降低水泥窯耐火材料消耗的管理措施

王艷平

冀東水泥集團(tuán)，河北 唐山 063031

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降低水泥窯耐火材料消耗的管理措施

王艷平

冀東水泥集團(tuán)，河北 唐山 063031

水泥窯用耐火材料成本消耗包含兩大部分：材料成本和維修成本。具體到管理上，必須重視耐火材料配置優(yōu)化、選用、施工和使用維護(hù)。建立詳細(xì)的壽命數(shù)據(jù)臺賬，對耐火材料壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有針對性地制定解決方案，是耐火材料消耗管理的重要環(huán)節(jié)。

降低耐火材料消耗管理

0　引言

在水泥產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的環(huán)境下，降低生產(chǎn)成本成為水泥企業(yè)立足發(fā)展的首選途徑。耐火材料的消耗也是水泥工廠不可忽視的成本之一。行業(yè)內(nèi)噸熟料耐火材料成本消耗一般在2.5～4.0元。對一條設(shè)計(jì)5 000 t/d的熟料生產(chǎn)線，保守估算按5 400 t/d，運(yùn)轉(zhuǎn)率僅為60%，則其耐火材料成本消耗就是295.65萬元～473.04萬元，顯而易見，如果能將耐火材料成本單耗由4.0元/t降低至2.5元/t，則每年度可減少成本支出近200萬元。要實(shí)現(xiàn)這樣的成本節(jié)約，離不開科學(xué)的管理。

1　耐火材料配置優(yōu)化

根據(jù)不同材料的性能指標(biāo)合理優(yōu)化水泥窯耐火材料配置，最大限度發(fā)揮材料自身性能，延長其使用壽命，是有效延長耐火材料壽命、降低其消耗的前提。經(jīng)過多年多條生產(chǎn)線的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我公司形成了一套基本的窯襯磚配置，見表1。

表1中有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是燒成技術(shù)人員必須根據(jù)每條窯的具體工況適當(dāng)調(diào)整的。

（1）窯口澆注料。窯口澆注料的壽命不能以損壞窯口端節(jié)為代價(jià)，必須切實(shí)起到保護(hù)窯口端節(jié)作用。每次更換時(shí)必須詳細(xì)檢查窯口鐵螺絲是否有松動(dòng)、窯口鐵外端面有無裂紋，如有則必須更換窯口鐵，避免因窯口鐵松動(dòng)影響窯口澆注料壽命。

表1　冀東水泥窯襯磚配置

（2）窯口磚的長度。窯口磚是強(qiáng)度高但荷重軟化溫度較低的一種磚，砌筑在窯口澆注料后保護(hù)窯口澆注料，不宜配置過長，否則一旦火焰調(diào)整不合適或液相出現(xiàn)，容易出現(xiàn)燒磚事故。窯口磚不當(dāng)使用的結(jié)果見圖1。

（3）燒成帶。燒成帶即主窯皮區(qū)域，也即窯皮穩(wěn)定區(qū)域。窯皮除受原燃材料和火焰控制的影響外，也同時(shí)受掛窯皮、磚配置長短的影響。我公司配置的原則是按照4.5～5.2倍窯徑長度掌握，煤質(zhì)好時(shí)選下限，煤質(zhì)差時(shí)選上限。

圖1　窯口磚不當(dāng)使用的結(jié)果

（4）上下過渡帶磚與燒成帶的分界。下過渡帶是否適當(dāng)配置部分鎂鋁尖晶石磚完全取決于該部分是否長窯皮，停窯后該處窯皮是否脫落，如果該處窯皮消長頻繁則說明有明顯過渡帶，宜配置鎂鋁尖晶石磚；反之則應(yīng)配置燒成帶用的易結(jié)窯皮的磚。上過渡帶同理也需要詳細(xì)觀察窯內(nèi)副窯皮分布區(qū)域，有副窯皮區(qū)域應(yīng)配置鎂鋁尖晶石磚。但因?yàn)殒V鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)大，其壽命后期筒體溫度可高達(dá)370～380 ℃，熱耗高且對窯筒體熱侵蝕嚴(yán)重，所以上過渡帶該磚宜短不宜長。

（5）原則上輪帶下方不更換耐火磚品種，因?yàn)椴煌突鸫u導(dǎo)熱系數(shù)不同，筒體溫度不同，對輪帶滑移量影響較大。

2　耐火材料選用

在合理的耐火材料配置基礎(chǔ)上選擇性能穩(wěn)定、工業(yè)數(shù)據(jù)優(yōu)秀的適合自己生產(chǎn)線的高質(zhì)量產(chǎn)品是關(guān)鍵。我公司選擇產(chǎn)品是通過公開招標(biāo)，依據(jù)年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)評選的。

（1）客觀真實(shí)的壽命數(shù)據(jù)是評價(jià)、選擇產(chǎn)品的最重要依據(jù)。

（2）嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收環(huán)節(jié)是對供需雙方都負(fù)責(zé)的做法。到貨的表觀、尺寸、重量等驗(yàn)收和第三方性能指標(biāo)驗(yàn)收是事前質(zhì)量控制的重要一環(huán)。

3　耐火材料施工

耐火材料施工應(yīng)嚴(yán)格按照《耐火材料規(guī)程》執(zhí)行，保證施工質(zhì)量，將有利于降低耐火材料消耗。總結(jié)多年的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施工管控始終是耐火材料管理的難點(diǎn)和重點(diǎn)，值得同仁們關(guān)注。我公司專門制定《耐火材料砌筑監(jiān)督管理規(guī)程》，明確砌筑標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)督內(nèi)容、檢查標(biāo)準(zhǔn)、考核條款等強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)過程控制，從而保證耐火材料施工質(zhì)量。本文強(qiáng)調(diào)四個(gè)常見施工薄弱環(huán)節(jié)。

在窯襯磚砌筑時(shí)，環(huán)向放線和小木槌的使用兩個(gè)環(huán)節(jié)需繼續(xù)加強(qiáng)，這兩點(diǎn)實(shí)施不好，仍會出現(xiàn)窯磚扭斜（見圖2），影響壽命現(xiàn)象。

圖2　砌筑松，耐火磚扭斜錯(cuò)縫變對縫，耐火磚互相咬合

在澆注料施工時(shí)，加水量控制和膨脹縫留設(shè)兩個(gè)環(huán)節(jié)規(guī)范施工落地性差，導(dǎo)致篦冷機(jī)矮墻等部位澆注料的壽命仍不盡理想，見圖3。水泥窯燒成系統(tǒng)的澆注料施工，除了料管等小物件，都不是在地上施工，篦冷機(jī)矮墻的使用壽命除了材料選擇，合理的養(yǎng)護(hù)、透氣孔的留設(shè)、適當(dāng)?shù)纳郎厍€也是重要原因，這和是否在地上施工關(guān)系不是很大。

圖3　加水量大、養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足，澆注料強(qiáng)度低易磨損

4　耐火材料使用維護(hù)

市場飽和，窯運(yùn)轉(zhuǎn)率逐漸降低，開停頻次增加都增大了對耐火材料的維護(hù)難度，如果耐火材料保護(hù)意識缺乏，勢必導(dǎo)致耐火材料壽命短，消耗增加。故以下幾點(diǎn)是維護(hù)重點(diǎn)。

4.1升降溫養(yǎng)護(hù)

嚴(yán)格升降溫控制，任何情況下都堅(jiān)決避免急冷、驟熱，明確規(guī)定好升降溫速率，完全冷窯時(shí)低溫段升溫速率必須控制在50 ℃/h以內(nèi)。故障停窯時(shí)，以窯保溫為主要控制原則。冀東臨澧公司近兩年幾乎每個(gè)月都有庫滿停機(jī)，但其耐火材料管控非常到位，所以堿性磚壽命在18～24個(gè)月。以完全冷窯升溫為例，其常溫至400 ℃按30 ℃/h升溫，400～600 ℃按40 ℃/h升溫，600 ℃恒溫1.5 h左右（具體視檢修情況定，如果預(yù)熱器或窯內(nèi)有耐火材料施工，則恒溫延長至3 h，提高400～600 ℃升溫區(qū)間升溫速率，40～55 ℃/h均可），600 ℃至投料按75 ℃/h升溫。圖4所示的例子，是升溫過快導(dǎo)致耐火磚炸頭，最厚的炸頭80 mm。

圖4　升溫過快導(dǎo)致耐火磚炸頭

4.2工藝運(yùn)行穩(wěn)定

確保筒體掃描工作正常，密切關(guān)注筒體溫度變化，尤其是窯襯磚使用12個(gè)月以后，工藝調(diào)整以小調(diào)微調(diào)為主，避免窯皮過厚頻繁脫落情況，更應(yīng)避免火焰燒磚或熟料燒流燒磚現(xiàn)象。

4.3滑移量維護(hù)

建立滑移量測量機(jī)制，定期測量輪帶滑移量，確保其在正常范圍內(nèi)，異常時(shí)及時(shí)控制筒體溫度或調(diào)整墊板厚度。

5　耐火材料壽命數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用改進(jìn)

建立詳細(xì)的壽命數(shù)據(jù)臺賬（見表2）。對所有周期性損壞部位的耐火材料建立數(shù)據(jù)臺賬，跟蹤其施工、養(yǎng)護(hù)、損壞現(xiàn)象分析、壽命數(shù)據(jù)、筒體溫度，每條線數(shù)據(jù)持續(xù)可追溯；多條線則可同部位對標(biāo)，年度單耗對標(biāo)，找到薄弱環(huán)節(jié)，分析原因，針對性制定解決方案，降低消耗。

6　結(jié)束語

綜合看，材料品質(zhì)、施工質(zhì)量和工藝維護(hù)三大方面共同決定了水泥回轉(zhuǎn)窯的耐火材料使用質(zhì)量，三者哪個(gè)環(huán)節(jié)失控都勢必導(dǎo)致材料壽命異常，消耗高。其控制要領(lǐng)是：必須重視耐火材料配置優(yōu)化、選用、施工和使用維護(hù)，還要建立詳細(xì)的壽命數(shù)據(jù)臺賬，對耐火材料壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對性制定解決方案，達(dá)到降低消耗的目的。為了將耐火材料供應(yīng)商、施工單位和生產(chǎn)線三者利益捆綁到一起，近幾年出現(xiàn)的耐火材料總包形式是值得業(yè)界探討、嘗試、總結(jié)、完善推廣的一種維修整合模式，理論上可以減少資源浪費(fèi)，通過優(yōu)勢資源互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)三方共贏。

表2　公司耐火材料臺賬數(shù)據(jù)模板

TQ172.8;TU54

B

1008-0473(2016)03-0011-03DOI編碼：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.03.003

2016-02-20）