- 时间：2023.10.10
随着水泥窑高温协同处置各类废弃资源技术的不断完善，水泥窑内的耐火材料承受着热应力、机械应力、热化学应力和物料磨损等一种或多种相互作用。生活垃圾及城市污染等替代燃料的使用量日渐增多，不管是通过分解炉加入到窑系统中，还是单独的容器中燃烧后废气进入窑系统中，其中的可挥发有害成分均在系统中循环富集，导致耐火材料承受的负荷越来越大。
一、耐火材料在协同处置时主要损坏的现象及原因
水泥回转窑系统的耐火材料配置主要有高铝砖、镁质砖，以及预热器内的耐碱砖、耐火浇注料等。由于耐碱砖使用区域温度较低，使用寿命长，受到的协同处置工况影响基本可忽略不计。
1、高铝砖的损坏
回转窑的冷却带、安全带、分解带及部分上过渡冷端，主要使用抗剥落高铝砖、硅莫砖、硅莫红砖及硅莫复合砖。损坏方式主要有高温侵蚀冲刷损坏，一般发生在冷却带（图1）；一种为中间断裂损坏，一般发生在安全带及部分上过渡带冷端（图2）。
图1 高温侵蚀冲刷的耐火砖
图2 安全带损坏的高铝砖
对于高温侵蚀冲刷而损坏的高铝砖，主要因工况温度变化较大，导致耐火砖未能与其所在部位的高温相适应。由于使用温度接近耐火砖的荷重软化温度，耐火砖强度急剧降低而同时又遭到熟料颗粒的冲刷，形成典型的如及我装光滑的坑洞。
常见如要钱燃烧器调节火焰太粗，或使用热值大于24.2MJ/kg的原煤而燃烧器推力设定过大，或经过技改发生较大工艺变化而没有相应更改耐火砖配置等原因造成。
对于在安全带附近的高铝砖损坏，原因主要是由于协同处置窑内带来大量碱、氯、硫等有害元素在窑内循环富集，以各种状态附着在粉尘及物料中，在耐火砖热面（与妖气和物料接触）和冷面（与窑筒体接触）有浓度梯度，以气体存在的有害成分就会通过耐火砖的开口气孔以及耐火砖之间的接触缝隙向耐火砖内部迁移。因此协同处置对设备管理要求更加严格。
2、镁质砖的损坏
镁质砖主要应用于下过渡带、烧成带以及上过渡带热端。主要品种有镁铁尖晶石砖、镁铝尖晶石砖、镁铁铝尖晶石砖以及较少使用的镁锰尖晶石砖、镁锆尖晶石砖，还有因环保问题退出水泥市场的直接结合镁铬砖等。
镁质砖与工作介质发生交互反应而失效现象是衬砖损坏的主要方式：
（1）有害成分的盐类侵蚀
碱、氯、硫等有害成分对镁质砖的渗透侵蚀与高铝砖类似，但镁质砖强度较高铝砖一般低20MPa左右，因此发生断砖几率相比高铝砖高。
（铝砖的腐蚀损坏，断头深度达80-100mm）
(2)高温液相侵蚀
协同处置的窑由于有害成分的带入，一定程度降低了生料的易烧性，同事也导致了液相产生早，并且液相含量随温度变化波动较大，再加上液相粘度低，造成熟料结粒困难。因此对于运行操作不稳定的窑而言，上过渡带热端容易发生漂移，衬砖被高温液相侵蚀后随窑框波动而剥落，而在下过渡带及烧成带这种风险相对较小。
高温液相对衬砖的侵蚀主要通过堵塞衬砖热面的气孔，同时破坏镁铁或镁铝尖晶石的晶格，导致衬砖的微观结构密实化而使衬砖丧尸机械柔韧性，在系统温度变化时衬砖密实层与基本层由于膨胀比例不一致产生内应力，当内应力超过结合强度时密实化层便会脱落。被高温熟料液相损坏的衬砖厚度较小，厚度一般不超过20mm，有别于有害成分腐蚀的损坏现象。
（高温液相侵蚀损坏的耐火砖）
二、对策
1、窑系统运行操作优化
（1）严格控制各原燃材料的质量，对协同处置材料的挥发物成分含量达到质量质量控制要求。
（2）对协同处置的物料做好均化，避免入窑时有害成分波动太大导致结皮加剧。
（3）合理控制入窑生料的细度，以80μm筛筛余12%-14%，200μm筛筛余不大于1.5%为好。
（4）控制数量的硫碱比，最好在0.8-1.2左右。
（5）稳定入窑生料及燃料的流量波动，短期标准偏差不大于2%。
（6）窑头使用高推力燃烧器，合理设置内外风，形成细短火焰，合理分布窑内热工区域。
2、窑机械方面管理优化
（1）定期/在线测量各轮带滑移量，正常运行时在12-15mm/圈为好，发现偏离及时开停冷却风机。如长期在25mm/圈以上，必须增加额外垫板。
（2）定期监控回转窑中心线偏差程度，一般控制冷态时左右偏差不超过±5mm，垂直偏差不超过±3mm。
（3）定期监控关键部位的设备壳体厚度。
（4）在经常有大/暴雨的区域，壳体上方增设防雨棚，避免热冲击。
3、耐火材料选择及施工
（1）耐火材料优先选择本身具有阻止有害气体公共特性的产品，并且选择气孔率小于15%的适用产品。
（2）耐火材料施工时针对有害气体的侵蚀注意工作面缝隙均用火泥填满，合理设置膨胀缝，合理选择膨胀缝填充材料，防止气体短路进入衬里内部。
（3）保温层选择收缩率小的产品，收缩率大的保温层不推荐单层布置。保温层安装要按每2-3㎡设置一道隔离层，防止保温层出现问题形成通缝。
