水泥回转窑耐火内衬损坏原因分析及应对措施

  回转窑耐火内衬的损坏常常影响到生产的连续性，是常见的设备事故之一，造成亊故的原因包括设计结构、耐材质量、砌筑质量及运行维护等多个方面。对各种内衬损坏事故的综合分析，有利于找出一些共性的原因，亊先采取预控措施，最大程度避免亊故的发生。

  回转窑耐火内衬的作用

  防止高温火焰或气流对窑体的直接损伤，保护窑筒体；防止有害物质（CO、SO2）对窑体的侵蚀；防止物料、气流对窑体的侵蚀；降低窑体温度，防止窑体被氧化侵蚀；具有蓄热保温的作用；能够改善挂窑皮性能。

  耐火内衬损坏的形式

  1.常见损坏形式

  回转窑耐火内衬因长期承受转动状态下的机械应力、物料摩擦、热应力、气流及化学侵蚀的综合效应，常导致下列问题的发生：一是扬料块长期经受机械转动重力离心率效应、高温效应及石料的冲击摩擦导致预制块扭曲，耐材脱落、厚度减薄，使扬料块间填充的耐火砖变形、脱落；二是高温煅烧结层的熔损；三是窑体内温差大的气流使粉尘经高温烧结成块状粘接于耐材表面，在窑体转动时重力的分离使耐材部分剥离，砖衬减薄，窑体温度增高，钢结构不同程度地发生变化，降低窑体的使用寿命。

  2.各种损坏发生的概率

  德国耐火技术公司对使用后的耐材进行了大量的实验研究，并统计了主要损坏原因出现的概率：机械应力占37%，由于筒体变形和砖的热膨胀作用引起；化学侵蚀占36%，由于熟料硅酸盐及碱盐的侵蚀作用引起；热应力占27%，由于过热和热震作用引起。

  随着窑型、操作的不同及窑衬在窑内位置的不一，以上3种因素所起的作用也不相同，主要取决于火焰、窑料和窑筒体在运转中的变形状态，从而使衬里承受各种不同的应力。

  耐火损坏的原因分析及应对措施

  1.机械应力损坏

  ①热膨胀挤坏耐火砖

  在窑温升到一定程度，热膨胀在窑轴向会产生压力，造成相邻耐火砖之间相互挤压，当压力大于耐火砖的强度时，就会导致耐火砖面剥落。应采取以下措施：干砌耐火砖，设置合理侧纸板，湿砌耐火砖留设2mm火泥缝；留设合适的挡砖圈。

  ②铁板应力损坏

  在耐火砖的热端，贴面铁板与镁砖内的氧化镁在高温下发生化学反应，生成镁铁化合物，使体积增大，挤压耐火砖，造成水平状断裂。针对这种情况，应改掉耐火砖贴面铁的做法或用火泥代替。

  ③耐火砖大面积扭斜错位

  由于砌筑过松，频繁开停窑，导致窑筒体变形，使窑筒体与衬砖冷面相对运动，造成衬砖扭斜错位和砖面炸裂，掉角。应采取以下措施：砌筑时，耐火砖大面用木锤敲实，锁砖应锁紧，二次加楔铁；保持稳定的热工制度；窑筒体变形部分用高温胶泥平整。

  ④椭圆度应力挤压

  因回转窑轮带垫铁间隙增大而使筒体产生较大的椭圆度，造成耐火砖挤压。应定期检测筒体椭圆度，如椭圆值超出窑直径的1/10时，应更换垫板或增加垫铁调整轮带间隙。

  ⑤锁口铁应力挤压

  锁砖时，锁口铁过多过紧，会导致形成锁口处砖沟。应采取以下措施：在同一锁口处，锁口铁的数量不超过3块；锁口铁间距尽量分散；锁砖时里外口松紧应一致；锁口铁应尽量远离薄锁砖。

  ⑥挡砖圈挤压耐火砖

  挡砖圈处的挡砖（异型砖）因受挤压断裂和出现裂缝，针对这种情况应改单道挡砖圈为双道挡砖圈，在挡砖圈上砌整砖避免加工异型砖。

  2.热损坏

  ①过热现象

  窑内温度局部过热导致耐火砖熔化形成凹坑现象。为了避免这种情况，应正确调节燃烧器和在不同部位选择合理的耐火材料。

  ②热震现象

  由于温度突然变化产生热应力造成砖面剥落开裂，主要是由于频繁开停极冷极热造成的。应稳定生产操作，制定合理的升温冷窑制度。

  3.化学侵蚀损坏

  ①碱侵蚀

  气相碱盐化合物渗入砖体空隙内冷凝和固化，在砖体形成碱盐的水平渗透层，在生产中应减少入窑碱盐含量。

  ②水化现象

  MgO与水反应生成Mg（OH）2，体积增加从而破坏耐火砖的整体结构。由于含MgO和CaO的耐火砖会有水化反应，因此在耐火砖的储存、运输和砌筑时应确保避免受潮，防水、防雨。

  从以上耐火砖的损坏机理可以看出：耐火材料施工的规范性能够有效延长耐火材料的使用寿命，而专业、敬业的砌筑人员是保证耐材施工质量的重要因素。

  耐火材料砌筑的质量要求

  1.砌筑前控制

  耐火材料在搬运过程中应谨慎从事，将耐火砖的破损率控制在3%以内。

  应做好放线工作，窑纵向基准线沿圆周以“十”字型、对称性放4条，每条线与窑轴线平行；环向基准线每2m放一条，每条线均应平行且垂直于窑轴线。

  确保窑体钢板洁净，铲除腐蚀的铁皮，严禁耐火砖的边损、角损超过控制范围的耐火砖投入使用。

  2.砌筑过程控制

  在施工过程中确保耐火材料不受潮，加工砖采用切砖机进行加工。经切割后砖的长度必须超过原砖长度的50%以上，厚度必须达到原厚度的70%以上。

  采用环砌法进行砌筑，砖紧贴窑体，必须保证砖的4只角均与窑体接触。

  砌筑中应避免下列通病：大小头倒置、抽签、混浆、错位、倾斜、灰缝不均、爬坡、离中、重缝、通缝、张口、脱空、毛缝、蛇形弯、砌体鼓包、缺棱掉角。

  耐火砖砌筑时要使用木锤或橡皮锤，严禁使用铁锤。

  调制耐火泥浆采用清洁水，准确称量，调和均匀，随调随用，已调制好的泥浆不得任意再加水使用，已初凝的泥浆不得再继续使用，调制不同质泥浆要对工器具及时清洗干净。

  3.砖圈锁缝控制

  只能用原状砖来锁砖，不得用加工砖。

  如果用几块砖来锁缝时，锁缝砖不得相互连用，要用标准型的与之相间；每环耐火砖的每种类型的锁缝砖不超过两块。

  在锁缝带内要保证砖的水平缝与窑轴相平行。

  锁缝金属板的厚度不大于2mm。

  每条缝内只能使用一块锁缝钢板，如需几块钢板时，应将其均布在整个锁砖区内，每环锁缝钢板的块数不超过4块。

  耐火材料的选用原则

  耐火材料在选型时，应保证下列要求得到满足。

  一是耐高温性。能长期在高温环境下运行。

  二是高强度和良好的耐磨性。回转窑内的耐火材料必须具有一定的机械强度，以承受高温时膨胀应力及回转窑壳体变形所造成的应力。同时因炉料及烟气对耐火材料的磨损，因而耐火材料需具有较好的耐磨性。

  三是具有良好的化学稳定性。以抵抗烟气中的化学物质的侵蚀。

  四是良好的热稳定性。能够承受焚烧状态下的交变应力。在停炉、起炉及旋转运转状况不稳定的情况下，窑内的温度变化比较大，不能有龟裂或是剥落的情况。

  五是受热膨胀稳定性。耐火材料可能比回转窑壳体膨胀大，容易脱落。

  六是气孔率要低。如果气孔率高，烟气会通过渗透进入耐火材料中，侵蚀耐火材料。

  综上所述，回转窑内耐火砖的配置方案、耐火砖的质量、耐火砖的存放、耐火砖砌筑、回转窑烘窑、生产各个环节处理不当均能影响回转窑的使用寿命，通过采用一系列措施对耐火砖进行维护，有助于使用最经济的窑衬达到最佳的使用效果。