回轉窯耐火材料內襯的作用及影響使用壽命的因素

? ? ? ?回轉窯是水泥廠(chǎng)生產(chǎn)運行核心設備，能否保證生產(chǎn)連續運行，在很大程度上取決于回轉窯耐火材料內襯使用情況。然而影響回轉窯耐火材料使用情況的因素有很多，但主要是化學(xué)侵蝕、熱負荷、機械負荷這三個(gè)方面因素。

1、回轉窯內火材料內襯的作用

? ? ? ?回轉窯耐火材料內襯的作用如下：（1）組織高溫物料、火焰及氣流對筒體的直接損傷，保護窯筒體，避免窯筒體高溫變形。（2）組織燒成過(guò)程中液相量熟料及CO、Cl?、SO?等有害物質(zhì)直接侵蝕筒體。（3）在煅燒過(guò)程中，熟料的燒成溫度約為1450℃，但窯內燒成帶燃燒氣體的溫度最高可達1700℃以上，窯內耐火材料起到隔熱作用，降低筒體溫度，阻止熱量損失節約能源。（4）具有蓄熱保溫的作用，耐火材料窯襯可以充當傳熱介質(zhì)，從窯內高溫氣體中吸收熱量，以傳導及輻射方式把熱量傳給物料。（5）耐火材料窯襯能夠改善掛窯皮性能，組織高溫及有害物質(zhì)對筒體的侵蝕，能夠更好保護窯筒體。

2、影響回轉窯耐火材料使用壽命的因素

? ? ? ?回轉窯內可分為前窯口、下過(guò)渡帶、燒成帶、上過(guò)渡帶、預分解帶和后窯口等部位。根據不同部位的溫度，需配置不同材質(zhì)的耐火材料內襯。在生產(chǎn)過(guò)程中，耐火材料會(huì )受到來(lái)自窯筒體及物料向前運動(dòng)的機械負荷、噴煤管煤粉燃料和高溫物料的熱負荷、熟料及有害氣體的化學(xué)侵蝕等；窯內耐火材料設計、質(zhì)量、砌筑、烘爐以及來(lái)自物料的磨損等因素，都會(huì )導致耐火材料內襯過(guò)早損壞。

? ? ? ?經(jīng)過(guò)理論分析，結合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗，得出影響窯內耐火磚使用壽命的因素見(jiàn)下圖，其中主要有化學(xué)侵蝕、熱負荷、機械負荷三個(gè)方面因素。

（影響窯內耐火材料壽命的因素）

2.1機械負荷對耐火材料使用壽命的影響

? ? ? ?回轉窯的機械負荷主要是水泥熟料在煅燒過(guò)程中，筒體、耐火材料、物料、含塵氣體相對運動(dòng)并傳熱，窯襯受到相對運動(dòng)而產(chǎn)生的機械負荷以及來(lái)自物料的重力和磨蝕作用。當窯內耐火材料所承受的機械負荷超過(guò)自身強度時(shí)，會(huì )導致耐火材料損壞。產(chǎn)生機械負荷的因素主要有以下三個(gè)原因：

? ? ?（1）筒體扭曲及變形。由于回轉窯內耐火材料、窯內物料和筒體自身重量累加重量過(guò)大，在重力以及熱負荷作用下，或因局部高溫導致筒體局部發(fā)生凹凸形變。筒體的圓形截面會(huì )變成橢圓形，當窯運轉時(shí)，筒體變形處會(huì )對耐火材料產(chǎn)生機械負荷，且橢圓度愈大所產(chǎn)生的機械負荷也愈大。由橢圓度變化產(chǎn)生的剪切應力作用在每環(huán)磚上，故造成磚剝落，一般情況下，剝片厚度均勻、堅硬。

（筒體變形：左圖筒體變形后砌筑情況，右圖是筒體變形）

? ? ?（2）回轉窯的軸線(xiàn)偏移?；剞D窯是由輪帶、托輪、托輥支撐的，各斷面圓中心點(diǎn)的連線(xiàn)，應在一條直線(xiàn)上。但在窯筒體安裝及部分筒體切割更換后，或者窯體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運行后且窯內熱工制度不穩定，在熱負荷和荷重的作用下，窯體的軸線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生偏移。再經(jīng)長(cháng)時(shí)間的運轉，輪帶和托輥的磨損、托輥出現的外偏和內偏，各個(gè)支撐點(diǎn)的荷重會(huì )發(fā)生不同變化，特別是當支撐點(diǎn)的荷重過(guò)大時(shí)，輪帶及托輥表面會(huì )異常剝離或裂縫，這又將進(jìn)一步加劇窯體軸線(xiàn)偏移；軸線(xiàn)偏移結果將導致耐火材料受到擠壓變形造成破損或脫落，耐火磚損壞后形狀深淺不一。

（回轉窯軸線(xiàn)偏移造成的耐火磚損壞）

? ? ?（3）砌筑質(zhì)量差。由于施工因素，造成耐火磚砌筑過(guò)松及扭曲錯臺，在回轉窯運轉過(guò)程中，窯筒體與耐火磚冷面產(chǎn)生相對運動(dòng)，磚襯推力過(guò)大，會(huì )導致耐火磚扭斜錯位和磚層裂、掉角、甚至掉磚。

（砌筑質(zhì)量差造成的耐火磚損壞）

2.2 熱負荷對耐火材料使用壽命的影響

? ? ? ?熱負荷是指窯內襯在烘爐溫升過(guò)程中，耐火材料因受高溫產(chǎn)生的熱膨脹，造成相鄰耐火材料之間相互擠壓。使其不能完全自由膨脹而產(chǎn)生的擠壓應力大于耐火磚的強度時(shí)，就會(huì )導致耐火磚熱面剝落，熱應力是窯內耐火磚剝落、破損的重要原因之一。以鎂鐵磚或鎂鋁尖晶石磚為例，l400℃時(shí)的膨脹率按1.6%計算，長(cháng)198mm的耐火磚其膨脹量可達3.16mm，如此大的膨脹，需要正確地預留好環(huán)縫(膨脹縫)，預留過(guò)大可能會(huì )導致耐火磚出現抽簽、掉磚現象，預留過(guò)小產(chǎn)生的熱應力無(wú)處釋放，會(huì )導致耐火磚產(chǎn)生剝落現象，從而嚴重縮短耐火磚的使用壽命。

2.3 化學(xué)侵蝕對耐火材料使用壽命的影響

? ? ? 化學(xué)侵蝕對耐火材料侵蝕在任何窯爐上都存在，是影響窯爐的使用壽命重要因素之一，并且侵蝕機理較多而復雜。

（1）煅燒溫度過(guò)高或波動(dòng)

? ? ? 在回轉窯內物料逐步轉化為水泥熟料，燒成帶熟料的液相量約在25%~30%，轉化成的熟料物相主要包含C₃S、C₂S、C₃A和C₄AF等，高溫下液相熟料會(huì )與耐火磚表面發(fā)生化學(xué)反應，并且耐火材料還會(huì )受到堿鹽等有害物質(zhì)和部分有害氣體的滲透侵蝕。若煅燒溫度過(guò)高，熟料液相量升高，熟料與耐火材料的化學(xué)反應會(huì )加劇，導致熟料與耐火材料熱端的反應層加深，因反應層與磚的內部結構存在差異，發(fā)生了質(zhì)的變化，如窯內溫度突然發(fā)生較大波動(dòng)或停窯冷卻時(shí)，耐火材料變質(zhì)層會(huì )造成的剝落開(kāi)裂。所以為了保證耐火磚的使用壽命，應穩定生產(chǎn)操作，制定合理的升及溫冷窯制度。

（冷窯制度不合理造成耐火材料整層剝落）

（2）窯速較快

? ? ? ?新型干法回轉窯的轉速通常在3.5～4r/min，甚至有高達4r/min以上，筒體的線(xiàn)速度會(huì )達到1m/s以上。若窯速提高，在高轉速、大直徑和高溫度情況下，熟料與耐火材料接觸次數更加頻繁，使耐火材料窯襯所承受熱負荷、機械負荷和化學(xué)侵蝕的綜合損壞效應，與低轉速回轉窯或靜態(tài)窯爐要大得多。這就要求大中型回轉窯耐火材料窯襯均須具有足夠的強度和穩定性，并制定合理的轉窯制度。

3、結語(yǔ)

? ? ? ?如今水泥工業(yè)在綠色發(fā)展規劃的政策背景下，回轉窯耐火材料內襯向“節能、環(huán)保、長(cháng)壽命、輕量化、無(wú)鉻化”方向發(fā)展，內襯的配置方案、設計、質(zhì)量、存放、砌筑、烘窯、生產(chǎn)操作等因素，若處理不當均能影響回轉窯耐火材料的使用壽命。通過(guò)對上述因素分析，應制定一系列措施對耐火材料進(jìn)行維護，才能延長(cháng)耐火材料的使用壽命，有助于達到最佳的使用效果。

? ? ? ?鄭州真金公司致力于水泥、石灰、有色、鋼鐵、玻璃及化工行業(yè)耐火材料的研發(fā)研制、技術(shù)解決方案設計、施工及配套產(chǎn)品提供等一站式總包服務(wù)，集產(chǎn)銷(xiāo)研出口一體化的高溫窯爐整體解決方案服務(wù)商。服務(wù)鏈貫穿前期咨詢(xún)、方案設計、研發(fā)生產(chǎn)、筑爐施工及安全生產(chǎn)等整個(gè)項目的生命周期，通過(guò)對各種牌號產(chǎn)品的優(yōu)化組合，滿(mǎn)足不同工藝要求，切實(shí)為客戶(hù)創(chuàng )造價(jià)值。