水泥回轉窯用C型系列耐火磚的開發應用（下）

陳友德，張豪 ，徐金福，楊忠德，賈元平

（上接第五期）

4 耐火磚的發展趨勢

耐火磚是配置在水泥窯上的，必須滿足水泥窯的生產、技術發展趨勢的需求。從國際上的磚型系列發展來看，上世紀60年代預熱器窯為防止堿侵蝕窯尾，大量使用容重2.0kg/dm3的耐堿磚，而大型濕法窯大量使用（1.6～1.7）kg/dm3的隔熱磚，采用VDZ A型系列磚的重量是合適的，而進入80年代，預分解窯逐步取代了預熱器窯，窯尾堿硫循環增加，耐堿磚的容重相應增大至2.2kg/dm3以上，VDZ A型磚容積和磚重過大，而被容積小且磚體砌筑牢固的ISO逐步取代。

VDZ B型磚是上世紀60年代出現的，當時預熱器的主要窯徑在?4.0m以內，其錐角是能滿足需求的。隨著預分解窯技術的進步，目前我國水泥窯規格大多在?4.0m～4.8m，錐角難于滿足現有技術發展。ISO是上世紀80年代出現的，窯內主要使用的是2.2～2.3kg/dm3的粘土質襯磚。近年來，由于生態化水泥發展需求，窯內出現耐高溫的低導熱耐火磚，另外隨著原料貧化和煅燒工業廢棄物的需求，窯內大量使用（2.4～2.7）kg/dm3的硅鋁質襯磚，采用ISO磚型顯得過重，難以滿足砌筑需求。上述兩種磚型現有的缺陷主要是隨著水泥工業預分解窯技術的進步而出現的。C系列磚的錐角和容積緩和了當前我國水泥生產過程中VDZ B型磚錐角偏小、掉磚紅窯以及ISO磚用于鋁硅質耐火磚容重偏大的缺陷，同時具有VDZ B型的等中間值、等容積、等重量和ISO的∏值優點，磚型合理，完善，結合我國國情，滿足了預分解窯技術進步對耐火磚型的需求，在未來若干年內，必然得以發展。

5 C型系列磚的使用特點

C型系列磚容積僅比VDZ B型磚大約10%，現有制磚壓機均可進行生產。

6 C系列耐火磚的生產試用及驗證

回轉窯內耐火磚磚型試用難度較大，5 000t/d級大型窯一旦出現掉磚紅窯，會損失約數萬噸熟料。一般企業是不愿意試用的，只有在充分認識到C系列磚型特性及小批量試用成功的基礎上，才會進行試用。情況如下：

6.1 制造倉儲

C系列磚中的堿性磚分別由奧鎂、海螺耐火磚公司供貨，硅莫磚由魯中、興達供貨，制造情況如下：

堿性磚、非堿性磚的尺寸一致，可使用同一模具，相應節約生產成本。

磚型簡化，方便了備貨，庫存將進一步減少。

6.2 施工階段

6.2.1 施工和驗收

C系列磚經LY公司30余條窯，海螺3條窯的現場施工，總體情況如下：

按水泥回轉窯耐火磚施工規范進行施工和驗收，二種不同尺寸的C系列磚均能進行砌筑，且完成驗收，施工質量較好。

6.2.2 磚型數量配比

磚型設計盡量考慮施工時，形成有規則的比例，以利于砌筑，但實際上很難辦到。其原因是，窯在運行過程和生產過程中，窯筒體受熱、熱機械、熱化學的應力，窯的橢圓度發生變化，或受化學侵蝕而直徑變大，因而實際情況是變化的，再加上磚的尺寸及砌筑方式的不同，砌筑時窯內每一環的配比都可能變化。二種磚的理論配比和實際配比是不等的，現場也得到充分驗證。

海螺英德的?4.8m×72m窯，按海螺C系列磚尺寸堿性磚理論配比為C322：C622=62：120（此數據為海螺資料，施工小結未提），實際情況為在距窯口15～22.2m 處，C322：C622=54：128，而距窯25～34m處，C322：C622=52：128。

6.2.3 鎖磚和鋼板數量

窯內每環磚砌筑時，需用鎖磚和鋼板來固定。其數量與筒體橢圓度變化、筒體腐蝕、耐火磚形狀等變數有關，因而每一環磚的鎖磚數量和鋼板數量不盡相同。C型磚砌筑時，使用的鎖磚和鋼板與同一窯內使用VDZ、ISO型磚所使用的鎖磚和鋼板相比，均有較大程度降低，情況如下。

開州?4m×60m窯C型磚共砌筑115環，鎖磚平均使用3.6塊（用VDZ B型系列鎖磚，不配套），其中6環沒有使用鎖磚，鋼板平均使用1.70塊（6環沒有使用鋼板）。在距窯口24.8～34.4m用VDZ B磚，平均鎖磚3.2塊，鋼板2塊。

南特?4.8m×72m窯165環C系列磚，其中每環平均使用鎖磚2.28塊，有17環未使用鎖磚，平均使用鋼板1.88塊，不超過1塊的有55環，35.0～40.0m使用VDZ B磚，縫磚平均使用3塊。鋼板為2.9塊。

紅獅?5.2m×72m窯，2.0～7.80m使用C系列磚29環，每環平均2.38塊，鋼板1.90塊，有6環沒有使用鎖磚，9環磚僅用1塊鋼板。

6.2.4 施工進度

窯內耐火磚砌筑時，耗用時間較多的是鎖磚和鋼板，LY公司經30余條窯的體會是，鎖磚和鋼板數量減少，加快進度約10%以上，工人普遍反映，在完成同一任務時，每塊磚的重量較合適，勞動強度有所下降，受到肯定。

6.3 運行階段

6.3.1 LY公司情況

LY公司在完成砌筑任務后，會撤出現場，因而難于全面掌握運行情況，但從30余條窯運行情況來看，使用C系列磚的運行周期均達到VDZ和ISO運行的計劃使用周期，也沒有出現運行過程中筒體溫度急劇變化引起的掉磚紅窯的事故。計劃停窯檢查和維修時，耐火磚的磨蝕情況與運行周期均與VDZ、ISO耐火磚接近。

6.3.2 海螺公司情況

海螺集團的英德和蕪湖，三臺?4.8m×72m窯在窯內不同部位使用C系列磚，均有詳細的使用總結和運行紀錄，均達到計劃運行周期。限于篇幅，將英德運行情況介紹如下：

2017年2月在B線窯15～22.2m處使用了海螺暹羅MI-C型磚；2017年4月在C線窯25～34m、40.4～47.8m處分別使用了海螺暹羅MS4T-C型磚和淄博魯中DDR50-C型硅莫紅磚。

B線于2017年2月25日投料，正常運行時15～22.2m燒成帶溫度正常，筒體溫度基本在310°C左右；2017年7月7日B線檢修，對窯內耐火磚進行檢查，耐火磚厚度在180～190mm,與B型磚磚厚相比，區別不大，B線窯8月6日投料后至今，此部位筒體溫度基本在300°C左右，無異常情況；2018年1月15日B線窯計劃檢修時，對窯內耐火磚進行檢查，此部位耐火磚厚度在160～180mm,與B型磚磚厚相比，區別不大，2月11日投料，此部位筒體溫度基本在300°C左右，無異常情況；2018年10月10日B線窯計劃檢修時，對窯內耐火磚進行檢查，此部位耐火磚厚度在160～180mm,與B型磚磚厚相比，區別不大，B線窯于10月15日投料，此部位筒體溫度基本在310°C左右，無異常情況；至目前為止，該部位海螺暹羅MI-C型磚使用周期已達19個月。

C線窯25～34m使用MS4T-C型磚，2017年4月份檢修結束后，于2017年4月14日投料,正常運行時，此部位耐火磚溫度在360°～370°C左右，與前期使用MS4T-B型磚相比，溫度無明顯變化。40.4～47.8m使用淄博魯中DDR50-C型硅莫紅磚，開窯運行后筒體溫度穩定，筒體表面溫度在200～240°C。英德海螺B、C線窯筒體溫度掃描圖見圖2。

6.3.3 總體運行情況

C系列磚在30余臺窯不同部位使用過程中沒有出現人們擔心的技術問題，即：

C系列磚較VDZ B系列磚厚，每環磚的磚縫少，沒有出現人們擔心的磚受擠壓變形和擠碎事故，較ISO系列磚薄，磚縫多，也未出現抽簽等事故。實踐還證實，窯內同一材質采用不同標準的耐火磚，在窯內所承受的熱、熱化學、熱機械應力相似，沒有多大變化。多條試驗的回轉窯運行均正常，沒有出現大的生產波動，筒溫正常。三種不同磚型的窯運行工況無大的差別，都能滿足預定的生產運行周期。

6.4 使用結論

30條窯試用不同尺寸、不同錐角的C系列耐火磚均取得成功，C系列磚的標準是在大量使用VDZ B、ISO系列磚的基礎上，結合國內生產實踐，通過創新制定的，完全適用現有水泥窯內耐火磚的施工規范。三種磚體高度和長度均相等，砌筑時可相互搭配，既可整體砌筑，又能小面積修補，適用性強，生產運行沒有出現擔心的抽簽、擠壓變形、擠碎、掉磚紅窯等事故，窯內三種不同磚型所承受的熱、熱化學、熱機械應力相似，生產運行沒有出現大的波動，運行工況無大的差別，都能滿足預定的生產運行周期，完全達到驗證目標值的要求。在預分解窯上大量推廣應用條件成熟，經統一系列磚型尺寸和錐角，進一步完善后，可向有關部門申報C系列耐火磚行業標準。

圖2 英德海螺B、C線窯筒體溫度掃描圖

7 C系列磚使用的經濟效益

預分解窯生產過程中，磚體損壞與襯磚質量、砌筑牢固、更與煅燒工況有關，也與襯磚所承受的熱、熱化學、熱機械應力有關，還與筒體形變產生的機械應力有關，在一臺窯上進行試驗，很難得出經濟效果，甚至多臺也難判斷效益，必須大量使用才能得出結果。預分解窯耐火磚檢修情況大致如下。預分解窯在長期運行中，通常燒成帶、過渡帶使用的堿性磚大修更換時間，好的企業大致是一年一次，特種高鋁質襯磚則二年一次。雖然C型磚在單磚砌筑上看不出效益，但在使用數千甚至上萬塊磚的一臺窯上，每年施工節省的時間以及窯運轉后減少掉磚紅窯，則能顯示出較好的效果。在全國所有的預分解窯上推廣應用，總體經濟和環保效益相當可觀，且年年都有，使用愈成熟，效益愈多，保守估算的整體效益大致如下。

（1）提高砌筑效益，平均每臺窯節省人工費0.2萬元，全國每年節省費用約300～350萬元。

（2）窯的砌筑速度加快，平均每臺窯年減少砌筑時間約8～12h，年增加熟料產量約130～195萬噸/年。每噸熟料磨制成水泥的利潤平均按80元估算，為10 400～15 600萬元/年。

（3）減少掉磚紅窯事故，全國年減少10～20次，則減少25～50萬噸熟料損失，相應減少2 000～4 000萬元/年的損失。

（4）有利于窯正常穩定運行，熟料熱耗平均降低1×4.18kJ/kg熟料是可能的，按我國年產熟料13億噸計算，年節約煤粉18.6萬噸，約5 000萬元，減少CO2排放約45萬噸/年。

（5）施工中鎖磚鋼板使用量將減少，鎖磚鋼板每環價格按10元計，全國的回轉窯一年將節省約400萬元。

8 推廣應用

C系列磚在工業試驗的近40條窯上已使用耐火磚約8 000t，按噸熟料約0.6kg耐火磚估算，相當于生產水泥熟料約1250萬噸。

由于C系列耐火磚尚未制定標準，很難推廣應用，若標準發布，現有生產裝備只需改變模具。火磚砌筑和驗收規范均能使用現行條令，將快速推廣應用。

海螺和LY的筑爐公司目前的年砌磚量所生產的水泥熟料產能約2.5億噸，約占全國熟料產量的20%，若其他砌爐公司介入，則產能將更大，不存在推廣應用的困難。

9 結束語

C系列耐火磚磚型的簡化，有利于耐火磚制造和砌筑裝備的技術進步以及人工智能技術的應用，推廣使用對企業和行業必將帶來良好的經濟效益。

C系列耐火磚的推廣應用，必將進一步促進我國水泥窯耐火磚生產企業裝備技術優化提高，促進耐火材料企業的技術進步。

C系列耐火磚磚型標準滿足我國預分解窯的技術進展，且優于現有的國際標準，我國水泥工業預分解窯產量和使用的耐火材料數量不僅高居世界首位，而且技術快速發展，加快了我國水泥生產技術由大變強的進程。