【正文】 熟料熔體的滲透一侵蝕與化學(xué)剝落2) 揮發(fā)性組分的凝聚、侵蝕和堿裂損毀3) 氣氛變化引起磚襯結(jié)構(gòu)疏松，產(chǎn)生化學(xué)疲勞4) 局部高溫過熱5) 溫度急劇變化或頻繁停窯，應(yīng)力的產(chǎn)生使熱震穩(wěn)定性下降6) 熱疲勞損傷7) 機械應(yīng)力造成的損壞8) 物料的沖擊磨損2. 損毀形式：1) 燒成帶堿性襯磚的損毀2) 窯口澆注料的損毀3) 燃燒器 窯頭罩 篦冷機的損毀4) 預(yù)分解系統(tǒng)的損毀 所選擇的耐火材料：1. 堿性耐火材料2. 高鋁質(zhì)耐火材料3. 保溫材料4. 錨固件因此，隨著水泥工業(yè)中應(yīng)用的耐火材料品種的不斷增加，在注重節(jié)能降耗的今天，水泥生產(chǎn)企業(yè)的科技人員應(yīng)更多的了解耐火材料，更好的使用耐火材料，采取一系列措施維護好耐火材料，把耐火材料消耗降到最低水平，以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。關(guān)鍵在一個預(yù)字，只有預(yù)想料預(yù)計，才能預(yù)見，才能做到預(yù)調(diào)和預(yù)處理；只有預(yù)調(diào)和預(yù)處理，才能防止大波動和大事故；只有杜絕大波動和大事故，才能防止大變動。 提高預(yù)分解窯的運轉(zhuǎn)率所謂：“機怕開，電怕停，耐火磚最怕開開停停”。窯正常運行時，入窯燃料的質(zhì)和量及其燃燒性狀，以及耐火磚在高溫下的性態(tài)等是不斷變化的。第一層窯皮的形成就是從物料進入燒成帶及前后過渡帶時開始，必須嚴(yán)格控制熟料結(jié)粒細(xì)小均齊，配料合理；耐火磚熱面層中應(yīng)形成少量熔體（俗稱：出汗），使熟料與磚面牢固地粘結(jié)。此外，停窯時窯襯的冷卻制度亦對未更換磚的使用壽命有很大影響，因此停窯不換磚時必須慢冷以保窯襯安全。因此，預(yù)分解窯一般都選擇Ｂ型磚作為窯襯。 準(zhǔn)確把握局部挖補與整段更換窯襯的界限兩者界定的一般原則為：掉磚處周圍的厚度不低于120mm，且掉磚周圍磚的實際使用時間不長、未受過惡劣條件的折騰、結(jié)構(gòu)未發(fā)生裂縫和排列錯亂現(xiàn)象，這時可采用挖補的方法，否則就需要進行整段更換。首先，更換窯襯前要編制施工方案，按砌筑要求在窯內(nèi)劃出縱向和橫向控制線；其次，每天召開有關(guān)負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)會，及時解決施工中出現(xiàn)的問題；第三是實行項目負(fù)責(zé)制，設(shè)立專人跟班監(jiān)督；最后，要求砌筑選用耐火磚，不得缺角少棱。如果必須更換，對新開發(fā)的供貨商，第一批磚最好試用，而且量不要太大，以免給雙方造成大的損失。對窯口溫度較低的窯，可使用熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的高鋁磚或磷酸鹽結(jié)合高鋁磚；若窯口變形時則可用剛玉質(zhì)或鋼纖維增強剛玉質(zhì)澆注料或低水泥型高鋁質(zhì)澆注料。14洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第4章 降低窯襯消耗 新型干法水泥窯由于其生產(chǎn)能力大，耐火襯料消耗高，故為了節(jié)省能源，減少生產(chǎn)成本，延長襯料的使用壽命，必須降低窯襯消耗。預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中，襯磚承受各種形式的熱、機械應(yīng)力的作用，窯內(nèi)襯磚的損壞和掉磚事故的原因是多方面的，除了襯磚和水泥泥漿的選用以及生產(chǎn)操作因素外，在襯磚設(shè)計時，磚型、磚縫以及檔磚圈的型式和設(shè)置部位直接影響襯磚的牢固。2．減少筒體散熱損失。但是必須注意到，各條生產(chǎn)線使用的原燃料成分及性能差別很大，裝備經(jīng)長時期使用后，筒體及殼體變型情況也不一致，因此每條生產(chǎn)線必須按其生產(chǎn)特點及各種應(yīng)力作用的情況，綜合分析判斷，針對存在的問題，選用對在生產(chǎn)中出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位選用抗應(yīng)力的耐火襯料制品，只有這樣才能提高襯料的使用周期。但從襯體的使用壽命、襯體的牢固性及材料的施工性能等來考慮，宜采用低水泥高強、高鋁耐火澆注料，并根據(jù)工況條件來選用。生產(chǎn)規(guī)模小、窯溫低、堿硫侵蝕低的上過渡帶后端可考慮特種高鋁磚。3．由于錨固件的腐蝕主要是因煙氣穿過膨脹縫、耐火襯料的裂縫等等進入材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在高溫下直接侵蝕錨固件，影響耐火材料的正常使用，有些廠家已經(jīng)將材料設(shè)計為兩層，工作層和輕質(zhì)隔熱層，將膨脹縫錯開，阻塞了煙氣的進入，有效地保護了金屬錨固件，進而促進耐火襯料的正常使用。 保溫材料在常規(guī)耐火襯料設(shè)計時，保溫材料一般采用硅酸鹽鈣板，而固體廢棄物在窯中處理時增加了堿氯硫的富集量，如果沉集在硅鈣板中，易使硅鈣板粉化，熱損失加重，同時會嚴(yán)重腐蝕金屬錨固件，影響工作層的正常使用。在與尖晶石磚的系列對比試驗中，鎂鋯磚對SOCO堿氯蒸汽等有害物抗侵蝕能力，對熟料液相抗侵蝕能力，氧化還原氣氛對其的影響及耐壓強度等方面都具有明顯的優(yōu)點。20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的尖晶石磚，不但具有較強的掛窯皮能力，而且在抗堿、硫熔融物和熟料液相侵蝕的能力，抗熱震和窯體變形產(chǎn)生的機械應(yīng)力及在抗熱負(fù)荷等方面，具有一系列的優(yōu)點，性能優(yōu)于鎂鉻磚，成為當(dāng)今世界堿性磚技術(shù)發(fā)展的主流。 堿性耐火材料1．鎂鉻磚。隨著水泥工業(yè)干法窯外分解技術(shù)的發(fā)展：窯尾廢氣溫度提高至1200℃以上、轉(zhuǎn)速從3r／min提高到4r／min，窯的長度縮短，長徑比由15降至10～11及8000t／d以上的大型窯的出現(xiàn)及越來越多地使用廢氣燃料資源，將對關(guān)鍵部耐火材料提出更高的要求，而環(huán)保意識的增強，無鉻堿性磚代替鎂鉻磚的呼聲越來越高，美國已實現(xiàn)了水泥窯用耐火材料無鉻化，其它歐美等發(fā)達國家無鉻化進程加快，綠色無污染、長壽的耐火材料仍將需我們研究開發(fā)，以適應(yīng)水泥窯大型化發(fā)展的要求。 預(yù)分解系統(tǒng)的損毀物料在預(yù)熱器中的逐漸升溫，原燃料中堿、硫、氯等有害氣體不斷產(chǎn)生揮發(fā)與凝聚，且反復(fù)循環(huán)富集。且前端在窯內(nèi)始終受氣流的沖刷，尤其是前端下部氣流中含有熟料粉塵，沖刷更為嚴(yán)重。澆注料內(nèi)襯單位面積所受的熱負(fù)荷也相應(yīng)的增大，熱應(yīng)力的破壞程度也更加明顯。澆注料承受的徑向剪切應(yīng)力的破壞也加大。 窯口澆注料的損毀窯口用耐火材料以前窯口使用條件較為苛刻。當(dāng)所有這些應(yīng)力之和超過磚的結(jié)構(gòu)強度時，便形成開裂損壞。7．機械應(yīng)力造成的損壞。窯每轉(zhuǎn)一周，磚襯表面溫度升降幅度一般可達150～230。窯皮掉落時帶走處于熱面層的碎磚片，也使磚不斷損壞。窯運轉(zhuǎn)不正?；蚋G皮不穩(wěn)時，堿性磚易受熱震而損壞。且這一現(xiàn)象主要是發(fā)生在無窯皮保護的鎂鉻磚襯。因預(yù)分解窯從窯尾至燒成帶開始整個無窯皮帶，越靠近高溫帶窯襯受堿性鹽侵蝕深度越深，窯襯損毀越嚴(yán)重。2．揮發(fā)性組分的凝聚、侵蝕和堿裂損毀。甚至出現(xiàn)霞石，而熔體則會充填在磚襯內(nèi)氣孔，使該部分磚層致密化和脆化。其損壞形式很多人做過研究，損毀機理主要是以下幾個方面。其中火焰溫度、窯內(nèi)物料成分和窯體變形狀況起決定作用。 第2章 預(yù)分解窯用耐火材料的損毀機理和形式水泥窯使用中對耐火材料損壞機理的研究使水泥生產(chǎn)對耐火材料的要求更加明確、深刻和得當(dāng)，促進了耐火材料技術(shù)的發(fā)展，使水泥行業(yè)和耐火材料行業(yè)間合作加強，效益更好。這樣做既可減少特異型磚生產(chǎn)和砌筑的困難，降低磚的生產(chǎn)成本和售價，還易保證耐火材料本身及砌筑后窯襯整體的質(zhì)量。（* 指由于磚襯松弛，處于窯筒頂部的磚向外鼓出，甚至掉落。采用上述材料后，上升煙道內(nèi)襯壽命仍只有l(wèi)～3年，這是堿蝕和吹掃綜合破壞的結(jié)果。所用普通粘土磚和普通高鋁磚還受來自窯氣和窯料的堿化合物的侵蝕，形成膨脹性礦物而使磚“堿裂”損壞。相應(yīng)部位窯氣中這些組分的含量也大增 ,從而使最熱兩級預(yù)熱器、預(yù)分解爐、上升煙道、喂料斜坡和窯筒后部 l/3的部位，也即在所有磚面溫度為800～1200℃的部位(當(dāng)原、燃料含氯高時擴及600～1200℃部位)形成2C2S在高轉(zhuǎn)速、大直徑和高溫度的新型干法窯上，窯襯所受熱應(yīng)力、機械應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的綜合破壞效應(yīng)比傳統(tǒng)窯上要大得多。大型窯襯的這一情況不能令人滿意。即使采用了上述種種優(yōu)質(zhì)材料，大型窯的過渡帶、～1年，短的甚至只3～5個月。在窯罩或篦式冷卻機喉部，可以上述高鋁磚配以硅酸鈣板(使用溫度1000℃)，或必要時中間再配用粘土質(zhì)隔熱磚(使用溫度1250℃)組成復(fù)合襯里。過渡帶內(nèi)主要使用尖晶石磚、富鉻鎂鉻磚或含鋯增韌白云石磚。冀東水泥廠4000t/74m預(yù)分解窯上，二次空氣、窯尾煙氣和出窯筒熟料溫度分別高達1150、1050～l100和1400℃。這個部位窯皮不穩(wěn)定，既有熟料、窯皮和窯塵的沖刷和磨蝕，又有熟料熔體和堿鹽的化學(xué)侵蝕。（*50A或70A指含Al2O3 50％或70％）過渡帶、燒成帶、冷卻帶等組成的高溫部位為窯徑的6～10倍。立波窯窯筒尾部是指相當(dāng)于窯筒長度l/4～l/3的部位，在磚面溫度≤1200℃的進料端和預(yù)熱、分解帶內(nèi)，窯料對窯襯的直接磨損不重。回轉(zhuǎn)窯上的經(jīng)驗也開始用于立窯，以背襯隔熱材料的堿性磚或高鋁磚用于高溫帶內(nèi)。隨著立窯和回轉(zhuǎn)窯規(guī)格的增大，以及熟料質(zhì)量的提高，30年代起開始配用高鋁磚。1．1 傳料統(tǒng)水泥窯用耐火材料一個多世紀(jì)以前，人們開始用立窯煅燒水泥熟料。本文以新型干法水泥生產(chǎn)線中回轉(zhuǎn)窯用耐火材料為主，收集了大量在新線建設(shè)、日常生產(chǎn)和技術(shù)改造過程中的成功經(jīng)驗與存在不足，查閱了業(yè)內(nèi)資深專家、學(xué)者近期發(fā)表的有關(guān)新型干法水泥窯用耐火材料方面的論文和相關(guān)文獻，介紹了耐火材料的性能、操作維護、損毀機理及延長使用壽命的措施等?；剞D(zhuǎn)窯的推廣和窯外分解技術(shù)的發(fā)展是20世紀(jì)水泥工業(yè)的兩大突破，此后的近十幾年來，我國的水泥工業(yè)一直保持較高的發(fā)展速度，目前既是水泥生產(chǎn)大國也是水泥消耗大國。論文通過詳細(xì)介紹水泥窯用耐火材料的發(fā)展動態(tài)、水泥窯用耐火材料的損毀形式、降低窯襯消耗及使用一些新型的耐火材料，對水泥窯用耐火材料主要品種和存在的問題、使用中影響水泥窯運行周期的各部位耐火材料的損毀形式等進行了深入的探討，從而得出提高耐火材料壽命的措施。不同規(guī)格的水泥窯及系統(tǒng)的不同使用部位對耐火材料有不同的要求，因此設(shè)計配套時必須選用與其相適用的品種。它具有生產(chǎn)能力大、自動化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量高、能耗低、有害物排放量低、工業(yè)廢氣物利用量大等一系列優(yōu)點，成為當(dāng)今世界水泥工業(yè)生產(chǎn)的主要技術(shù)。因此，在工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能保護環(huán)境進程中，把握水泥工業(yè)發(fā)展動態(tài)，研制生產(chǎn)適應(yīng)新型干法水泥窯用的耐火材料，以延長水泥窯的使用周期，對耐火材料和水泥從業(yè)人員都有重要意義。 第1章 水泥窯用耐火材料的發(fā)展隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對耐火材料要求的不斷提高，水泥窯用耐火材料經(jīng)歷了一個從傳統(tǒng)水泥窯用耐火材料到新型干法窯用耐火材料的發(fā)展過程。但回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣流與窯襯間溫差大，熟料熔體對窯襯的侵蝕較嚴(yán)重，因而粘土磚壽命比立窯內(nèi)襯低得多。50年代，普通鎂鉻磚或白云石磚用于燒成帶；磷酸鹽結(jié)合高鋁磚或普通高鋁磚用于過渡帶、分解帶熱端和冷卻帶；其余工藝帶用粘土磚，這樣的格局終于奠定。從窯襯角度來看，立波窯窯筒與篦式預(yù)熱器間的關(guān)系與新型干法窯上又有一定的相似性，立波窯窯襯技術(shù)的成熟，既標(biāo)志著傳統(tǒng)窯窯襯技術(shù)的成熟，又為解決新型干法窯的窯襯問題打下初步的基礎(chǔ)。分解帶熱端長度為窯徑的2～3倍，此處窯氣溫度高于尾部，所含硫、堿等揮發(fā)性組分使窯料內(nèi)形成一定量低溫熔體并滲入磚內(nèi)與磚反應(yīng)，形成白榴石、鉀霞石等膨脹性礦物，最大膨脹率可達45％，所以炸裂是此處50A或70A*高鋁磚或磷酸鹽結(jié)合高鋁磚損壞的主要原因。篦式冷卻機把700℃以上的二次風(fēng)送入窯內(nèi)，使火焰溫度提高，特別是使位置緊靠窯頭，窯的卸料端只有兩圈磚的長度，多筒冷卻機窯上二次風(fēng)溫200～700℃不等，燃料與二次風(fēng)的混合也欠激烈，卸料端長度可達窯徑的l～2倍?；鹧鏈囟忍岣吆芏?。燒成帶內(nèi)正火點前后兩側(cè)，視設(shè)備、操作和原燃料情況采用與正火點相同的磚或普通鎂鉻磚。很多窯的窯口則采用剛玉質(zhì)或高鋁質(zhì)耐火澆注料。在高堿料生產(chǎn)窯上，這種澆注料還要求耐堿。所以這種窯的年運轉(zhuǎn)率一般僅70～75％，少數(shù)能達85～90％。2．窯速較快的影響傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速一般只60～70r/h，大型預(yù)分解窯常達180～210r/h，甚至240r/h。與原始生料相比，在最熱級預(yù)熱器的窯料中，R2O、SO3和Cl—的含量往往分別增達3～5和80～100倍。K2SO4 、KCl和二次CaSO4等結(jié)皮的特征礦物，并裹帶其余窯料在襯里上形成結(jié)皮，嚴(yán)重時干擾窯的正常運行，甚至必須停窯檢修。所以，在工作溫度800～1200℃的所有部位，都應(yīng)采用一系列耐堿蝕的酸性粘土磚和澆注料，包括用于預(yù)熱器本體和篦式冷卻機側(cè)墻的普通型耐堿粘士磚，用于窯筒后部的隔熱型耐堿粘土磚，用于三次風(fēng)管的高強型耐堿粘士磚和用于預(yù)熱器拱頂?shù)母讳X耐堿粘土磚，以及重質(zhì)和輕質(zhì)耐堿粘土質(zhì)澆注料，構(gòu)成完整的耐堿粘土質(zhì)耐火材料系列。大型窯內(nèi)的這一部位缺乏窯皮保護，這些磚必須具有穩(wěn)定的中等程度的線膨脹系數(shù)，以避免窯轉(zhuǎn)動中窯襯發(fā)生“抽簽*”損壞。因而對窯襯結(jié)構(gòu)和磚型設(shè)計的簡化和規(guī)范化，要求極為迫切，特別對預(yù)熱器系統(tǒng)，必須盡量避免采用過于復(fù)雜的磚型。總之，為滿足大型窯的種種要求，必須配套使用一系列堿性磚、高鋁磚、耐堿粘土磚、耐火燒注料和隔熱材料，構(gòu)成現(xiàn)代化的耐火襯里。隨窯型、操作及窯襯在窯內(nèi)位置不同，其損毀機理略有不同。而特大型窯甚至選用國外進口性能優(yōu)異的堿性耐火材料。其中滲人變質(zhì)層中的C2S和C4AF會強烈的熔蝕鎂鉻磚中的方鎂石和鉻鐵礦，析出次生的CMS和C3MS2等硅酸鹽礦物。即熟料熔體對預(yù)分解窯各帶窯磚均有一定的滲透侵蝕作用。當(dāng)熱物料進入筒體后部1／3部位(800～1200℃區(qū)段后)，物料中的揮發(fā)性組分將會在所有磚表面及磚層內(nèi)凝聚沉積，使該處高度致密化，并侵蝕除方鎂石之外的相鄰組分，導(dǎo)致磚滲人層的熱震性顯著減弱，形成膨脹性的鉀霞石、白榴石，使磚堿裂損毀，并在熱—機械應(yīng)力綜合作用下開裂剝落。同時，窯氣中還原與氧化氣氛的交替使收縮與膨脹的體積效應(yīng)反復(fù)發(fā)生，使磚產(chǎn)生化學(xué)疲勞。5．溫度急劇變化或頻繁停窯，應(yīng)力的產(chǎn)生使熱震穩(wěn)定性下降。當(dāng)熱應(yīng)力超過磚襯的結(jié)構(gòu)強度時，磚便突然開裂，并沿其結(jié)構(gòu)弱化處不斷加大加深使其碎裂。窯體運轉(zhuǎn)中，當(dāng)磚襯被物料覆蓋時，其表面溫度降低，而當(dāng)磚襯暴露在火焰中，則其表面溫度升高。這種溫度升降反復(fù)循環(huán)導(dǎo)致堿性磚的表面發(fā)生疲勞，加速了磚的剝落損壞。此外，磚與窯筒體間的相對運動，以及擋料圈和窯體的焊縫等，均會使磚襯承受各種機械應(yīng)力的作用。在無窯皮保護時，熟料和大塊掉落的堅硬窯皮會對磚襯產(chǎn)生較重的沖擊和磨損，尤其是在窯口卸料區(qū)無窯皮保護這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。長期運轉(zhuǎn)形成的機械形，隨窯徑加大，窯速加快，窯前口周期性的受壓和非受壓作用加劇。內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力形成剝落損毀并降低了耐磨性，且隨窯