趙曉東

重慶電子工程職業(yè)學院建筑與材料學院，重慶 401331

提高預分解窯燒成帶堿性磚使用周期的措施*

趙曉東

重慶電子工程職業(yè)學院建筑與材料學院，重慶 401331

正確選用堿性磚的磚型、供貨及驗貨方式、烘窯燃料是提高堿性磚使用周期的基礎；正確監(jiān)控窯筒體表面溫度，有效控制燒成帶窯皮及堿性磚的厚度，有利于提高預分解窯的運轉率；正確控制預分解窯的烘窯升溫曲線及冷窯降溫曲線，防止堿性磚驟然溫度劇變引起炸裂和剝落，有利于提高堿性磚的運轉周期。

預分解窯 堿性磚 筒體表面溫度 升溫曲線 降溫曲線

0 引言

我國預分解窯燒成帶堿性磚的使用周期一般是8個月，熟料磚耗為0.30～0.40 kg/t。如果堿性磚的使用周期達到10個月，窯的運轉率將提高1.10%，每4年可減少1次16天的大修。按2015年全國預分解窯生產(chǎn)熟料13.35億t計算，每年多產(chǎn)熟料1 500萬t，節(jié)約堿性磚30萬t，創(chuàng)經(jīng)濟效益20億元。所以研究提高預分解窯燒成帶堿性磚使用周期的措施具有現(xiàn)實的生產(chǎn)意義。

1 預分解窯燒成帶堿性磚的使用現(xiàn)狀

鎂鉻磚具有價格低廉、使用周期長、易于粘掛窯皮等優(yōu)點，我國超過60%的預分解窯燒成帶都在使用鎂鉻磚。鎂鉻磚具有較強的耐高溫性能，但熱震穩(wěn)定性、抗堿蝕能力相對較差，在窯皮頻繁更替或沒有窯皮作為屏障的部位，鎂鉻磚容易受到液相堿鹽的侵蝕而使結構遭到破壞，因此要正確監(jiān)控窯筒體表面溫度，有效控制堿性磚的厚度、燒成帶窯皮的長度及厚度。鎂鉻磚的膨脹系數(shù)較大，烘窯時要正確控制升溫曲線，發(fā)揮窯筒體的膨脹補償作用，避免產(chǎn)生過大的膨脹應力；冷窯時要正確控制降溫曲線，逐步實現(xiàn)慢冷降溫，防止溫度驟然劇變引起磚表面炸裂和剝落。但實際生產(chǎn)中，很多水泥企業(yè)基于節(jié)約生產(chǎn)成本，難以接受10～20 h的烘窯時間，不執(zhí)行正確的烘窯升溫曲線，烘窯時間控制過短，甚至根本沒有烘窯操作，不是使用柴油作為烘窯燃料，仍以煤粉作為烘窯燃料，烘窯過程的升溫速率過快，鎂鉻磚產(chǎn)生過大熱應力而使結構遭到破壞；更換（挖補）鎂鉻磚時也不執(zhí)行正確的冷窯降溫曲線，直接開啟窯尾高溫風機進行快速冷窯，造成鎂鉻磚的表面斷裂和剝落損壞，大大降低鎂鉻磚的使用周期。

2 提高預分解窯燒成帶堿性磚使用周期的措施

2.1 正確選用標準化型磚

搭配使用標準化型磚，能夠滿足不同窯徑的砌筑要求，大大減少水泥企業(yè)所需耐火磚的種類及儲存量，縮短耐火磚的儲存周期；能夠簡化耐火材料生產(chǎn)廠家的技術與生產(chǎn)管理，縮短交貨周期，降低生產(chǎn)成本和銷售價格，少數(shù)幾家大型耐火材料廠就能供應所有水泥企業(yè)不同窯徑的耐火磚，實現(xiàn)耐火材料生產(chǎn)廠家與水泥生產(chǎn)企業(yè)的雙贏。

B型磚（VDZ）是71.5 mm 的等腰磚，是堿性磚的標準化型磚，其磚體較小，每環(huán)磚的砌縫較多，可產(chǎn)生至少0.4% 的膨脹補償，加上窯筒體的膨脹補償，可以達到0.6%～0.8%，相當于普通鎂鉻磚熱膨脹率的50%～60%，有利于緩解點火升溫產(chǎn)生的熱應力，是預分解窯燒成帶的首選用磚。

2.2 正確選擇堿性磚的厚度

預分解窯的生產(chǎn)實踐證明，在烘窯過程中，堿性磚的冷端有80 mm～100mm的低應力厚度區(qū)，越過該區(qū)后熱應力陡增，完全超過堿性磚的結構強度，使磚產(chǎn)生開裂及炸裂現(xiàn)象。頻繁開停車的回轉窯，使用厚度為200 m m的B型堿性磚，距熱端100 mm以內的區(qū)域，在烘窯過程中會產(chǎn)生較大的熱應力，而剩余的100 mm部分，卻還能用較長一段時間。因此，對頻繁開停車的回轉窯來說，B型堿性磚的厚度選180 mm比選200 mm 更經(jīng)濟實用。

2.3 正確選擇供貨及驗貨方式

回轉窯使用的堿性磚價格比其他種類的耐火磚價格都高，堿性磚一般都采用托盤集裝箱包裝，并加塑料薄膜進行防潮，以保證其使用效果。因此水泥企業(yè)要和生產(chǎn)廠家簽訂協(xié)議，來貨后應整箱卸車，整箱入庫保管，整箱吊運至窯頭平臺，到使用時再開箱檢驗、砌筑。只要在保質期內，開箱檢查出的質量問題，生產(chǎn)廠家應予承認并負責解決，這樣可充分利用出廠時包裝保護，減少保管及搬運過程中的損壞。

2.4 正確管理砌筑環(huán)節(jié)

預分解窯完成檢修試車后才能砌筑堿性磚，砌完磚到點火升溫前不允許有過多的翻窯時間。因為堿性磚表面并不規(guī)整，如果翻窯的時間較長，就會使磚松動、縫隙增大，每環(huán)上方的磚就要下沉，這時不論采用加鐵板處理，還是采用加磚處理，相當于減小了烘窯期間膨脹補償?shù)目p隙，增大了烘窯期間堿性磚熱面的膨脹擠壓應力，減小了堿性磚的使用壽命。

2.5 正確使用烘窯燃料

堿性磚在1 000 ℃時的熱膨脹率大約為1.0%～1.2%，可產(chǎn)生300 MPa的壓應力，相當于10倍普通鎂鉻磚的結構強度，6倍直接結合鎂鉻磚、白云石磚和尖晶石磚的結構強度，可使任何一種堿性磚遭到結構破壞。因此在烘窯升溫過程中，一定要控制升溫速度，尤其是磚面溫度達到300～1 000 ℃的區(qū)域內。

使用煤粉進行冷窯點火烘窯，升溫速度不易控制，因為窯內和二次風溫度都很低，煤粉燃燒速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣榷驾^慢，當達到煤粉著火溫度并形成火焰時，煤粉燃燒放出的熱量大大超過烘窯所需熱量，并且升溫速度無法控制，1 h之內磚面溫度就會升到500 ℃以上，致使堿性磚遭到膨脹擠壓而損傷。使用柴油進行烘窯，升溫速度就很容易控制，因為噴油壓力控制在1.0～2.0 MPa，噴油量可以在100～1 000 kg/h范圍內任意調節(jié)，升溫速度可以控制在30～50 ℃/h，完全滿足堿性磚的升溫技術要求。開始烘窯時使用柴油，當窯尾溫度達到250 ℃后采用油煤混燒，磚面溫度超過1 000 ℃后再改為燒煤，能夠較好地控制烘窯升溫過程。

2.6 制定正確的烘窯升溫曲線

烘窯就是在點火投料前，對回轉窯、預熱器、分解爐等熱工設備內襯砌的耐火材料進行烘干，避免由于直接點火投料升溫過急而使耐火襯料內的水分驟然蒸發(fā)，引起耐火磚炸裂和剝落。根據(jù)耐火磚的種類、厚度、含水量及砌筑量等因素，制定合理的烘窯方案，是提高耐火磚運轉周期的關鍵。

（1） 燒成帶換磚量L＜10 m，窯系統(tǒng)更換、修復澆注料量不多，烘窯時間控制14 h，其升溫曲線如圖1所示。

圖1 烘窯時間為14 h的升溫曲線

（2）燒成帶換磚10 m≤L＜20 m，或者過渡帶以后換磚長度L≥20 m，烘窯時間控制16 h，其升溫曲線如圖2所示。

圖2 烘窯時間為16 h的升溫曲線

（3） 燒成帶換磚L≥20 m，或窯口、窯尾更換澆注料時，烘窯時間控制18 h，其升溫曲線如圖3所示。

（4） 窯內未換磚且停窯在24～48 h之間，烘窯時間控制10 h（停窯期間如遇雨雪天氣，升溫時間可延長至12 h），其升溫曲線如圖4所示。

（5）臨時停窯24 h以內的烘窯升溫：臨時停窯4 h以內，可以不考慮烘窯升溫操作；臨時停窯4～12 h之間，按停窯時間的1/2進行烘窯升溫操作；臨時停窯12～24 h之間，按1/3停窯時間進行烘窯升溫操作。

圖3 烘窯時間為18 h的升溫曲線

圖4 烘窯時間為10 h的升溫曲線

2.7 制定正確的冷窯降溫曲線

（1）預分解窯、預熱器及分解爐等熱工設備不更換耐火磚及澆注料時，煅燒系統(tǒng)不需執(zhí)行冷窯降溫制度，讓其處于自然冷卻狀態(tài)。

（2）窯內挖補耐火磚，原則上控制冷窯時間不得低于30 h；燒成帶、過渡帶或分解帶換磚長度L＜10 m，且系統(tǒng)更換或修補澆注料不多（檢修3～4 d），控制降溫時間30 h，其冷窯降溫曲線如圖5所示。

圖5 冷窯時間為30h的降溫曲線

（3）燒成帶、過渡帶或分解帶大量換磚，預熱器及分解爐系統(tǒng)更換修補較多的澆注料（檢修7～10 d），控制降溫時間20 h，其冷窯降溫曲線如圖6所示。

2.8 正確控制窯皮的厚度

預分解窯內火焰的溫度可以達到1 700 ℃及以上，如果沒有窯皮的保護，堿性磚極易因磚內溫差應力大于結構強度而發(fā)生炸裂和剝落。窯皮的導熱系數(shù)為1.63 W/ (m﹒k)，堿性磚的導熱系數(shù)為2.67～2.97 W/(m﹒k)，如果能保持厚度200 m m左右的窯皮，堿性磚的熱面溫度可降低到600～700 ℃，熱面層的膨脹率只有0.6%～0.7%；如果沒有窯皮保護，堿性磚熱面層的膨脹率可達1.5%及以上，磚內溫差壓力達到60～70 MPa，超過了堿性磚的結構強度，導致堿性磚產(chǎn)生裂紋、炸裂，甚至隨窯皮一起剝落。如果窯皮厚度達到300 mm，盡管對堿性磚的保護作用增加，但降低了燒成帶的容積熱力強度，影響窯的產(chǎn)量、質量等生產(chǎn)指標。所以，窯皮的理想厚度應該控制在200 mm左右。

圖6 冷窯時間為20 h的降溫曲線

2.9 正確監(jiān)控窯筒體表面溫度

窯筒體表面溫度是判斷燒成帶位置、窯皮厚薄、窯內有無結圈等的重要依據(jù)。當燒成帶的筒體表面溫度降低到200 ℃時，說明燒成帶形成了長厚窯皮，甚至已經(jīng)產(chǎn)生了后結圈。當燒成帶的筒體表面溫度升高到360 ℃時，說明高溫處的窯皮已經(jīng)部分脫落，耐火磚的厚度至多有80 m m～100 m m；溫度升高到380 ℃時，表明耐火磚的厚度至多50 mm～60 mm，筒體有輕微紅的跡象；溫度升高到400 ℃及以上時，表明耐火磚已經(jīng)完全脫落，筒體已經(jīng)明顯變紅，不僅會留下永久黑疤，還會產(chǎn)生永久的凸凹變形，嚴重影響耐火磚的砌筑。因此，操作中一定要加強對筒體表面溫度的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)其升溫到360 ℃，就要及時調整火焰的高溫區(qū)，補掛已經(jīng)脫落的窯皮，防止發(fā)生掉轉紅窯事故。

2.10 正確認識提高設備運轉率的生產(chǎn)意義

設備長期安全運轉是嚴格執(zhí)行點火升溫制度和停窯冷窯制度的基礎。若回轉窯每次點火升溫后都能保證正常運行一個月、甚至幾個月的時間，那么用于點火升溫的時間和費用就會變得無足輕重；若設備運轉狀況不好，每個月都有幾次甚至十幾次的停窯，就不可能嚴格地執(zhí)行點火升溫和停車冷窯制度。因為頻繁地停窯，每次都用十幾個小時的時間來烘窯，從烘窯的時間到費用，水泥企業(yè)都承受不起。因此，事故頻繁的預分解窯，其堿性磚的使用壽命都不會太長，相反，運轉率達到90%及以上的預分解窯，其堿性磚的運轉周期都比較理想。

3 結束語

正確選用堿性磚的磚型、供貨及驗貨方式、烘窯燃料，是提高堿性磚運轉周期的基礎。生產(chǎn)中正確監(jiān)控窯筒體表面溫度，能夠有效控制燒成帶窯皮及堿性磚的厚度，正確控制預分解窯的烘窯升溫曲線及冷窯降溫曲線，防止堿性磚炸裂和剝落。本文總結的提高預分解窯堿性磚運轉周期的措施，可供水泥生產(chǎn)企業(yè)參考和借鑒。

參考資料

[1] 趙曉東.預分解窯溫度的調節(jié)與控制[J].水泥工程, 2015(1): 40-42.

[2] 趙曉東.水泥中控操作員[M].北京: 中國建材工業(yè)出版社, 2014.

2016-05-20）

TQ172.622.26;TU54

B

1008-0473(2016)05-0030-04

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.05.006

* 重慶市教育科學“十二五”規(guī)劃2015年度專項研究課題：高職院校實施現(xiàn)代學徒制的創(chuàng)新研究與實踐，課題編號：2015-ZJ-032。