技术丨降低水泥窑耐火材料消耗的管理措施

降低水泥窑耐火材料消耗的管理措施

引言

在水泥产能严重过剩的环境下，降低生产成本成为水泥企业立足发展的首选途径。耐火材料的消耗也是水泥工厂不可忽视的成本之一。行业内吨熟料耐火材料成本消耗一般在2.5～4.0元。对一条设计5 000 t/d的熟料生产线，保守估算按5 400 t/d，运转率仅为60%，则其耐火材料成本消耗就是295.65万元～473.04万元，显而易见，如果能将耐火材料成本单耗由4.0元/t降低至2.5元/t，则每年度可减少成本支出近200万元。要实现这样的成本节约，离不开科学的管理。

1 耐火材料配置优化

根据不同材料的性能指标合理优化水泥窑耐火材料配置，最大限度发挥材料自身性能，延长其使用寿命，是有效延长耐火材料寿命、降低其消耗的前提。经过多年多条生产线的统计数据，我公司形成了一套基本的窑衬砖配置，见表1。

表1中有几个关键点是烧成技术人员必须根据每条窑的具体工况适当调整的。

（1）窑口浇注料。窑口浇注料的寿命不能以损坏窑口端节为代价，必须切实起到保护窑口端节作用。每次更换时必须详细检查窑口铁螺丝是否有松动、窑口铁外端面有无裂纹，如有则必须更换窑口铁，避免因窑口铁松动影响窑口浇注料寿命。

（2）窑口砖的长度。窑口砖是强度高但荷重软化温度较低的一种砖，砌筑在窑口浇注料后保护窑口浇注料，不宜配置过长，否则一旦火焰调整不合适或液相出现，容易出现烧砖事故。窑口砖不当使用的结果见图1。

（3）烧成带。烧成带即主窑皮区域，也即窑皮稳定区域。窑皮除受原燃材料和火焰控制的影响外，也同时受挂窑皮、砖配置长短的影响。我公司配置的原则是按照4.5～5.2倍窑径长度掌握，煤质好时选下限，煤质差时选上限。

（4）上下过渡带砖与烧成带的分界。下过渡带是否适当配置部分镁铝尖晶石砖完全取决于该部分是否长窑皮，停窑后该处窑皮是否脱落，如果该处窑皮消长频繁则说明有明显过渡带，宜配置镁铝尖晶石砖；反之则应配置烧成带用的易结窑皮的砖。上过渡带同理也需要详细观察窑内副窑皮分布区域，有副窑皮区域应配置镁铝尖晶石砖。但因为镁铝尖晶石砖导热系数大，其寿命后期筒体温度可高达370～380 ℃，热耗高且对窑筒体热侵蚀严重，所以上过渡带该砖宜短不宜长。

（5）原则上轮带下方不更换耐火砖品种，因为不同耐火砖导热系数不同，筒体温度不同，对轮带滑移量影响较大。

2 耐火材料选用

在合理的耐火材料配置基础上选择性能稳定、工业数据优秀的适合自己生产线的高质量产品是关键。我公司选择产品是通过公开招标，依据年度统计数据评选的。

（1）客观真实的寿命数据是评价、选择产品的最重要依据。

（2）严格的质量验收环节是对供需双方都负责的做法。到货的表观、尺寸、重量等验收和第三方性能指标验收是事前质量控制的重要一环。

3 耐火材料施工

耐火材料施工应严格按照《耐火材料规程》执行，保证施工质量，将有利于降低耐火材料消耗。总结多年的经验发现施工管控始终是耐火材料管理的难点和重点，值得同仁们关注。我公司专门制定《耐火材料砌筑监督管理规程》，明确砌筑标准、监督内容、检查标准、考核条款等强调实现过程控制，从而保证耐火材料施工质量。本文强调四个常见施工薄弱环节。

在窑衬砖砌筑时，环向放线和小木槌的使用两个环节需继续加强，这两点实施不好，仍会出现窑砖扭斜（见图2），影响寿命现象。

在浇注料施工时，加水量控制和膨胀缝留设两个环节规范施工落地性差，导致篦冷机矮墙等部位浇注料的寿命仍不尽理想，见图3。水泥窑烧成系统的浇注料施工，除了料管等小物件，都不是在地上施工，篦冷机矮墙的使用寿命除了材料选择，合理的养护、透气孔的留设、适当的升温曲线也是重要原因，这和是否在地上施工关系不是很大。

4 耐火材料使用维护

市场饱和，窑运转率逐渐降低，开停频次增加都增大了对耐火材料的维护难度，如果耐火材料保护意识缺乏，势必导致耐火材料寿命短，消耗增加。故以下几点是维护重点。

4.1 升降温养护

严格升降温控制，任何情况下都坚决避免急冷、骤热，明确规定好升降温速率，完全冷窑时低温段升温速率必须控制在50 ℃/h以内。故障停窑时，以窑保温为主要控制原则。冀东临澧公司近两年几乎每个月都有库满停机，但其耐火材料管控非常到位，所以碱性砖寿命在18～24个月。以完全冷窑升温为例，其常温至400 ℃按30 ℃/h升温，400～600 ℃按40 ℃/h升温，600 ℃恒温1.5 h左右（具体视检修情况定，如果预热器或窑内有耐火材料施工，则恒温延长至3 h，提高400～600 ℃升温区间升温速率，40～55 ℃/h均可），600 ℃至投料按75 ℃/h升温。图4所示的例子，是升温过快导致耐火砖炸头，最厚的炸头80 mm。

4.2 工艺运行稳定

确保筒体扫描工作正常，密切关注筒体温度变化，尤其是窑衬砖使用12个月以后，工艺调整以小调微调为主，避免窑皮过厚频繁脱落情况，更应避免火焰烧砖或熟料烧流烧砖现象。

4.3 滑移量维护

建立滑移量测量机制，定期测量轮带滑移量，确保其在正常范围内，异常时及时控制筒体温度或调整垫板厚度。

5 耐火材料寿命数据分析、应用改进建立详细的寿命数据台账（见表2）。

对所有周期性损坏部位的耐火材料建立数据台账，跟踪其施工、养护、损坏现象分析、寿命数据、筒体温度，每条线数据持续可追溯；多条线则可同部位对标，年度单耗对标，找到薄弱环节，分析原因，针对性制定解决方案，降低消耗。

6 结束语

综合看，材料品质、施工质量和工艺维护三大方面共同决定了水泥回转窑的耐火材料使用质量，三者哪个环节失控都势必导致材料寿命异常，消耗高。其控制要领是：必须重视耐火材料配置优化、选用、施工和使用维护，还要建立详细的寿命数据台账，对耐火材料寿命数据进行分析，针对性制定解决方案，达到降低消耗的目的。为了将耐火材料供应商、施工单位和生产线三者利益捆绑到一起，近几年出现的耐火材料总包形式是值得业界探讨、尝试、总结、完善推广的一种维修整合模式，理论上可以减少资源浪费，通过优势资源互补，实现三方共赢。

作者：王艳平

机构：冀东水泥集团

来源：《新世纪水泥导报》

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