水泥迴轉窯技術延長窯口澆注料使用週期的措施
我公司有一條4 500 t/d熟料生產線，於2010年10月投產，在生產過程中窯口澆注料使用週期過短，不能與檢修週期同步，長則4~5個月，短則2~3個月就得停窯修補或更換澆注料，既增加維修成本，又影響產質量及窯的運轉率。公司組織技術力量，查詢原因，透過技術改進提高了窯口澆注料的使用週期。
1 使用工況環境分析
該線由天津水泥工業設計研究院有限公司設計建造，迴轉窯規格為Φ4。8 m×72 m，三檔支撐。窯口處在窯的物料出口和燃燒器火焰噴射部位附近，在燒成帶下側，而燒成帶的物料溫度在1 300~1 450 ℃，最高火焰溫度可以達到1 700 ℃，物料到達窯口的溫度約為1 100~1 300 ℃［1］，在此溫度條件下，窯口澆注料既有高溫粒狀熟料的沖刷，又有高溫二次風氣體裹挾粉狀熟料的沖刷，還得隨窯體快速轉動，遭受急冷急熱溫度快速變化並承受窯迴轉產生的機械應力，環境條件非常苛刻。如果熟料出窯溫度高，熟料對窯口澆注料的破壞主要是侵蝕和高溫磨損；如果熟料出窯溫度低，熟料對窯口澆注料的破壞主要是高中溫磨損；如果窯口溫度變化較快，熟料對窯口澆注料的破壞主要是熱震。所以窯口澆注料的損壞原因相當複雜，有時是某一原因引起的，有時是幾個原因同時作用引起的，有時是幾個原因交替作用引起的。
2 原因分析及改造措施
（1）窯口澆注料的選擇。高質量的澆注料是延長使用週期的保證。透過對使用環境的分析，參考《水泥迴轉窯用耐火材料使用規程》，窯口確定使用剛玉質澆注料或剛玉碳化矽質耐高溫耐火澆注料。剛開始使用國內生產廠家的澆注料，都只能使用2~3個月，使用效果比較差，後來選用國外某公司的PF-97-H碳化矽抗磨損低水泥澆注料，該澆注料具有良好的抗磨損效能、機械強度、抗熱震效能和耐侵蝕效能，最高使用溫度達1 700 ℃，使用週期較長。
（2）對窯尾煙室進行改造。觀察窯頭及窯尾煙室的壓力發現，窯頭經常出現正壓，同時煙室的負壓又偏高（-400~-700 Pa），分析認為是煙室上縮口的直徑a及下料舌頭至上碹弧的距離b偏小（見圖1），致使窯內風量少，造成回火產生正壓。2013年3月大修時將a處由2 300 mm增至2 400 mm，b處由1 850 mm增至2 000 mm，改善了窯內的氣流環境，使窯口出現正壓的情況減少，煙室負壓降為-200~-400 Pa，從而改善了窯口溫度狀況，減少了對窯口澆注料的破壞。
圖1 煙室截面示意
（3）增加窯口澆注料的長度。2014年把窯口澆注料由0。6 m加長至0。8 m。窯口澆注料長度過短會使澆注料在窯縱向上的整體性不強，抵抗熟料沖刷力不強，增加到0。8 m後，提高了澆注料的縱向整體性，增強了抵抗沖刷的能力，減少了澆注料的損壞。
（4）在窯28 m處增加了一道擋磚圈。原來在全窯72 m的長度上設定有三道擋磚圈，分別在距窯口0。8 m、50。4 m和64。6 m處，分擔全窯670多噸耐火磚的下竄壓力。在每次檢修換耐火磚和澆注料時都發現0。8 m處擋磚圈有被擠掉的現象，說明此擋磚圈承受的壓力較大，由於擋磚圈的掉落使耐火磚的下竄力直接作用在窯口澆注料上，導致窯口澆注料損壞。因此透過分析窯內工況，2015年2月大修時確定在28。0 m處再設一道擋磚圈，由四道擋磚圈來承擔全窯耐火磚的壓力（見圖2），減少對0。8 m處擋磚圈的壓力，避免對窯口澆注料的損壞。
圖2 擋磚圈設定示意
（5）窯口澆注料扒釘由單體扒釘改為組合扒釘（見圖3）。單體扒釘直接焊在窯口護鐵或窯筒體上，不能活動，而且焊接面積較小，當澆注料受熱膨脹時扒釘易掉；而組合扒釘的方形底座直接焊在護鐵或窯筒體上，焊接面積大，焊接力強，不易掉落。V型扒釘穿過底座圓孔並在A點處點焊，當受到膨脹應力時點焊處脫開，脫開後的扒釘可以活動，在三維方向上都有活動自由度，可以補償、消納澆注料任意方向上的膨脹量，不至於脹掉扒釘而使澆注料遭到破壞。
圖3 改進前後扒釘結構
（6）改造窯口護鐵結構。2016年3月大修時把窯口護鐵由“V”型改為“Y”型（見圖4），使護鐵端面的澆注料與內弧面的澆注料分開，使內弧面的澆注料和端面的澆注料互不影響，減少澆注料的損壞面積和損壞機會。
圖4 改造前後窯口護鐵及澆注料截面
（7）改變窯口澆注料的施工方法。窯口澆注料的施工由原來先把護鐵安裝在窯口，再整體澆築澆注料，改為先在窯下把每塊護鐵端面的澆注料單獨澆築好（見圖5），再把護鐵安裝上窯口，然後再澆築內弧面的澆注料。這樣就使每塊護鐵端面與內弧面的澆注料分開，也使每塊護鐵的澆注料各自分開，克服了窯轉動過程中對澆注料產生的機械應力，減少窯轉動對澆注料的破壞。
圖5 窯口護鐵端面澆注料施工
（8）及時對窯頭與窯中輪帶和墊板的間隙進行調整。窯頭與窯中輪帶和墊板的靜態間隙正常一般在15~20 mm左右，檢修時測量輪帶墊板磨損嚴重，特別是窯頭檔輪帶與墊板間隙已達到40 mm以上，在檢修時及時加襯墊板，把間隙調回到20 mm以內。降低了窯筒體在熱工下的橢圓度，減少了窯口的揉動力度，減輕了對窯口澆注料的損壞。
（9）燃燒器由原來的二通道燃燒器改為四通道燃燒器，降低了一次風的用量，加強對二次風的攜帶和利用，增加了對各通道風量、風速的調節手段，可靈活控制火焰形狀和長度。減少了窯口溫度的變化，可以控制熟料的粒度，從而減輕對窯口澆注料的沖刷和熱震破壞。
3 效果
透過採取上述一系列改造措施，使窯口澆注料的使用週期不斷延長，現用窯口澆注料是2016年3月大修時更換的，2017年3月和2018年3月大修時只做了局部修補，除去每年錯峰協同停窯時間外，實際使用時間已達18個月，預計還可以使用一個檢修週期，可達24個月以上。如果能提高操作人員的操作技能，加強對窯的操作管理，窯口澆注料的使用週期還可以延長，創造更大的經濟效益。