浅析《水泥回转窑用耐火材料使用规程》出台的必要性

李思源，汪海滨

浅析《水泥回转窑用耐火材料使用规程》出台的必要性

Explain The Published Necessity of

李思源，汪海滨

《水泥回转窑用耐火材料使用规程》标准已于近日通过审查，即将发布，该标准在总结我国新型干法水泥窑用耐火材料近30年实践的基础上，制定了水泥窑用耐火材料的设计、选材、施工、使用和维护规程，对推动我国水泥工业预分解窑技术和耐火材料的发展具有重要意义。

1 标准的编制过程

上世纪90年代，我国水泥预分解窑正值发展初期，当时影响新型干法水泥生产技术推广的主要因素，除了国产化的主机关键设备制造技术尚有待攻关改进外，国内耐火材料的品种、质量及工艺技术管理和窑操人员的技术掌握也是影响新型干法水泥技术优势发挥的重要原因。业内人士对新型干法窑用耐火材料的应用要求、受到哪些生产工艺条件和设备的影响、怎样的质量才算合格、窑衬的设计施工和应用方法、如何保证窑衬的正常使用寿命等都没有统一的认识，也没有相关的标准可以借鉴。为了推动新型干法水泥技术应用，尽快实现新型干法水泥生产线达产达标，原国家建材局组织一批业内专家编撰了《水泥回转窑用耐火材料使用规程》试行本，其内容主要是借鉴国外先进水泥窑用耐火材料生产商的操作手册，并结合我国当时业内的现状所编，虽算不上是标准却对我国新型干法水泥工业的技术进步起到了重要的指导作用。

进入21世纪，随着新型干法水泥技术的迅猛发展，我国预分解窑熟料产量增长了40余倍，窑的规模大幅度提高，工业废物消纳量大量增加，有害物排放限制值逐步严格。随着水泥窑用耐火材料在水泥生产过程中所承受的热、热化学、热机械应力大幅增高，对耐火材料提出了更高的要求，进而促进了我国水泥窑用耐火材料的技术进步，如今在品种、性能、使用、维护等方面已经上了一个新的台阶。为了落实水泥工业“十二五”规划，亟需根据我国水泥窑用耐火材料技术进步和水泥企业的实践经验制定一部对我国21世纪水泥工业发展提供技术支撑的《水泥回转窑用耐火材料使用规程》。下面就目前水泥窑用耐火材料与上世纪90年代的差别，阐述制定水泥回转窑用耐火材料使用标准的必要性和紧迫性。

2 标准编制的必要性和紧迫性

2.1 水泥回转窑系统用耐火材料承受的工况差别

窑的规格和产能变化：上世纪90年代开始国产最大预分解窑规格为ϕ4m×60m，2000t/d级，该窑产量现已提高至3000t/d级。国内目前最大窑规格为ϕ6m×96m，12000t/d，这意味着窑内耐火材料衬里所承受的热机械应力大幅增加。

原燃料性能变化：90年代我国水泥工业主要使用低碱、硫、氯的原料，少量使用一些低碱、硫、氯的工业废料作原料，目前，我国水泥工业大量使用含碱、硫、氯的工业废物作原燃料，相应增加了回转窑系统耐火衬里的化学应力。90年代水泥回转窑燃料主要为烟煤，挥发分一般控制在20%～30%，全硫含量低于2%。随着燃料价格大幅上涨，水泥工业大量使用挥发分低于10%、含硫量约3%的燃料，在生产过程中易产生火焰集中及碱硫循环，对耐火材料提出较高的抗热化学需求。

熟料质量变化：从2000年开始，我国熟料检测标准与国际接轨，熟料煅烧温度从90年代平均低于1360℃提高至1400℃左右，熟料煅烧温度的提高，必然带来熟料强度的增长。十二五期间，随着水泥标号的进一步提高，熟料质量须进一步提高，熟料煅烧温度近期可能接近工业化国家的水平。

2.2 耐火材料品种差别

90年代初期，大中型预分解窑使用的碱性砖几乎全部进口，主要为镁铬砖和无铬的镁铝尖晶石砖。镁铬砖的铬含量较高，尖晶石砖只能满足当时的工况条件，产品性能较低。发展至今，一些国产镁铬砖的含铬量有一定程度的下降，镁铝尖晶石的抗热化学侵蚀及性能稳定性均有大幅提高。

90年代初期开始推广使用特种高铝质抗剥落砖，现在这类砖和硅莫系列砖正在大量应用，部分性能优良的衬砖已用于回转窑内碱性砖使用部位，大幅降低了筒体表面温度。

90年初期开始应用性能优良的低水泥耐火浇注料、硅酸钙板，而目前满足不同工况的不同品种的低水泥耐火浇注料及硅酸钙板已广泛应用于水泥回转窑系统装备上。

2.3 衬里结构的差别

90年代初期，水泥回转窑系统耐火衬里主要为耐火砖结构，约占总量的85%以上，随着低水泥耐火浇注料的推广应用，耐火砖结构已降至50%以下。耐火砖外形尺寸精度大为提高，衬里结构托砖板间距从＜2m提升至3m，托砖板与托砖已发展为密闭结构。耐火浇注料锚固钉从单一Y型发展为各种型式，材料已从单一金属发展为金属和非金属。

90年代初期，硅酸钙板等隔热材料正待推广，衬里厚度一般超过300mm（高温部位400mm），单位熟料衬里重量＞1t耐火材料/t/d，单位熟料筒体散热损失一般为≈418kJ/kg。目前衬里厚度一般为230mm，单位熟料衬里重量0.6～0.75t耐火材料/t/d，单位熟料筒体散热损失≈209kJ/kg。

2.4 耐火材料施工的差别

90年代初期，国产装备最大规模2000t/d级生产线，回转窑直径为4m。衬里主要为耐火砖结构。耐火浇注料搅拌为小型装备，现场施工装备较为简单，以人工施工为主。

目前，国产装备如5000t/d级生产线，回转窑直径5m，预热器直径＜7m，衬里为耐火砖、耐火混凝土复合结构，耐火材料约3000t；而10000t/d级回转窑直径6m，预热器直径为9.6m，耐火材料约需5000t，现场必须配置大型装备，如大型砌砖机、耐火混凝土搅拌机、喷涂机械等。施工条件的变化，必然带来施工标准的变化。

2.5 耐火材料使用和维护的差别

90年代初，耐火材料的使用周期短，更换周期一般低于6个月，平均吨熟料砖耗超过1000kg，技术先进的大型预分解窑砖耗一般＞650g/t熟料。进入21世纪，我国大中型预分解窑投入生产的数量超过千台，一些大型水泥生产企业在耐火材料的使用与维护方面积累了丰富的经验，大型预分解窑的砖耗大幅降低，较好的约300g/t熟料，先进的低于200g/t，回转窑的检修周期超过12个月，一些生产数据接近国际先进水平。

现在，绝大多数企业已明确了耐火材料管理在企业中的重要性。重视生料、熟料的成分与细度，燃烧器的正确使用,回转窑系统耐火材料的升温与冷却控制,检修、停窑的控制,运行中耐火材料的监控与窑皮的控制操作及回转窑装备运行中的控制等，形成一个完整的体系。

3 结语

综上所述，目前，我国预分解窑数量和产能均居世界首位，人们对水泥窑用耐火材料的应用已具有丰富的实践经验。回转窑系统衬里内耐火材料产品性能变化较大，其热、热化学、热机械应力均较上世纪90年代初有大幅度提高，对耐火材料材质性能，衬里设计和施工以及使用、维护有较高的技术要求。建材行业标准《水泥回转窑用耐火材料使用规程》的制定，正是顺应了这一时代的要求。这是我国首部由国家正式下达标准制定计划，有组织地编写并经国家正式审定后的水泥窑用耐火材料行业标准。《水泥回转窑用耐火材料使用规程》的出台，将规范我国水泥窑用耐火材料使用技术标准，保障水泥窑的运行质量，有利于我国水泥工业耐火材料使用效果的整体提高，为21世纪水泥窑用耐火材料的发展提供了良好的技术平台和支撑，有利于促进我国水泥工业的产业结构优化和调整，从而保证我国水泥工业的健康发展。■

TQ172.622.9

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1001-6171（2012）06-0095-02

建筑材料工业技术情报研究所，北京100024；

2012-08-07；编辑：沈颖