预热器旋风筒陶瓷内筒的应用

　　引言
　　进入21世纪以来，我国水泥工业迅猛发展，日产2500吨、5000吨甚至10000吨熟料的预分解生产线在全国各地拔地而起。然而这些生产线的预热器旋风筒内筒至今仍采用耐热钢制造。一般来说，耐热钢在600—1000℃之间有较好的机械性能，但当温度大于1000℃时，其机械性能则大大降低。即使是王牌耐热钢Gr25Ni20，最高使用温度可以达到1200℃，但在1000℃以上其机械性能也会大大降低。

　　众所周知，水泥窑预热器内筒特别4级及5级内筒，要长时间经受800—1200℃高温及高物料浓度气流的冲刷，同时气体中含有大量的K、Na、CL、S等有害成分，这对耐热钢的使用寿命和效果来讲，是非常不利的。因此，水泥窑预热器4级及5级内筒用的耐热钢材料，常常会因材料耐不了高温而发生变形，从而影响内筒的通风面积，使挂接处断裂，挂板脱落或整个内筒脱落，堵塞下料管，而被迫停窑。即使不发生上述现象，耐热钢材料也会因为在高温下机械性能降低，逐渐变软和受到Na腐蚀而很快破、磨损，其使寿命也只有一年左右。

　　1.陶瓷材料替代耐热钢
　　鉴于这种情况，如何寻找一种更好的材料来替代耐热钢，就成为我们这些为水泥工业服务的耐火材料企业一项义不容辞的工作。

　　陶瓷材料是耐火材料的一种，具有良好的高温性和抗侵蚀性。这种材料的耐火度一般在1600℃以上，而荷重软化温度也在1400℃左右，因此以这样的条件，即使使用在水泥窑预热器内800-1200℃温度环境中，也是决对没有问题的。此外，陶瓷材料的耐磨性及抗氧化性也是耐热钢无法比拟的。

　　另一方面，陶瓷内筒的原材料资源丰富、价格低廉。同规格的预热器陶瓷内筒的造价相对要比同规格耐热钢内筒低。我们知道，耐热钢中的Ni和Gr都是重要的战略物资，我国是缺Ni的国家，每年都花大量的外汇从国外进口Ni。但如果采用陶瓷内筒替代耐热钢内筒，每年可节约大量的优质耐热钢Gr25Ni₂O。以日产2500吨水泥熟料生产线为例，一台窑年产水泥100万吨，我国水泥产量近14亿吨全国就要有1400台窑，每台窑内筒用耐热钢大约6吨，则全国每年就要消耗8400吨优质耐热钢Gr25Ni₂O。而采用陶瓷内筒替代耐热钢内筒，不仅可以减少造价，节省稀缺资源，同时可以减少大量的温室气体排放，为企业和国家带来具大经济效益和社会效益。

　　2000年，长兴盛华耐火材料有限公司在有关科院所及专家的帮助和指导下，开始研制和开发陶瓷内筒。经过两年多的反复试验，终于在2001年研制出第一批陶瓷内筒。

　　通过测试，发现陶瓷内筒内部有纳米弥散相的存在，产生了优异的强韧化效果，使其具有耐高温、强度高、高温时抗拉抗折性能好、耐冷热急变性能好等特点，从而得到国家科技部及业内专家的肯定，并获得国家专利。

　　2. 应用效果评价
　　目前，该陶瓷内筒已经通过徐州霸王山水泥厂、杭州水泥厂、邳州水泥厂等多家水泥厂试用，证明纳米陶瓷内筒具有耐高温、耐磨、不氧化、不变形、耐冷热、急变性能好的优点。

　　杭州某水泥厂预热器1#、2#、3#内筒在使用一年后无任何变化，4# 5# 内筒表面稍有磨损，仍可持续使用3-5年。实践结果证明，该厂自使用陶瓷内筒以来到2006年停窑检查时，1# 2# 3# 4# 5#内筒均完好无损，尽管由于该厂已停产，无法得到进一步验证，但从各项技术参数上表明，该陶瓷内筒再持续使用数年，也没有任何问题。

　　与此同时，为了使陶瓷内筒适用于日产2500吨熟料及以上的大型水泥窑，长兴盛华耐火材料有限公司又从提高耐冷热急变性能、高温抗拉强度及耐碱性等方面入手，不断改变材料配方及挂接方式，研发能够更好地适用于大型水泥窑旋风筒的陶瓷内筒。

　　目前纳米陶瓷内筒已在浙江裕廊、辽宁抚顺、湖北京兰、洛阳新黄河等众多水泥厂推广使用，都取得了良好的经效益及社会效益。实践证明，目前这项纳米陶瓷内筒的生产工艺及安装工艺都己经趋近成熟，大规模使用纳米陶瓷内筒的时代己经到来。