水泥窑的发展趋势

水泥窑的发展趋势

姓名：罗涛

学号：20110231

专业班级：材料1104

摘要：耐火材料是高温工业窑炉的建筑材料和结构材料。由于水泥窑各部位物料的理化性能、气体温度、所处环境的不同,对耐火材料的性能、成分、镶砌位里、砌筑方法也不同。我国水泥窑用耐火材料主要是铝硅质耐火材料，如高铝砖、黏土砖及水泥砖等。20世纪70年代后期，我国出现了新型干法水泥窑，对窑衬材料提出了更高的要求。为了适应水泥工业的变化与发展，经过数十年的科研、设计及开发应用，使我国水泥窑用耐火材料水平有了显著的变化和提高。在品种和性能上均达到了国际先进水平，但不足之处是耐火砖外观尺寸及质量稳定性还有一定的差距。当前，水泥行业主要的耐火材料是碱性耐火材料、不定形耐火材料和隔热耐火材料。文章通过对水泥窑用耐火材料的损毁及预防进行探讨, 叙述了水泥窑用耐火材料损坏的形式及原因，提出了预防耐火材料损坏的若干措施。

关键词：水泥窑；耐火材料；损坏；预防

水泥工业窑系统发展趋势

近年，水泥工业窑系统发展趋势是：标准化、大型化和技术经济指标优化。

窑系统发展第一个趋势是标准化日益增加，这主要是目前水泥厂能力有限和建筑业蓬勃发展的缘故。另一原因是由于预热器、分解炉、回转窑和冷却机模块化问题的解决，系统的标准化使成本大大降低。窑系统发展第二个趋势是大型化。窑系统发展第三个趋势是技术经济指标优化。自采用预分解窑技术以来，窑系统的工艺发展主要是产量提高、能耗降低、后期维修费减少、耐火材料消耗量降低和备件降低。由于工艺的改善，即使用大量替代燃料也能燃烧完全。同时降低熟料烧成温度和空气需要量并达到非常低的排放量。且设置还原区和用多级燃烧系统，减少有害气体的排放。更重要的是，控制参数相当少，主动参数有窑和分解炉用燃料的比例、喂料生量、窑尾排风机转速、冷却机风量。被动控制参数有窑的废气温度、热器温度和压预力、窑尾温度、成带温度、三次风温、料出冷却机温度和篦床下的风压等。

新型干法窑通过控制分解炉产生还原性气氛。目前，我国拥有水泥企业近几千家，产量已削减氮氧化物排放外,基本未采取任何控制措施。水泥生产过程中会产生大量的粉（烟）尘、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO x）和氟化物等污染物，排放的SO2和NO x是会引起酸雨的主要成分；）改变配料方案，掺用矿化剂以求降低熟料烧除会引起酸雨外，还会造成光化学反应污染。

水泥窑的运转率是水泥企业的工作重心，是企业效益的重要来源，而造成预分解水泥窑运转率低的原因除了设备故障因素外，更多的是预分解水泥窑各部位的耐火材料不能满足使用要求，导致经常停窑来进行更换和维修。

碱性耐火材料具有耐高温煅烧和耐化学侵蚀能力较强的特点，广泛用于水泥企业预分解窑，主要有碱性的镁砖、白云石砖及镁铝、镁铬砖等耐火材料。镁基耐火材料具有抗热冲击和化学腐蚀性强，但热稳定性较差的特性；掺加铬矿石的耐火砖具有耐火度和荷重软化点高，抗碱性熔渣、熔灰性强，热震稳定性好等特点，但使用中会产生对人体有害的六价铬，造成环境污染；白云石具有耐火度高、耐碱性熔渣性强，能够形成保护涂层，已有不少水泥企业用于烧成带，以减少对环境的污染。因此，了解预分解窑预热带、分解带、烧成带及冷却带对耐火材料性能的不同要求以及耐火材料损坏的原因，采取积极的预防措施，合理配套使用不同性能的耐火材料，才能提高水泥窑的运转率，充分发挥预分解窑高效、低耗的优越性。

水泥窑用耐火材料

传统回转窑为料浆煅烧的湿法窑和粉料煅烧的干法长窑、余热锅炉。一般配用单筒或多筒冷却机。窑的热耗均在6500kJ/kg熟料以上,熟料煅烧温度一般低于1350℃,所用耐火材料烧成带用普通高铝砖,其余部分用粘土砖。随着利用窑尾的立波尔加热机以及配套的篦冷机的出现,热耗降至500kJ/kg熟料左右,熟料煅烧温度超过1350℃。而耐火材料开始采用特种高铝砖、磷酸盐结合高铝砖和普通镁质碱性砖。

预热器窑用耐火材料,除回转窑窑内衬外,预热器系统形状复杂的设备管道高温部位仍需使用大量的耐火材料,且材质和砖型及砌筑方法与回转窑有很大的区别,不定型制品逐步推广使用。预热器窑内熟料煅烧温度高,预热器系统在高温下碱、氯硫、等化合物组分挥发凝聚、反复循环导致出料口这些组分的富集,使系统下部的预热器、进料室、上升烟道等温度较高的区域易产生结皮阻塞,同时,内衬耐火材料受碱、氯化合物等气体和结皮物的侵蚀,形成膨胀性碱性损毁。因此,在这些部位多采用耐碱侵蚀的耐碱砖或浇注料,其中形状复杂的不动设备用耐火材料以浇注料为主。在回转窑内,部分富集的碱、氯化合物随窑内物料从预热器进入窑内,在熟料煅烧过程中,部分化合物挥发、侵蚀窑内未结皮的内衬,而高温熟料内的化合物,因熔融温度较低,在高温煅烧部位将以液相形式存在于熟料内,侵蚀烧成带和上、下过渡带衬砖。另外,预热器窑的窑速一般为2r/min,比传统窑的窑速1r/min速度高,窑内火焰和窑料之间的温差对内衬砖造成的热振震破坏影响大,且承受的轴向挤压和向下的推力增强。因此,为适应温度高、回转中承受的机械应力及碱、氯化合物的侵蚀等使用条件,常使用耐火硫、性能好、抗熟料和碱、氯等化学侵蚀、硫、抗热振性好、机械强度高、挂窑皮性优良的白云石砖、半直接结合铝镁砖、直接结合铝镁砖等碱性材料。同时,为了减少散热,实现节能,特别是维持系统内的温度,提高入窑物料分解率、保持窑内热工制度稳定,还常使用导热系数低、容量小且具有一定强度和使用温度较高的硬质硅酸钙板隔热材料和优质隔热保温砖或其它制品。

窑外分解窑是20世纪70年代中期在预热器窑的基础上发展起来的。是目前水泥生产技术发展的主流,在世界各国广为发展。对耐火材料的要求与预热器窑相近。其特点是入窑物料的分解温度更高,窑体内衬特别是烧成带对耐火材料的要求更高,窑尾物料分解率提高,使内衬材料所承受的碱、氯侵蚀更加严重,窑速加快至3r/min对窑内衬砖的机械应力和热震破坏增大。热效率和单机生产能力大幅度提高,促进了水泥工业走向大型化、现代化发展。

对于新型干法水泥生产用耐火材料,随着我国新干法水泥的发展其材质在不断改进,但消耗也随着水泥产量的提高呈现上升的趋势。按照水泥行业统计数据推算,水泥工业中所用耐火材料的比率大约为每1000t熟料消耗085kg耐火材料,2007年.全国水泥行业消耗耐火材料950万,2008年消耗耐火材料近1000万,有约1500家耐火材料企业与水泥行业有业务合作。中、小型窑用全套耐火材料国内产品可完全满足使用要求,并已向国外成套出口,而4000t/d以上的大型或特大型窑的烧成带用碱性砖仍有部分进口。高端品种被国外奥地利RHI耐火材料公司、德国雷法技术公司、巴西Mag-n℃sita公司、LMB耐火材料公司及美国ANB 耐火材料公司等占据绝对优势。

耐火材料的损毁形成