的施工要求如下：
(1)浇注料搅拌加水量在满足施工要求的前提下，加水量越少综合性能越好;搅拌好的浇注料务必30min内用完，已经发生反应而初凝的耐火材料不得继续使用。
(2)浇注料搅拌要使用强制式的搅拌机，在使用前要认真清洗，确保清洁，搅拌时骨料、粉料和结合剂应混合均匀，然后加入大约80%的清洁水，最后再补加剩余的水直到获得合适的施工流动度为止。
(3)倒入支模内的耐火浇注料要振捣均匀，不得在同一位置长时间久振以避免物料偏析，不要触碰锚固金属件和轻质隔热层。观察到浇注料的表面返浆，气泡变少以后再将振动棒缓慢拔出，以防浇注料层出现离析和出现孔洞。
(4)大规模进行浇注时要分块施工，每块面积以1.5m²为宜。膨胀缝要按设计方要求进行预留，不得遗漏。
(5)待浇注衬体表面硬化后，强度要求达到70%以上才能拆除模具。
(6)模板拆除以后应尽早对浇注衬体进行系统检查，如果发现剥落、孔洞、蜂窝等质量问题，可采用同一牌号的浇注料继续进行修补振实，养护。浇注衬体表面要求光洁、整齐，不能出现坑洼现象。
结 语
新型干法水泥窑系统有着湿法水泥窑和传统干法水泥窑无法比拟的优点，在不定形耐火材料的选型上也有区别于其他类型的水泥窑;每个企业可根据自身设备、燃料及原材料的实际特点进行不定形耐火材料的优化配置，同时严格按照耐材厂家施工指导进行施工，确保达到预期寿命，进而减少停窑检修次数和维修时间，提高系统的运转率，实现窑系统稳产、高产、低能耗的目标。
文章来源：耐火与石灰
作者单位：长兴兴鹰新型耐火建材有限公司
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