提高窑用燃烧器和前窑口耐火材料的使用寿命
窑用燃烧器和前窑口耐火材料使用寿命严重制约着窑的运转率，是水泥厂热工设备耐火材料使用寿命最短的区域。这两个区域的耐火材料大部分采用传统的浇注料，施工时一般根据设备上的扒钉及提供的衬料厚度进行，容易忽略其结构及施工方式。燃烧器浇注料大部分采用卧式半模法浇注等一些不规范的操作，前窑口浇注料存在一些不科学的分区及烘烤制度等缺陷。这些将不同程度地缩短了耐火材料的使用寿命，燃烧器上有的仅为2个月,短的只有1.5个月,最长也仅达6～8个月；前窑口上有的为4个月,最长也仅达6～8个月。本文通过改善燃烧器和前窑口耐火材料的形式及施工方式，以提高其使用寿命，使之与烧成带和过渡带窑衬寿命同周期，提高设备运转率，达到节能降耗的目的。
1影响燃烧器和前窑口耐火材料使用寿命的主要因素
1.1锚固件的设计与施工锚固件的材料、规格形式、间距和热膨胀处理等均直接影响衬料的使用寿命。有的锚固件材料选择不当，高温下过早过度氧化；有的焊接不牢用脚踢即掉落，导致大块衬料剥落。
首先锚固件材料选择必须适宜，通常材质不低于0Cr25Ni20，且必须焊牢，对锚固件整体应进行膨胀及保护处理。
将锚固件及燃烧器喷管外圆做除锈处理。燃烧器前端轴向0～1.0m处的锚固件，采用可长期应用温度大于℃条件下的3mm厚的晶体纤维毯均匀、密实地缠裹一层，然后用稠度较高的沥青漆均匀涂抹，或直接喷射沥青漆，做热膨胀处理。在轴向每隔0.8～1m设一道环缝，纵向设三道互成°的膨胀缝。以两个环缝间距为一个段节，相邻段节间的三道膨胀缝交错排列。建议浇注料采用竖式施工方式，其应用效果较卧式好。但一定做好燃烧器的稳固工作，确保施工安全。
1.2耐火材料的选用
生产中燃烧器的头部经常长“大白胡子”，经检验其中含有碱盐；同时耐火材料受高温侵蚀及二次风的冲刷也很严重。因此，耐火材料应具有较强的耐碱性、耐化学元素硫和氯等的侵蚀以及耐高温和冲刷磨损。为此，宜选用具有耐碱性侵蚀和耐高温磨损的板状刚玉质浇注料或纳米浇注料等。
1.3高温条件下对锚固件的化学腐蚀
金属锚固件中的化学元素镍对SO2和硫酸盐的侵蚀具有高度的敏感性，不锈钢锚固件会受到氧化作用以及氯和氯化盐的侵蚀。因此高级不锈钢的使用也有不足之处。图1是燃烧器本体及锚固件被腐蚀的情况。
1.4前窑口及挡砖圈变形
前窑口本身的刚度不够产生变形，或前窑口挡砖圈膨胀变形，均会导致产生衬料剥落加速其损坏。当挡砖圈受机械应力产生变形，部分焊缝产生热疲劳而脱焊时，脱焊部位翘起，致使浇注料呈块状剥落。
1.5前窑口浇注料的分区
前窑口浇注料的合理分区，是保证浇注料不脱落的前提。前窑口处于温度多变的迎风区，为适应具有一定柔性窑口的变形，依据所使用的耐火材料的性能及窑头护板形式等，合理留设膨胀缝。
1.6前窑口挡砖圈处第一环砖损坏
前窑口挡砖圈处第一环砖受较强的机械应力作用而被破坏剪断，从而对前窑口整体型耐火材料体产生向下的过大推力，导致耐火材料体分层，而使衬料出现断裂层。图2是运行约3个月的前窑口衬料破坏情况，挡砖圈处第一环砖受剪切应力作用而被破坏剪断，整体型耐火材料体分层，上层衬料向前窑口方向冲出。有效的解决方法是将挡砖圈包含在整体衬料内，前几环砖采用大砖环砌筑。
1.7工艺操作的稳定性
1）生产过程中的急冷、急热，会使耐火砖内部形成气孔，降低其强度，对耐火砖的热震性损害成线性增大，导致耐火砖的炸裂损坏及窑口浇注料的剥落。
抗热震性是耐火材料的一个重要性能，在一定程度上决定着材料是否能在热工设备上使用。目前使用的抗热震性检测方法（将材料加热到预定温度然后用水或压缩空气冷却），虽然不能准确预测材料在真正热震条件下的行为，但也有重要的参考价值。实际条件下，材料有不同的温度梯度，因为其是一侧加热，工作温度较高，材料的应力也受到一定的影响。
显微结构观察表明，热震使耐火材料显微结构变疏松，不连续，主要是在材料颗粒周围形成气孔和与脆性断裂有关的裂纹。这也解释了热震使得杨氏模量和剪切模量降低、内部摩擦力增大以及泊松比减小的现象。
2）系统内热工机械的设备问题，如篦冷机不正常，会造成二次风温的频繁变化，而使前窑口产生变形，致使前窑口浇注料剥落。
3）窑筒体椭圆度过大对窑衬的破坏极其严重。筒体变形产生的压应力大于砖的最大许用应力时，可使砖环内连续几块砖断裂，或多块砖成片的深层断裂。
4）烧成系统的稳定性，原燃料、产量及工况的稳定性也直接影响耐火材料的使用寿命。
5）开窑点火时期的升温速度、烘窑时间以及投料时的温度等工艺操作对耐火材料的寿命影响很大。2国内外燃烧器和前窑口耐火材料的几种基本形式
2.1前窑口
1）锚固件与板状刚玉质浇注料、纳米浇注料和高耐磨浇注料等配合，现场分块浇注施工的传统形式，见图3。插入的振捣棒规格及间距适宜，振捣密实。建议点火前窑口浇注料采取提前单独烘烤措施。图4为前窑口浇注料现场烘烤示意。
2）前窑口采用高耐磨砖，寿命约2年，可实现与烧成带和过渡带碱性砖同步更换的目标。
3）采用前窑口护板与耐火材料为一体的陶瓷护板，在前窑口护板上无须再设置其他耐火材料，寿命大于3年，其耐冲刷磨损及酸碱侵蚀，方便安装及更换。图5为一前窑口陶瓷护板结构形式。
2.2燃烧器
1）锚固件与浇注料配合，现场浇注的传统形式。
2）头部陶瓷套筒，其他部位采用浇注料形式。
3）燃烧器端部现焊圆弧形式挡板，见图6。
为解决燃烧器头部长大白胡子及磨损严重的问题，将圆弧形式挡板1焊于燃烧器头部外圆上，然后在其顶端现焊长mm的挡板2（套筒），裹住头部浇注料,挡板的材质为0Cr25Ni20耐热钢,厚度为6～8mm。挡板2可用耐热钢套筒或陶瓷套筒，但陶瓷套筒效果更好。
4）采用整体陶瓷套筒，耐磨损、耐腐蚀，见图7。
5）采用龟甲网陶瓷衬料，见图8。
3结束语
设计合理的窑用燃烧器和前窑口耐火材料结构，应用陶瓷制品，使这两个区域耐火材料的寿命大于烧成带耐火砖寿命或与烧成带耐火砖寿命成倍数关系，减少停窑及启动频次，真正实现节能降耗、节能减排，为实现绿色生产提供可靠技术保证。同时应大力研发国家产业*策允许和鼓励的节能型、利废型和生态型的耐火材料技术和产品。作者：张芝兰；于来义；
文章来源于：中国水泥备件网论坛
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