水泥回轉(zhuǎn)窯用C型系列耐火磚的開發(fā)應(yīng)用（下）

陳友德，張豪 ，徐金福，楊忠德，賈元平

（上接第五期）

4 耐火磚的發(fā)展趨勢

耐火磚是配置在水泥窯上的，必須滿足水泥窯的生產(chǎn)、技術(shù)發(fā)展趨勢的需求。從國際上的磚型系列發(fā)展來看，上世紀(jì)60年代預(yù)熱器窯為防止堿侵蝕窯尾，大量使用容重2.0kg/dm3的耐堿磚，而大型濕法窯大量使用（1.6～1.7）kg/dm3的隔熱磚，采用VDZ A型系列磚的重量是合適的，而進(jìn)入80年代，預(yù)分解窯逐步取代了預(yù)熱器窯，窯尾堿硫循環(huán)增加，耐堿磚的容重相應(yīng)增大至2.2kg/dm3以上，VDZ A型磚容積和磚重過大，而被容積小且磚體砌筑牢固的ISO逐步取代。

VDZ B型磚是上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)預(yù)熱器的主要窯徑在?4.0m以內(nèi)，其錐角是能滿足需求的。隨著預(yù)分解窯技術(shù)的進(jìn)步，目前我國水泥窯規(guī)格大多在?4.0m～4.8m，錐角難于滿足現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展。ISO是上世紀(jì)80年代出現(xiàn)的，窯內(nèi)主要使用的是2.2～2.3kg/dm3的粘土質(zhì)襯磚。近年來，由于生態(tài)化水泥發(fā)展需求，窯內(nèi)出現(xiàn)耐高溫的低導(dǎo)熱耐火磚，另外隨著原料貧化和煅燒工業(yè)廢棄物的需求，窯內(nèi)大量使用（2.4～2.7）kg/dm3的硅鋁質(zhì)襯磚，采用ISO磚型顯得過重，難以滿足砌筑需求。上述兩種磚型現(xiàn)有的缺陷主要是隨著水泥工業(yè)預(yù)分解窯技術(shù)的進(jìn)步而出現(xiàn)的。C系列磚的錐角和容積緩和了當(dāng)前我國水泥生產(chǎn)過程中VDZ B型磚錐角偏小、掉磚紅窯以及ISO磚用于鋁硅質(zhì)耐火磚容重偏大的缺陷，同時(shí)具有VDZ B型的等中間值、等容積、等重量和ISO的∏值優(yōu)點(diǎn)，磚型合理，完善，結(jié)合我國國情，滿足了預(yù)分解窯技術(shù)進(jìn)步對(duì)耐火磚型的需求，在未來若干年內(nèi)，必然得以發(fā)展。

5 C型系列磚的使用特點(diǎn)

C型系列磚容積僅比VDZ B型磚大約10%，現(xiàn)有制磚壓機(jī)均可進(jìn)行生產(chǎn)。

6 C系列耐火磚的生產(chǎn)試用及驗(yàn)證

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火磚磚型試用難度較大，5 000t/d級(jí)大型窯一旦出現(xiàn)掉磚紅窯，會(huì)損失約數(shù)萬噸熟料。一般企業(yè)是不愿意試用的，只有在充分認(rèn)識(shí)到C系列磚型特性及小批量試用成功的基礎(chǔ)上，才會(huì)進(jìn)行試用。情況如下：

6.1 制造倉儲(chǔ)

C系列磚中的堿性磚分別由奧鎂、海螺耐火磚公司供貨，硅莫磚由魯中、興達(dá)供貨，制造情況如下：

堿性磚、非堿性磚的尺寸一致，可使用同一模具，相應(yīng)節(jié)約生產(chǎn)成本。

磚型簡化，方便了備貨，庫存將進(jìn)一步減少。

6.2 施工階段

6.2.1 施工和驗(yàn)收

C系列磚經(jīng)LY公司30余條窯，海螺3條窯的現(xiàn)場施工，總體情況如下：

按水泥回轉(zhuǎn)窯耐火磚施工規(guī)范進(jìn)行施工和驗(yàn)收，二種不同尺寸的C系列磚均能進(jìn)行砌筑，且完成驗(yàn)收，施工質(zhì)量較好。

6.2.2 磚型數(shù)量配比

磚型設(shè)計(jì)盡量考慮施工時(shí)，形成有規(guī)則的比例，以利于砌筑，但實(shí)際上很難辦到。其原因是，窯在運(yùn)行過程和生產(chǎn)過程中，窯筒體受熱、熱機(jī)械、熱化學(xué)的應(yīng)力，窯的橢圓度發(fā)生變化，或受化學(xué)侵蝕而直徑變大，因而實(shí)際情況是變化的，再加上磚的尺寸及砌筑方式的不同，砌筑時(shí)窯內(nèi)每一環(huán)的配比都可能變化。二種磚的理論配比和實(shí)際配比是不等的，現(xiàn)場也得到充分驗(yàn)證。

海螺英德的?4.8m×72m窯，按海螺C系列磚尺寸堿性磚理論配比為C322：C622=62：120（此數(shù)據(jù)為海螺資料，施工小結(jié)未提），實(shí)際情況為在距窯口15～22.2m 處，C322：C622=54：128，而距窯25～34m處，C322：C622=52：128。

6.2.3 鎖磚和鋼板數(shù)量

窯內(nèi)每環(huán)磚砌筑時(shí)，需用鎖磚和鋼板來固定。其數(shù)量與筒體橢圓度變化、筒體腐蝕、耐火磚形狀等變數(shù)有關(guān)，因而每一環(huán)磚的鎖磚數(shù)量和鋼板數(shù)量不盡相同。C型磚砌筑時(shí)，使用的鎖磚和鋼板與同一窯內(nèi)使用VDZ、ISO型磚所使用的鎖磚和鋼板相比，均有較大程度降低，情況如下。

開州?4m×60m窯C型磚共砌筑115環(huán)，鎖磚平均使用3.6塊（用VDZ B型系列鎖磚，不配套），其中6環(huán)沒有使用鎖磚，鋼板平均使用1.70塊（6環(huán)沒有使用鋼板）。在距窯口24.8～34.4m用VDZ B磚，平均鎖磚3.2塊，鋼板2塊。

南特?4.8m×72m窯165環(huán)C系列磚，其中每環(huán)平均使用鎖磚2.28塊，有17環(huán)未使用鎖磚，平均使用鋼板1.88塊，不超過1塊的有55環(huán)，35.0～40.0m使用VDZ B磚，縫磚平均使用3塊。鋼板為2.9塊。

紅獅?5.2m×72m窯，2.0～7.80m使用C系列磚29環(huán)，每環(huán)平均2.38塊，鋼板1.90塊，有6環(huán)沒有使用鎖磚，9環(huán)磚僅用1塊鋼板。

6.2.4 施工進(jìn)度

窯內(nèi)耐火磚砌筑時(shí)，耗用時(shí)間較多的是鎖磚和鋼板，LY公司經(jīng)30余條窯的體會(huì)是，鎖磚和鋼板數(shù)量減少，加快進(jìn)度約10%以上，工人普遍反映，在完成同一任務(wù)時(shí)，每塊磚的重量較合適，勞動(dòng)強(qiáng)度有所下降，受到肯定。

6.3 運(yùn)行階段

6.3.1 LY公司情況

LY公司在完成砌筑任務(wù)后，會(huì)撤出現(xiàn)場，因而難于全面掌握運(yùn)行情況，但從30余條窯運(yùn)行情況來看，使用C系列磚的運(yùn)行周期均達(dá)到VDZ和ISO運(yùn)行的計(jì)劃使用周期，也沒有出現(xiàn)運(yùn)行過程中筒體溫度急劇變化引起的掉磚紅窯的事故。計(jì)劃停窯檢查和維修時(shí)，耐火磚的磨蝕情況與運(yùn)行周期均與VDZ、ISO耐火磚接近。

6.3.2 海螺公司情況

海螺集團(tuán)的英德和蕪湖，三臺(tái)?4.8m×72m窯在窯內(nèi)不同部位使用C系列磚，均有詳細(xì)的使用總結(jié)和運(yùn)行紀(jì)錄，均達(dá)到計(jì)劃運(yùn)行周期。限于篇幅，將英德運(yùn)行情況介紹如下：

2017年2月在B線窯15～22.2m處使用了海螺暹羅MI-C型磚；2017年4月在C線窯25～34m、40.4～47.8m處分別使用了海螺暹羅MS4T-C型磚和淄博魯中DDR50-C型硅莫紅磚。

B線于2017年2月25日投料，正常運(yùn)行時(shí)15～22.2m燒成帶溫度正常，筒體溫度基本在310°C左右；2017年7月7日B線檢修，對(duì)窯內(nèi)耐火磚進(jìn)行檢查，耐火磚厚度在180～190mm,與B型磚磚厚相比，區(qū)別不大，B線窯8月6日投料后至今，此部位筒體溫度基本在300°C左右，無異常情況；2018年1月15日B線窯計(jì)劃檢修時(shí)，對(duì)窯內(nèi)耐火磚進(jìn)行檢查，此部位耐火磚厚度在160～180mm,與B型磚磚厚相比，區(qū)別不大，2月11日投料，此部位筒體溫度基本在300°C左右，無異常情況；2018年10月10日B線窯計(jì)劃檢修時(shí)，對(duì)窯內(nèi)耐火磚進(jìn)行檢查，此部位耐火磚厚度在160～180mm,與B型磚磚厚相比，區(qū)別不大，B線窯于10月15日投料，此部位筒體溫度基本在310°C左右，無異常情況；至目前為止，該部位海螺暹羅MI-C型磚使用周期已達(dá)19個(gè)月。

C線窯25～34m使用MS4T-C型磚，2017年4月份檢修結(jié)束后，于2017年4月14日投料,正常運(yùn)行時(shí)，此部位耐火磚溫度在360°～370°C左右，與前期使用MS4T-B型磚相比，溫度無明顯變化。40.4～47.8m使用淄博魯中DDR50-C型硅莫紅磚，開窯運(yùn)行后筒體溫度穩(wěn)定，筒體表面溫度在200～240°C。英德海螺B、C線窯筒體溫度掃描圖見圖2。

6.3.3 總體運(yùn)行情況

C系列磚在30余臺(tái)窯不同部位使用過程中沒有出現(xiàn)人們擔(dān)心的技術(shù)問題，即：

C系列磚較VDZ B系列磚厚，每環(huán)磚的磚縫少，沒有出現(xiàn)人們擔(dān)心的磚受擠壓變形和擠碎事故，較ISO系列磚薄，磚縫多，也未出現(xiàn)抽簽等事故。實(shí)踐還證實(shí)，窯內(nèi)同一材質(zhì)采用不同標(biāo)準(zhǔn)的耐火磚，在窯內(nèi)所承受的熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力相似，沒有多大變化。多條試驗(yàn)的回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行均正常，沒有出現(xiàn)大的生產(chǎn)波動(dòng)，筒溫正常。三種不同磚型的窯運(yùn)行工況無大的差別，都能滿足預(yù)定的生產(chǎn)運(yùn)行周期。

6.4 使用結(jié)論

30條窯試用不同尺寸、不同錐角的C系列耐火磚均取得成功，C系列磚的標(biāo)準(zhǔn)是在大量使用VDZ B、ISO系列磚的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)生產(chǎn)實(shí)踐，通過創(chuàng)新制定的，完全適用現(xiàn)有水泥窯內(nèi)耐火磚的施工規(guī)范。三種磚體高度和長度均相等，砌筑時(shí)可相互搭配，既可整體砌筑，又能小面積修補(bǔ)，適用性強(qiáng)，生產(chǎn)運(yùn)行沒有出現(xiàn)擔(dān)心的抽簽、擠壓變形、擠碎、掉磚紅窯等事故，窯內(nèi)三種不同磚型所承受的熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力相似，生產(chǎn)運(yùn)行沒有出現(xiàn)大的波動(dòng)，運(yùn)行工況無大的差別，都能滿足預(yù)定的生產(chǎn)運(yùn)行周期，完全達(dá)到驗(yàn)證目標(biāo)值的要求。在預(yù)分解窯上大量推廣應(yīng)用條件成熟，經(jīng)統(tǒng)一系列磚型尺寸和錐角，進(jìn)一步完善后，可向有關(guān)部門申報(bào)C系列耐火磚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 英德海螺B、C線窯筒體溫度掃描圖

7 C系列磚使用的經(jīng)濟(jì)效益

預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中，磚體損壞與襯磚質(zhì)量、砌筑牢固、更與煅燒工況有關(guān)，也與襯磚所承受的熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力有關(guān)，還與筒體形變產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力有關(guān)，在一臺(tái)窯上進(jìn)行試驗(yàn)，很難得出經(jīng)濟(jì)效果，甚至多臺(tái)也難判斷效益，必須大量使用才能得出結(jié)果。預(yù)分解窯耐火磚檢修情況大致如下。預(yù)分解窯在長期運(yùn)行中，通常燒成帶、過渡帶使用的堿性磚大修更換時(shí)間，好的企業(yè)大致是一年一次，特種高鋁質(zhì)襯磚則二年一次。雖然C型磚在單磚砌筑上看不出效益，但在使用數(shù)千甚至上萬塊磚的一臺(tái)窯上，每年施工節(jié)省的時(shí)間以及窯運(yùn)轉(zhuǎn)后減少掉磚紅窯，則能顯示出較好的效果。在全國所有的預(yù)分解窯上推廣應(yīng)用，總體經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益相當(dāng)可觀，且年年都有，使用愈成熟，效益愈多，保守估算的整體效益大致如下。

（1）提高砌筑效益，平均每臺(tái)窯節(jié)省人工費(fèi)0.2萬元，全國每年節(jié)省費(fèi)用約300～350萬元。

（2）窯的砌筑速度加快，平均每臺(tái)窯年減少砌筑時(shí)間約8～12h，年增加熟料產(chǎn)量約130～195萬噸/年。每噸熟料磨制成水泥的利潤平均按80元估算，為10 400～15 600萬元/年。

（3）減少掉磚紅窯事故，全國年減少10～20次，則減少25～50萬噸熟料損失，相應(yīng)減少2 000～4 000萬元/年的損失。

（4）有利于窯正常穩(wěn)定運(yùn)行，熟料熱耗平均降低1×4.18kJ/kg熟料是可能的，按我國年產(chǎn)熟料13億噸計(jì)算，年節(jié)約煤粉18.6萬噸，約5 000萬元，減少CO2排放約45萬噸/年。

（5）施工中鎖磚鋼板使用量將減少，鎖磚鋼板每環(huán)價(jià)格按10元計(jì)，全國的回轉(zhuǎn)窯一年將節(jié)省約400萬元。

8 推廣應(yīng)用

C系列磚在工業(yè)試驗(yàn)的近40條窯上已使用耐火磚約8 000t，按噸熟料約0.6kg耐火磚估算，相當(dāng)于生產(chǎn)水泥熟料約1250萬噸。

由于C系列耐火磚尚未制定標(biāo)準(zhǔn)，很難推廣應(yīng)用，若標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，現(xiàn)有生產(chǎn)裝備只需改變模具?；鸫u砌筑和驗(yàn)收規(guī)范均能使用現(xiàn)行條令，將快速推廣應(yīng)用。

海螺和LY的筑爐公司目前的年砌磚量所生產(chǎn)的水泥熟料產(chǎn)能約2.5億噸，約占全國熟料產(chǎn)量的20%，若其他砌爐公司介入，則產(chǎn)能將更大，不存在推廣應(yīng)用的困難。

9 結(jié)束語

C系列耐火磚磚型的簡化，有利于耐火磚制造和砌筑裝備的技術(shù)進(jìn)步以及人工智能技術(shù)的應(yīng)用，推廣使用對(duì)企業(yè)和行業(yè)必將帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

C系列耐火磚的推廣應(yīng)用，必將進(jìn)一步促進(jìn)我國水泥窯耐火磚生產(chǎn)企業(yè)裝備技術(shù)優(yōu)化提高，促進(jìn)耐火材料企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

C系列耐火磚磚型標(biāo)準(zhǔn)滿足我國預(yù)分解窯的技術(shù)進(jìn)展，且優(yōu)于現(xiàn)有的國際標(biāo)準(zhǔn)，我國水泥工業(yè)預(yù)分解窯產(chǎn)量和使用的耐火材料數(shù)量不僅高居世界首位，而且技術(shù)快速發(fā)展，加快了我國水泥生產(chǎn)技術(shù)由大變強(qiáng)的進(jìn)程。