- 時間：2023.10.10
? ? ? ?隨著水泥窯高溫協同處置各類廢棄資源技術的不斷完善，水泥窯內的耐火材料承受著熱應力、機械應力、熱化學應力和物料磨損等一種或多種相互作用。生活垃圾及城市污染等替代燃料的使用量日漸增多，不管是通過分解爐加入到窯系統中，還是單獨的容器中燃燒后廢氣進入窯系統中，其中的可揮發有害成分均在系統中循環富集，導致耐火材料承受的負荷越來越大。
一、耐火材料在協同處置時主要損壞的現象及原因
? ? ? ?水泥回轉窯系統的耐火材料配置主要有高鋁磚、鎂質磚，以及預熱器內的耐堿磚、耐火澆注料等。由于耐堿磚使用區域溫度較低，使用壽命長，受到的協同處置工況影響基本可忽略不計。
1、高鋁磚的損壞
? ? ? ?回轉窯的冷卻帶、安全帶、分解帶及部分上過渡冷端，主要使用抗剝落高鋁磚、硅莫磚、硅莫紅磚及硅莫復合磚。損壞方式主要有高溫侵蝕沖刷損壞，一般發生在冷卻帶（圖1）；一種為中間斷裂損壞，一般發生在安全帶及部分上過渡帶冷端（圖2）。
圖1 高溫侵蝕沖刷的耐火磚
圖2 安全帶損壞的高鋁磚
? ? ? ?對于高溫侵蝕沖刷而損壞的高鋁磚，主要因工況溫度變化較大，導致耐火磚未能與其所在部位的高溫相適應。由于使用溫度接近耐火磚的荷重軟化溫度，耐火磚強度急劇降低而同時又遭到熟料顆粒的沖刷，形成典型的如及我裝光滑的坑洞。
? ? ? ?常見如要錢燃燒器調節火焰太粗，或使用熱值大于24.2MJ/kg的原煤而燃燒器推力設定過大，或經過技改發生較大工藝變化而沒有相應更改耐火磚配置等原因造成。
? ? ? ?對于在安全帶附近的高鋁磚損壞，原因主要是由于協同處置窯內帶來大量堿、氯、硫等有害元素在窯內循環富集，以各種狀態附著在粉塵及物料中，在耐火磚熱面（與妖氣和物料接觸）和冷面（與窯筒體接觸）有濃度梯度，以氣體存在的有害成分就會通過耐火磚的開口氣孔以及耐火磚之間的接觸縫隙向耐火磚內部遷移。因此協同處置對設備管理要求更加嚴格。
2、鎂質磚的損壞
? ? ? ?鎂質磚主要應用于下過渡帶、燒成帶以及上過渡帶熱端。主要品種有鎂鐵尖晶石磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鐵鋁尖晶石磚以及較少使用的鎂錳尖晶石磚、鎂鋯尖晶石磚，還有因環保問題退出水泥市場的直接結合鎂鉻磚等。
? ? ? ?鎂質磚與工作介質發生交互反應而失效現象是襯磚損壞的主要方式：
? ? ?（1）有害成分的鹽類侵蝕
? ? ? ? 堿、氯、硫等有害成分對鎂質磚的滲透侵蝕與高鋁磚類似，但鎂質磚強度較高鋁磚一般低20MPa左右，因此發生斷磚幾率相比高鋁磚高。
（鋁磚的腐蝕損壞，斷頭深度達80-100mm）
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? ? ? ?(2)高溫液相侵蝕
? ? ? ?協同處置的窯由于有害成分的帶入，一定程度降低了生料的易燒性，同事也導致了液相產生早，并且液相含量隨溫度變化波動較大，再加上液相粘度低，造成熟料結粒困難。因此對于運行操作不穩定的窯而言，上過渡帶熱端容易發生漂移，襯磚被高溫液相侵蝕后隨窯框波動而剝落，而在下過渡帶及燒成帶這種風險相對較小。
? ? ? ?高溫液相對襯磚的侵蝕主要通過堵塞襯磚熱面的氣孔，同時破壞鎂鐵或鎂鋁尖晶石的晶格，導致襯磚的微觀結構密實化而使襯磚喪尸機械柔韌性，在系統溫度變化時襯磚密實層與基本層由于膨脹比例不一致產生內應力，當內應力超過結合強度時密實化層便會脫落。被高溫熟料液相損壞的襯磚厚度較小，厚度一般不超過20mm，有別于有害成分腐蝕的損壞現象。
（高溫液相侵蝕損壞的耐火磚）
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二、對策
1、窯系統運行操作優化
? ? ? （1）嚴格控制各原燃材料的質量，對協同處置材料的揮發物成分含量達到質量質量控制要求。
? ? ? （2）對協同處置的物料做好均化，避免入窯時有害成分波動太大導致結皮加劇。
? ? ? （3）合理控制入窯生料的細度，以80μm篩篩余12%-14%，200μm篩篩余不大于1.5%為好。
? ? ? （4）控制數量的硫堿比，最好在0.8-1.2左右。
? ? ? （5）穩定入窯生料及燃料的流量波動，短期標準偏差不大于2%。
? ? ? （6）窯頭使用高推力燃燒器，合理設置內外風，形成細短火焰，合理分布窯內熱工區域。
2、窯機械方面管理優化
? ? ?（1）定期/在線測量各輪帶滑移量，正常運行時在12-15mm/圈為好，發現偏離及時開停冷卻風機。如長期在25mm/圈以上，必須增加額外墊板。
? ? ?（2）定期監控回轉窯中心線偏差程度，一般控制冷態時左右偏差不超過±5mm，垂直偏差不超過±3mm。
? ? ?（3）定期監控關鍵部位的設備殼體厚度。
? ? ?（4）在經常有大/暴雨的區域，殼體上方增設防雨棚，避免熱沖擊。
3、耐火材料選擇及施工
? ? ?（1）耐火材料優先選擇本身具有阻止有害氣體公共特性的產品，并且選擇氣孔率小于15%的適用產品。
? ? ?（2）耐火材料施工時針對有害氣體的侵蝕注意工作面縫隙均用火泥填滿，合理設置膨脹縫，合理選擇膨脹縫填充材料，防止氣體短路進入襯里內部。
? ? ?（3）保溫層選擇收縮率小的產品，收縮率大的保溫層不推薦單層布置。保溫層安裝要按每2-3㎡設置一道隔離層，防止保溫層出現問題形成通縫。
