水泥生產(chǎn)工藝方面的中庸之道(連載五)

賈華平

（天瑞集團(tuán)水泥公司，河南汝州市 467500）

20 窯頭正壓操作僅僅是臟一點嗎

窯頭一般要求微負(fù)壓操作，但有的操作員認(rèn)為，窯頭控制在微正壓狀態(tài)，有利于穩(wěn)定火焰、穩(wěn)定二次風(fēng)溫、fCaO好控制，偶爾臟一點不算什么。

由于“生產(chǎn)緊張”或追求連續(xù)運轉(zhuǎn)，對系統(tǒng)漏風(fēng)、預(yù)熱器結(jié)皮、窯內(nèi)結(jié)圈、設(shè)備帶病運行等引起的窯內(nèi)通風(fēng)不足、窯頭正壓得不到及時處理，認(rèn)為只要少停一次窯就是合算的。

從燒成工藝來講，長時間維持正壓操作，嚴(yán)重影響到窯內(nèi)通風(fēng)，影響到煤粉燃燒，增加了還原氣氛，對窯的產(chǎn)質(zhì)量都是非常不利的，應(yīng)該及時的停窯處理，不要湊合著生產(chǎn)。

從設(shè)備管理來講，長時間維持正壓操作，由于窯頭二次風(fēng)溫度一般都在1000℃以上，甚至達(dá)到1200～1300℃，正壓時勢必造成風(fēng)冷套處在高溫氧化的氛圍中，一方面使風(fēng)冷套氧化變薄，另一方面造成風(fēng)冷套變形。

由于窯口護(hù)鐵是靠風(fēng)冷套內(nèi)的冷風(fēng)降溫的，風(fēng)冷套氧化變形后勢必造成冷風(fēng)短路，窯口護(hù)鐵得不到均勻冷卻，造成窯口護(hù)鐵和窯口筒體溫度大幅度提高，同樣處在高溫氧化氛圍中，造成護(hù)鐵的提前失效，窯口筒體變薄、喇叭口甚至裂紋。所以一定要制止窯操作人員的正壓操作。

圖1 某5000t/d線燒損嚴(yán)重的前窯口

窯頭負(fù)壓也不是越大越好，一般控制在負(fù)的50～100Pa為好。負(fù)壓靠風(fēng)機(jī)形成，過大的負(fù)壓必將增加系統(tǒng)的電耗；負(fù)壓過大還會增加窯頭冷風(fēng)的漏入，導(dǎo)致二次風(fēng)溫降低、煤耗增加；還會增加密閉堵漏的難度。

當(dāng)然，正常的負(fù)壓操作也必須搞好窯頭的密閉堵漏，特別是窯門和燃燒器周圍，現(xiàn)在有的公司已經(jīng)搞得很好了，基本做到了窯頭不見火。

圖2 某5000t/d線的燃燒器周圍密封

21 窯尾密封損壞是小事一樁嗎

窯尾密封的主要作用就是防止冷空氣進(jìn)入窯尾。有些生產(chǎn)線為了保產(chǎn)量、保運轉(zhuǎn)率，在窯尾密封損壞后不愿意停窯處理，導(dǎo)致大量冷空氣進(jìn)入，煤耗和電耗大幅度增加。

曾經(jīng)有一條5000t/d窯，由于窯尾煙室沉降，導(dǎo)致窯尾密封石墨塊全部損壞，而為了滿足市場需求，沒有及時停窯處理，導(dǎo)致當(dāng)月熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗達(dá)到140多公斤，比正常情況高了20多公斤；熟料電耗達(dá)到87度，比正常情況高了20多度。所以窯尾密封的損壞雖然沒有直接影響到窯的運行，但對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行影響很大，出現(xiàn)問題要盡快處理。

需要指出的是，就水泥生產(chǎn)來講，密閉堵漏是降低能耗的重要環(huán)節(jié)，不可能一勞永逸，是一項常抓不懈的工作，但在治理上卻要力求徹底。

還有一點，早期設(shè)計的5000t/d窯，在窯尾設(shè)有專門的冷卻風(fēng)機(jī)，其目的是對窯尾下料溜子進(jìn)行冷卻。實際上，不管我們采取什么措施，窯尾漏風(fēng)都是難以徹底避免的，窯尾溜子又是耐熱鋼材質(zhì)，完全能夠適應(yīng)窯尾的工況，不需要專門為它設(shè)置冷卻風(fēng)機(jī)。所以，后來設(shè)計的5000t/d窯，都取消了這臺風(fēng)機(jī)，事實證明沒有任何問題。

圖3 某公司5000t/d熟料線的窯尾冷卻風(fēng)機(jī)

有的公司，在停運了這臺風(fēng)機(jī)后，感覺分解爐的燃燒惡化了，分解爐供風(fēng)不足了，對取消這臺風(fēng)機(jī)提出了質(zhì)疑。實際上分解爐供風(fēng)不足與取消這臺風(fēng)機(jī)沒有直接關(guān)系，① 有可能只是一種巧合而已；② 有可能是真的受到了影響，這正好說明了這臺風(fēng)機(jī)對系統(tǒng)漏風(fēng)的影響有多大，但只要我們在用風(fēng)上作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就完全能夠解決。

22 通風(fēng)截面積足夠就不影響通風(fēng)嗎

風(fēng)速與風(fēng)路的截面積有關(guān)，在一定風(fēng)量的情況下，風(fēng)速確實只取決于通風(fēng)的截面積；但對于一定的風(fēng)機(jī)及開度，風(fēng)量還與風(fēng)路的阻力有關(guān)，阻力除與風(fēng)路的截面積有關(guān)外，還與風(fēng)路的截面形狀有很強(qiáng)的相關(guān)性；對于特定的有流場要求的工藝設(shè)施，比如預(yù)熱器和后窯口，其流場分布就直接依賴于風(fēng)路的截面形狀了，這一點不能不引起足夠的重視。

河北某公司的3000t/d窯，在2005年的一次檢修后，窯的煅燒能力急劇下降，查找了幾天也沒有找到原因。然后逐項分析這次檢修的異常變化，發(fā)現(xiàn)在分解爐的下錐體修補(bǔ)澆注料時，錐體上部的5個澆注料外凸灌入口忘了拆模板，但該外凸位于下錐體的上口，即使有外凸存在其截面積也遠(yuǎn)大于下錐體的下口，似乎不應(yīng)該對窯構(gòu)成如此大的影響。

鑒于沒有找到其他的原因，便決定先停窯解決這個問題，停窯將外凸徹底打掉后，再開窯一切都?xì)w于正常了。事后分析認(rèn)為，盡管這幾個外凸沒有影響到通風(fēng)截面積，但卻嚴(yán)重影響了分解爐內(nèi)的流場分布。

東北某公司的5000t/d窯，在2010年投產(chǎn)初期，產(chǎn)量只能加到3000t/d左右，再加料就出現(xiàn)預(yù)熱器塌料、窯內(nèi)竄料現(xiàn)象。后經(jīng)設(shè)計院等多方查找原因未果，只是發(fā)現(xiàn)窯尾煙室的后墻澆注料給打厚了，墻面距后窯口的距離由設(shè)計的1920打成了1600，減小了320mm。

難道是這個原因？盡管減小了320mm，但其通風(fēng)截面積還是遠(yuǎn)大于其上部的分解爐下縮口。大家抱著試試看的心態(tài)，停窯將多出的澆注料打掉，沒想到再開窯后一切都正常了。事后分析認(rèn)為，盡管此處不是風(fēng)路上的最小截面積，不構(gòu)成通風(fēng)的瓶頸，但其截面積的減小還是增大了通風(fēng)阻力，最終影響了分解爐下縮口的通風(fēng)。

23 窯筒體的冷卻是有利無害嗎

在運行過程中，很多生產(chǎn)線把筒體冷卻風(fēng)機(jī)全部開起來，雖然理論上窯筒體的表面溫度控制在280℃以下能保持筒體較高的強(qiáng)度，但在實際運行中，筒體表面溫度大多在300℃以上，有的甚至達(dá)到380～390℃。

個人認(rèn)為只要筒體表面溫度均勻，整體膨脹基本在設(shè)計范圍，溫度在350℃以下可不必進(jìn)行冷卻，這樣既可以節(jié)電，又可以降低煤耗。但如果筒體表面出現(xiàn)嚴(yán)重的溫度不均勻，為了防止窯筒體出現(xiàn)不均勻膨脹而影響到窯的工況、引起托輪瓦發(fā)熱，應(yīng)該吹風(fēng)進(jìn)行冷卻。

有的廠家仍然延用窯體淋水，特別是窯筒體已經(jīng)燒高后的淋水，使窯胴體的膨脹對磚膨脹量的吸納作用大為減小，增加了對磚的擠壓力，為了延長磚的使用壽命，有必要取消窯胴體淋水。實際上，窯體淋水雖然能很快的補(bǔ)掛窯皮，但這種窯皮并不結(jié)實，好掛也好掉。

圖4 某公司3000t/d預(yù)分解窯的窯體淋水系統(tǒng)

窯體吹風(fēng)也是這個道理，只不過是比淋水危害小點兒罷了。實際上，只要我們平時注意保護(hù)窯皮，并及時補(bǔ)掛窯皮，這種窯皮比通過吹風(fēng)淋水強(qiáng)掛的窯皮要好得多。

實際上，取消了吹風(fēng)淋水這個拐棍，增加了操作員平時注意補(bǔ)掛窯皮的責(zé)任，更能減少窯皮脫落造成的風(fēng)險。所以，有的公司近幾年新建的分解窯，干脆不再設(shè)置窯筒體冷卻風(fēng)機(jī)。

24 磚的厚度不低于60%就可以不換嗎

要準(zhǔn)確把握好局部挖補(bǔ)與整段更換窯襯的界限，有的公司只看磚的厚度還可以，就舍不得更換，結(jié)果導(dǎo)致剛開啟窯來就又被迫停窯換磚?，F(xiàn)在的窯規(guī)格都比較大，多停一次窯就要損失幾十萬元，勞命傷財、很不劃算。

判斷磚該不該更換的一般原則為：磚的厚度不低于原磚厚度的60%，且磚的實際使用時間不長、未受過惡劣條件的折騰、結(jié)構(gòu)未發(fā)生裂縫和排列錯亂現(xiàn)象，否則就需要進(jìn)行更換。

有的磚表面看起來還不錯，厚度也不薄，其實在內(nèi)部已發(fā)生了較大弱化、具有了過燒、斷裂、酥松、堿蝕等嚴(yán)重的缺陷，各種理化指標(biāo)已經(jīng)很低，不能再用了。下圖就是幾例：

圖5 變形損壞的窯磚

正確的判斷，不僅可以降低窯襯的消耗，縮短停窯時間，減少損失，而且可提高窯的運轉(zhuǎn)率，提高多種技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)然，這個理說起來人人都懂，但具體執(zhí)行起來，特別對于有生產(chǎn)成本、材料費用考核指標(biāo)者來講，往往是舉棋不定，舍不得花小錢而最終花了大錢。

25 耐火磚的理化指標(biāo)高就是好磚嗎

這里先講一個故事，它是真實的：和其他公司一樣，某萬噸線耐火磚的薄弱部位在窯口，損壞形式主要是被擠碎。為了解決這一難題，設(shè)計時還專門采取了冷卻帶縮徑（Ф6.2→Ф6.0）措施，企圖靠縮徑過渡段（長1.76m）來抵擋后部磚的推力。

圖6 某萬噸線的前窯口縮徑及過渡段圖

按設(shè)計，在窯的燒成帶，使用理化指標(biāo)稍低的、每噸5000多元的鎂鐵尖晶石磚，使用壽命在1年左右；在窯口冷卻帶，使用理化指標(biāo)較高的、每噸8000多元的鎂鋁尖晶石磚，但使用壽命卻只有1～2個月，一直是該窯運行的薄弱環(huán)節(jié)。分析認(rèn)為，窯口磚的損壞主要是磚的高溫抗折強(qiáng)度不夠，便對兩種磚做了高溫抗折強(qiáng)度對比檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)“理化指標(biāo)”高的鎂鋁尖晶石磚，在高溫抗折強(qiáng)度方面反而不如“理化指標(biāo)”低的鎂鐵尖晶石磚。

便于2011年元月份大修時，在窯口試用了鎂鐵尖晶石磚，到2011年11月11日窯口掉磚挖補(bǔ)，運行了將近一年。這進(jìn)一步證明了高溫抗折強(qiáng)度對窯口磚的重要性。我們的磚是在高溫狀態(tài)下使用的，為什么耐火磚廠給我們提供的“理化指標(biāo)”都是常溫指標(biāo)呢？

關(guān)于這個問題，我曾經(jīng)請教了某國際著名的耐火材料公司，給我的回答是 “我們公司非常重視這個問題，配有高溫強(qiáng)度檢測設(shè)備進(jìn)行抽查檢測”，而在我走進(jìn)該公司以后，確實看到了放在角落里的高溫強(qiáng)度檢測設(shè)備，但上面放有獎狀、飯盒、水壺等雜物，看不出有使用過的痕跡，如下圖。為了不給該公司造成不良影響，已對獎狀里顯示的公司名稱作了處理。

還有一個問題需要指出，大家可以翻翻你手頭的產(chǎn)品樣本，幾乎所有耐火材料公司，他們給出的化學(xué)成分都不外乎SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO 、CaO 、ZrO2、Cr2O3等有益成分，而沒有一個提及對窯筒體有害的成分的限量。難道真的就沒有有害成分嗎？

事實上，在有的公司的產(chǎn)品中，不但含有Cl-等有害成分，而且還很高。比如，用在水泥窯過渡帶的抗剝落磚等，為了提高其熱震穩(wěn)定性，常加入一定的ZrO2成分，ZrO2是一種成本較高的材料，這不可避免的提高了磚的生產(chǎn)成本。

由于鋯英石原料具有良好的惰性，抗玻璃和爐渣溶液的侵蝕力較強(qiáng)，所以玻璃池窯常用含鋯的耐火材料。如電熔AZS磚，含鋯量在32.5%～40.5%之間。ZrO2在玻璃溶液中的溶解度又很低，所以在玻璃池窯的廢磚中保留了較高的ZrO2成分。

據(jù)一些不可查證的內(nèi)部消息，有的公司，為了降低水泥窯過渡帶磚的生產(chǎn)成本，在制磚時加入的不是鋯英石原料，而是玻璃池窯的廢磚，而這些廢磚中往往富集有較高的Cl-等有害成分。

26 窯升溫期間的恒溫是浪費時間嗎

窯襯砌筑好后需要妥善烘烤，烘烤時升溫不能過快、甚至必要時需要恒溫，以免產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致磚襯開裂、剝落。

有些廠家更換窯襯后急于投料生產(chǎn)，常采用6～8h的快速烘窯制度，加之缺乏必要的措施來保護(hù)窯體和窯襯的安全，導(dǎo)致窯體及窯襯不必要的損壞。

圖8 某公司不當(dāng)升溫導(dǎo)致的惡性事故

窯襯烘烤必須連續(xù)進(jìn)行，直至完成，且要做到“慢升溫，不回頭”。為此烘烤前必須對系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動試車，還要確保供電。

控制磚的升溫速度，主要是控制磚的熱面與冷面的膨脹差值，這與導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，另外還要考慮磚的熱面溫度與窯胴體的溫度差值，實際上是磚的膨脹量與窯胴體的膨脹量相適應(yīng)的問題。否則，磚膨脹的快而窯胴體膨脹的慢，磚將受到窯筒體的擠壓，磚的膨脹力是非常大的，有可能超過磚的強(qiáng)度而壞磚，有可能超過窯筒體的強(qiáng)度壞窯筒體。

由于磚熱面的升溫膨脹在先，在磚熱面升到一定溫度后，要有一段恒溫時間，以便讓磚的熱面膨脹等一下磚的冷面膨脹和窯胴體的膨脹。在這一方面，多數(shù)廠都是照抄其他廠家在多少溫度段恒溫多長時間的規(guī)定，實際上這是很不科學(xué)的，應(yīng)以窯筒體高溫段的溫升速度為判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)溫升速度快時就應(yīng)該繼續(xù)恒溫一段時間，而當(dāng)溫升速度已經(jīng)很慢時就可以停止恒溫了，沒必要再浪費時間。

應(yīng)該提醒一下，這是一張非常難得的照片。從照片上看，窯筒體不是韌性被撕裂的，而是脆性被碎裂的；這個窯筒體不像是鋼質(zhì)的，而像是陶質(zhì)的。遺憾的是，由于種種原因，這起事故無法做詳細(xì)的分析，但可以肯定窯筒體是鋼質(zhì)的，而絕不是陶質(zhì)的。下圖由奧地利奧鎂耐火材料公司的《窯筒體銹蝕》資料整編而成，僅供參考。

圖9 由奧鎂公司《窯筒體銹蝕》資料整編的參考圖

從碎裂的表象看，很可能是氯鹽在鋼材中滲透的結(jié)果，有無據(jù)可查的說法，該公司在近年為了降低成本，曾大量采用過工業(yè)廢渣配料，難保沒有有害成分，包括氯鹽。有關(guān)研究表明，氯離子對鋼材不但有“氧化反應(yīng)”和“電化反應(yīng)”的危害，而且可以在碳鋼中滲透，滲透多了的碳鋼就會變得很脆，很易碎裂。