淺析《水泥回轉窯用耐火材料使用規程》出臺的必要性

李思源，汪海濱

淺析《水泥回轉窯用耐火材料使用規程》出臺的必要性

Explain The Published Necessity of

李思源，汪海濱

《水泥回轉窯用耐火材料使用規程》標準已于近日通過審查，即將發布，該標準在總結我國新型干法水泥窯用耐火材料近30年實踐的基礎上，制定了水泥窯用耐火材料的設計、選材、施工、使用和維護規程，對推動我國水泥工業預分解窯技術和耐火材料的發展具有重要意義。

1 標準的編制過程

上世紀90年代，我國水泥預分解窯正值發展初期，當時影響新型干法水泥生產技術推廣的主要因素，除了國產化的主機關鍵設備制造技術尚有待攻關改進外，國內耐火材料的品種、質量及工藝技術管理和窯操人員的技術掌握也是影響新型干法水泥技術優勢發揮的重要原因。業內人士對新型干法窯用耐火材料的應用要求、受到哪些生產工藝條件和設備的影響、怎樣的質量才算合格、窯襯的設計施工和應用方法、如何保證窯襯的正常使用壽命等都沒有統一的認識，也沒有相關的標準可以借鑒。為了推動新型干法水泥技術應用，盡快實現新型干法水泥生產線達產達標，原國家建材局組織一批業內專家編撰了《水泥回轉窯用耐火材料使用規程》試行本，其內容主要是借鑒國外先進水泥窯用耐火材料生產商的操作手冊，并結合我國當時業內的現狀所編，雖算不上是標準卻對我國新型干法水泥工業的技術進步起到了重要的指導作用。

進入21世紀，隨著新型干法水泥技術的迅猛發展，我國預分解窯熟料產量增長了40余倍，窯的規模大幅度提高，工業廢物消納量大量增加，有害物排放限制值逐步嚴格。隨著水泥窯用耐火材料在水泥生產過程中所承受的熱、熱化學、熱機械應力大幅增高，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進步，如今在品種、性能、使用、維護等方面已經上了一個新的臺階。為了落實水泥工業“十二五”規劃，亟需根據我國水泥窯用耐火材料技術進步和水泥企業的實踐經驗制定一部對我國21世紀水泥工業發展提供技術支撐的《水泥回轉窯用耐火材料使用規程》。下面就目前水泥窯用耐火材料與上世紀90年代的差別，闡述制定水泥回轉窯用耐火材料使用標準的必要性和緊迫性。

2 標準編制的必要性和緊迫性

2.1 水泥回轉窯系統用耐火材料承受的工況差別

窯的規格和產能變化：上世紀90年代開始國產最大預分解窯規格為?4m×60m，2000t/d級，該窯產量現已提高至3000t/d級。國內目前最大窯規格為?6m×96m，12000t/d，這意味著窯內耐火材料襯里所承受的熱機械應力大幅增加。

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

熟料質量變化：從2000年開始，我國熟料檢測標準與國際接軌，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，隨著水泥標號的進一步提高，熟料質量須進一步提高，熟料煅燒溫度近期可能接近工業化國家的水平。

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時的工況條件，產品性能較低。發展至今，一些國產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侵蝕及性能穩定性均有大幅提高。

90年代初期開始推廣使用特種高鋁質抗剝落磚，現在這類磚和硅莫系列磚正在大量應用，部分性能優良的襯磚已用于回轉窯內堿性磚使用部位，大幅降低了筒體表面溫度。

90年初期開始應用性能優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用于水泥回轉窯系統裝備上。

2.3 襯里結構的差別

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

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，國產裝備最大規模2000t/d級生產線，回轉窯直徑為4m。襯里主要為耐火磚結構。耐火澆注料攪拌為小型裝備，現場施工裝備較為簡單，以人工施工為主。

目前，國產裝備如5000t/d級生產線，回轉窯直徑5m，預熱器直徑＜7m，襯里為耐火磚、耐火混凝土復合結構，耐火材料約3000t；而10000t/d級回轉窯直徑6m，預熱器直徑為9.6m，耐火材料約需5000t，現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，必然帶來施工標準的變化。

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，技術先進的大型預分解窯磚耗一般＞650g/t熟料。進入21世紀，我國大中型預分解窯投入生產的數量超過千臺，一些大型水泥生產企業在耐火材料的使用與維護方面積累了豐富的經驗，大型預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，回轉窯的檢修周期超過12個月，一些生產數據接近國際先進水平。

現在，絕大多數企業已明確了耐火材料管理在企業中的重要性。重視生料、熟料的成分與細度，燃燒器的正確使用,回轉窯系統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控與窯皮的控制操作及回轉窯裝備運行中的控制等，形成一個完整的體系。

3 結語

綜上所述，目前，我國預分解窯數量和產能均居世界首位，人們對水泥窯用耐火材料的應用已具有豐富的實踐經驗。回轉窯系統襯里內耐火材料產品性能變化較大，其熱、熱化學、熱機械應力均較上世紀90年代初有大幅度提高，對耐火材料材質性能，襯里設計和施工以及使用、維護有較高的技術要求。建材行業標準《水泥回轉窯用耐火材料使用規程》的制定，正是順應了這一時代的要求。這是我國首部由國家正式下達標準制定計劃，有組織地編寫并經國家正式審定后的水泥窯用耐火材料行業標準。《水泥回轉窯用耐火材料使用規程》的出臺，將規范我國水泥窯用耐火材料使用技術標準，保障水泥窯的運行質量，有利于我國水泥工業耐火材料使用效果的整體提高，為21世紀水泥窯用耐火材料的發展提供了良好的技術平臺和支撐，有利于促進我國水泥工業的產業結構優化和調整，從而保證我國水泥工業的健康發展。■

TQ172.622.9

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1001-6171（2012）06-0095-02

建筑材料工業技術情報研究所，北京100024；

2012-08-07；編輯：沈穎