淺析《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》出臺的必要性

李思源，汪海濱

淺析《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》出臺的必要性

Explain The Published Necessity of

李思源，汪海濱

《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)已于近日通過審查，即將發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)在總結(jié)我國新型干法水泥窯用耐火材料近30年實踐的基礎(chǔ)上，制定了水泥窯用耐火材料的設(shè)計、選材、施工、使用和維護規(guī)程，對推動我國水泥工業(yè)預(yù)分解窯技術(shù)和耐火材料的發(fā)展具有重要意義。

1 標(biāo)準(zhǔn)的編制過程

上世紀(jì)90年代，我國水泥預(yù)分解窯正值發(fā)展初期，當(dāng)時影響新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)推廣的主要因素，除了國產(chǎn)化的主機關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)尚有待攻關(guān)改進外，國內(nèi)耐火材料的品種、質(zhì)量及工藝技術(shù)管理和窯操人員的技術(shù)掌握也是影響新型干法水泥技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮的重要原因。業(yè)內(nèi)人士對新型干法窯用耐火材料的應(yīng)用要求、受到哪些生產(chǎn)工藝條件和設(shè)備的影響、怎樣的質(zhì)量才算合格、窯襯的設(shè)計施工和應(yīng)用方法、如何保證窯襯的正常使用壽命等都沒有統(tǒng)一的認(rèn)識，也沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒。為了推動新型干法水泥技術(shù)應(yīng)用，盡快實現(xiàn)新型干法水泥生產(chǎn)線達產(chǎn)達標(biāo)，原國家建材局組織一批業(yè)內(nèi)專家編撰了《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》試行本，其內(nèi)容主要是借鑒國外先進水泥窯用耐火材料生產(chǎn)商的操作手冊，并結(jié)合我國當(dāng)時業(yè)內(nèi)的現(xiàn)狀所編，雖算不上是標(biāo)準(zhǔn)卻對我國新型干法水泥工業(yè)的技術(shù)進步起到了重要的指導(dǎo)作用。

進入21世紀(jì)，隨著新型干法水泥技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國預(yù)分解窯熟料產(chǎn)量增長了40余倍，窯的規(guī)模大幅度提高，工業(yè)廢物消納量大量增加，有害物排放限制值逐步嚴(yán)格。隨著水泥窯用耐火材料在水泥生產(chǎn)過程中所承受的熱、熱化學(xué)、熱機械應(yīng)力大幅增高，對耐火材料提出了更高的要求，進而促進了我國水泥窯用耐火材料的技術(shù)進步，如今在品種、性能、使用、維護等方面已經(jīng)上了一個新的臺階。為了落實水泥工業(yè)“十二五”規(guī)劃，亟需根據(jù)我國水泥窯用耐火材料技術(shù)進步和水泥企業(yè)的實踐經(jīng)驗制定一部對我國21世紀(jì)水泥工業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐的《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》。下面就目前水泥窯用耐火材料與上世紀(jì)90年代的差別，闡述制定水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用標(biāo)準(zhǔn)的必要性和緊迫性。

2 標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性和緊迫性

2.1 水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)用耐火材料承受的工況差別

窯的規(guī)格和產(chǎn)能變化：上世紀(jì)90年代開始國產(chǎn)最大預(yù)分解窯規(guī)格為?4m×60m，2000t/d級，該窯產(chǎn)量現(xiàn)已提高至3000t/d級。國內(nèi)目前最大窯規(guī)格為?6m×96m，12000t/d，這意味著窯內(nèi)耐火材料襯里所承受的熱機械應(yīng)力大幅增加。

原燃料性能變化：90年代我國水泥工業(yè)主要使用低堿、硫、氯的原料，少量使用一些低堿、硫、氯的工業(yè)廢料作原料，目前，我國水泥工業(yè)大量使用含堿、硫、氯的工業(yè)廢物作原燃料，相應(yīng)增加了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耐火襯里的化學(xué)應(yīng)力。90年代水泥回轉(zhuǎn)窯燃料主要為煙煤，揮發(fā)分一般控制在20%～30%，全硫含量低于2%。隨著燃料價格大幅上漲，水泥工業(yè)大量使用揮發(fā)分低于10%、含硫量約3%的燃料，在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生火焰集中及堿硫循環(huán)，對耐火材料提出較高的抗熱化學(xué)需求。

熟料質(zhì)量變化：從2000年開始，我國熟料檢測標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌，熟料煅燒溫度從90年代平均低于1360℃提高至1400℃左右，熟料煅燒溫度的提高，必然帶來熟料強度的增長。十二五期間，隨著水泥標(biāo)號的進一步提高，熟料質(zhì)量須進一步提高，熟料煅燒溫度近期可能接近工業(yè)化國家的水平。

2.2 耐火材料品種差別

90年代初期，大中型預(yù)分解窯使用的堿性磚幾乎全部進口，主要為鎂鉻磚和無鉻的鎂鋁尖晶石磚。鎂鉻磚的鉻含量較高，尖晶石磚只能滿足當(dāng)時的工況條件，產(chǎn)品性能較低。發(fā)展至今，一些國產(chǎn)鎂鉻磚的含鉻量有一定程度的下降，鎂鋁尖晶石的抗熱化學(xué)侵蝕及性能穩(wěn)定性均有大幅提高。

90年代初期開始推廣使用特種高鋁質(zhì)抗剝落磚，現(xiàn)在這類磚和硅莫系列磚正在大量應(yīng)用，部分性能優(yōu)良的襯磚已用于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堿性磚使用部位，大幅降低了筒體表面溫度。

90年初期開始應(yīng)用性能優(yōu)良的低水泥耐火澆注料、硅酸鈣板，而目前滿足不同工況的不同品種的低水泥耐火澆注料及硅酸鈣板已廣泛應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)裝備上。

2.3 襯里結(jié)構(gòu)的差別

90年代初期，水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耐火襯里主要為耐火磚結(jié)構(gòu)，約占總量的85%以上，隨著低水泥耐火澆注料的推廣應(yīng)用，耐火磚結(jié)構(gòu)已降至50%以下。耐火磚外形尺寸精度大為提高，襯里結(jié)構(gòu)托磚板間距從＜2m提升至3m，托磚板與托磚已發(fā)展為密閉結(jié)構(gòu)。耐火澆注料錨固釘從單一Y型發(fā)展為各種型式，材料已從單一金屬發(fā)展為金屬和非金屬。

90年代初期，硅酸鈣板等隔熱材料正待推廣，襯里厚度一般超過300mm（高溫部位400mm），單位熟料襯里重量＞1t耐火材料/t/d，單位熟料筒體散熱損失一般為≈418kJ/kg。目前襯里厚度一般為230mm，單位熟料襯里重量0.6～0.75t耐火材料/t/d，單位熟料筒體散熱損失≈209kJ/kg。

2.4 耐火材料施工的差別

90年代初期，國產(chǎn)裝備最大規(guī)模2000t/d級生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯直徑為4m。襯里主要為耐火磚結(jié)構(gòu)。耐火澆注料攪拌為小型裝備，現(xiàn)場施工裝備較為簡單，以人工施工為主。

目前，國產(chǎn)裝備如5000t/d級生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯直徑5m，預(yù)熱器直徑＜7m，襯里為耐火磚、耐火混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，耐火材料約3000t；而10000t/d級回轉(zhuǎn)窯直徑6m，預(yù)熱器直徑為9.6m，耐火材料約需5000t，現(xiàn)場必須配置大型裝備，如大型砌磚機、耐火混凝土攪拌機、噴涂機械等。施工條件的變化，必然帶來施工標(biāo)準(zhǔn)的變化。

2.5 耐火材料使用和維護的差別

90年代初，耐火材料的使用周期短，更換周期一般低于6個月，平均噸熟料磚耗超過1000kg，技術(shù)先進的大型預(yù)分解窯磚耗一般＞650g/t熟料。進入21世紀(jì)，我國大中型預(yù)分解窯投入生產(chǎn)的數(shù)量超過千臺，一些大型水泥生產(chǎn)企業(yè)在耐火材料的使用與維護方面積累了豐富的經(jīng)驗，大型預(yù)分解窯的磚耗大幅降低，較好的約300g/t熟料，先進的低于200g/t，回轉(zhuǎn)窯的檢修周期超過12個月，一些生產(chǎn)數(shù)據(jù)接近國際先進水平。

現(xiàn)在，絕大多數(shù)企業(yè)已明確了耐火材料管理在企業(yè)中的重要性。重視生料、熟料的成分與細(xì)度，燃燒器的正確使用,回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耐火材料的升溫與冷卻控制,檢修、停窯的控制,運行中耐火材料的監(jiān)控與窯皮的控制操作及回轉(zhuǎn)窯裝備運行中的控制等，形成一個完整的體系。

3 結(jié)語

綜上所述，目前，我國預(yù)分解窯數(shù)量和產(chǎn)能均居世界首位，人們對水泥窯用耐火材料的應(yīng)用已具有豐富的實踐經(jīng)驗。回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)襯里內(nèi)耐火材料產(chǎn)品性能變化較大，其熱、熱化學(xué)、熱機械應(yīng)力均較上世紀(jì)90年代初有大幅度提高，對耐火材料材質(zhì)性能，襯里設(shè)計和施工以及使用、維護有較高的技術(shù)要求。建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》的制定，正是順應(yīng)了這一時代的要求。這是我國首部由國家正式下達標(biāo)準(zhǔn)制定計劃，有組織地編寫并經(jīng)國家正式審定后的水泥窯用耐火材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》的出臺，將規(guī)范我國水泥窯用耐火材料使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保障水泥窯的運行質(zhì)量，有利于我國水泥工業(yè)耐火材料使用效果的整體提高，為21世紀(jì)水泥窯用耐火材料的發(fā)展提供了良好的技術(shù)平臺和支撐，有利于促進我國水泥工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)整，從而保證我國水泥工業(yè)的健康發(fā)展。■

TQ172.622.9

A

1001-6171（2012）06-0095-02

建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所，北京100024；

2012-08-07；編輯：沈穎