大型水泥企業5級內筒耐熱鋼掛片與全陶瓷掛片使用性能研究

張中國，張秀全

（冀東水泥（煙臺）有限責任公司，山東 煙臺 265500）

某大型水泥生產企業日產7 200噸熟料生產線，回轉窯規格：φ5.2m×78m，斜度：4%，三檔支撐；分解爐為在線噴騰型，規格：8.64m×42.8m；同時采用5級雙系列懸浮預熱器，正常生產運行時，回轉窯喂料量為：540t/h，1級出口負壓-4 100Pa，5級出口負壓為：-1 400Pa，fCaO為：0.8~1.5之間。

現階段各個水泥企業預熱器五級旋風筒內部安裝使用耐熱鋼掛片與全陶瓷掛片兩種形式居多，由于兩種掛片材質、規格形狀不同，生產廠家及生產批號不同，其使用壽命也不盡相同。下面我們就來通過某公司對耐熱鋼掛片與全陶瓷掛片的實際使用效果案列進行分析介紹。

1 介 紹

1.1 耐熱鋼掛片

某公司預熱器五級旋風筒內筒直徑為：4 400mm，高度：2 435mm，使用耐熱鋼掛片，材質：0cr25ni20，掛片數量135片，單重：55kg，總重7 425kg，底座45個，每個底座安裝兩個耐熱鋼螺栓，掛片安裝三圈。耐熱鋼掛片采用最新研制的S型，在高溫作用下具有較高的強度和良好的化學穩定性，同時具有整體安全性，不易出現單片脫落現象，穩定性效果較好。

在回轉窯正常生產期間，5級內筒溫度長期保持在860℃~880℃之間，溫度較高，且5級旋風筒內部的粉塵量較大。在耐熱鋼掛片長期受高溫氧化、大量粉塵的沖刷以及生料粉塵中有害成分的侵蝕（有害成分包含：硫、氯、磷、堿），導致耐熱鋼掛片厚度慢慢變薄，最終耐熱鋼掛片損壞后進行更換，據統計一般預熱器五級旋風筒耐熱鋼掛片的使用壽命為1年，其使用效果最好的也就在1年半左右。圖1為可見14個月的耐熱鋼掛片使用情況。

圖1 耐熱鋼掛片使用情況

從圖1中可以明顯看出，5級旋風筒內筒耐熱鋼掛片使用到了后期時，掛片之間出現了較大的空隙，且掛片整體性較薄，為了降低維修成本，增加耐熱鋼掛片的使用時間，只能采取使用耐熱鋼板將掛片間隙較大處進行補焊。該種方法雖然能夠在短時間內延長掛片使用壽命，同時也會存在較大的安全生產風險，一旦掛片損壞出現脫落現象，且維修困難、處理時間較長、維修難度較大等，對水泥生產企業具有較大的利益破壞。

1.2 全陶瓷掛片

現如今該公司預熱器5級內筒掛片由耐熱鋼掛片更換使用為全陶瓷掛片，內筒直徑4 400mm，高2 435mm，掛片數量：172片，掛片單重14.7kg，總重：2 530kg。底座43個，每個底座上部安裝一根固定耐熱鋼螺栓。全陶瓷掛片具有以下優點：耐高溫、耐腐蝕、高耐磨、高強度、高硬度、易脆性、導熱系數大以及良好的抗氧化性能等性能。

經過幾年的全陶瓷掛片的使用效果來看，雖然使用初期全陶瓷掛片出現過不同程度的損壞，且損壞幾率較大，但是在損壞后，沒有出現過任何一次堵預熱器現象，保證了水泥生產系統安全穩定的運轉。從全陶瓷掛片損壞的情況為軸心，進行摸索與研究，同時邀請陶瓷掛片生產廠家，我們改進陶瓷掛片的生產加工、以及水泥生產系統的優化，將問題逐個解決，最終全陶瓷掛片在預熱器5級內筒使用效果完好。

為保證全陶瓷掛片的使用壽命，我們要做到幾點。

（1）在回轉窯大修期間，做好預熱器各級耐火材料的施工質量，尤其是錨固件焊接必須保證滿焊，澆注料的加水量要嚴格按照生產廠家的技術人員要求施工，防止出現正常生產期間，耐火材料大塊脫落現象，脫落的大塊澆注料會砸壞全陶瓷掛片。

（2）在預熱器做投球實驗時，禁止使用大塊耐火磚投球，防止出現大塊耐火磚將全陶瓷掛片砸壞情況。要正確使用合理的投球試驗品，如：橡皮球等。

圖3 全陶瓷掛片

（3）穩定回轉窯系統操作，在回轉窯升溫、正常生產、停窯期間，嚴禁出現系統溫度大幅度增長或降低情況，系統溫度要緩慢增長或緩慢降低，由于5級旋風筒內部溫度較其他旋風筒溫度較高，且出現異常時溫度變化幅度較大，所以操作人員必須要嚴格控制回轉窯系統穩定運行。

圖2為使用34個月的全陶瓷掛片。

從圖2可以明顯看出全陶瓷掛片的整體性較好，沒有出現個別掛片損壞情況，保證了全陶瓷掛片的使用壽命、提高生產效率，降低生產維修費用，同時具備較高的安全穩定性。

2 性能、價格對比

預熱器5級旋風筒安裝的耐熱鋼掛片與全陶瓷掛片在使用性能上不同，且購買價格，后期維護，回收率也不盡相同，具體見表1。

表1 性價對比

對比數據分析如下：

（1）從上表購買價格上來看全陶瓷掛片比耐熱鋼掛片較貴，多出來費用約：2.45萬元。

（2）從上表使用壽命上來看，全陶瓷掛片比耐熱鋼掛片使用周期較長，耐熱鋼掛片最久能使用18個月，而全陶瓷掛片最久能使用42個月（且在此期間不發生任何成本），多出來時間約：24個月。

同時自安裝全陶瓷掛片后，如出現全陶瓷掛片損壞情況（無論損壞大小），發現立即通知材料廠家進行更換，且備件費、維修費、汽車運費均為廠家提供，保質時間為3年整。在3年保質期過后，全陶瓷掛片損壞后，不用全部更換，只需要將部分損壞進行更換，更換價格為每平米11 400元。

（3）更換下來損壞的全陶瓷掛片是沒有任何回收價值的，但是耐熱鋼掛片卻能賣一個好的價格，更換下來的耐熱鋼掛片每套可以賣4萬元左右。

（4）耐熱鋼掛片的安裝是需要花費2萬元的安裝費，該部分費用生產廠家不進行提供。但是全陶瓷掛片的安裝是免費的，生產廠家自帶安裝人員，負責整套掛片的安裝、施工、驗收等工作，保證質量合格。

（5）同時由于耐熱鋼掛片的單片重量較重（單片55kg），影響其安裝進度，真正是費時又費力。但是全陶瓷掛片的單片重量較輕（單片14.7kg），不影響其安裝進度，降低施工人員的勞動強度，全陶瓷掛片比耐熱鋼掛片總體的安裝進度約塊一半左右。

從企業的經濟效益點出發，雖然耐熱鋼掛片的初期投資較低，損壞后的耐熱鋼掛片還有回收價值，但是耐熱鋼掛片存在一個致命的缺點就是其使用時間太短了。而全陶瓷掛片的使用時間較長，比耐熱鋼掛片使用時間長1倍以上，綜合成本效果來看還是全陶瓷掛片對企業經濟效益、安全運轉更好些。

3 生產安全性對比

預熱器五級旋風筒內部溫度較高，耐熱鋼掛片在使用后期時，由于其本身質量變薄，掛片之間（左右）的間隙變大，掛片上下連接口變薄，都會造成耐熱鋼掛片脫落的事故。且出現事故幾率較大，一旦出現因耐熱鋼掛片脫落堵塞預熱器旋風筒椎體時，該事故的清理工作相當之大，處理時間長、維修困難、處理時人員安全性系數較低，同時嚴重影響生產的正常穩定運行，降低回轉熟料產量、增加煤耗、電耗，使熟料成本增加。

全陶瓷掛片無論是初期安裝，還是在后期的使用過程中，都不會出現因全陶瓷掛片損壞脫落而堵塞預熱器旋風筒椎體的事故。當全陶瓷掛片個別掛片脫落時，由于掛片本身強度高、脆性大、高度落差大等原因，會將脫落的陶瓷掛片摔的粉碎，不會影響預熱器堵塞事故的發生。

4 總 結

大型水泥企業5級內筒耐熱鋼掛片與全陶瓷掛片的使用性能對比來看，全陶瓷掛片比耐熱鋼掛片更加適合應用于5級旋風筒內部。由于預熱器5級旋風筒內部工作條件苛刻，溫度變化、粉塵濃度波動較大，導致耐熱鋼掛片的使用壽命大大降低，反之全陶瓷掛片卻能夠良好的適應這種復雜工況。無論是經濟效益、成本分析、都真正意義上讓企業實現了降本增效、且設備長期安全有效運轉。