水泥生产工艺方面的中庸之道(连载五)

贾华平

（天瑞集团水泥公司，河南汝州市 467500）

20 窑头正压操作仅仅是脏一点吗

窑头一般要求微负压操作，但有的操作员认为，窑头控制在微正压状态，有利于稳定火焰、稳定二次风温、fCaO好控制，偶尔脏一点不算什么。

由于“生产紧张”或追求连续运转，对系统漏风、预热器结皮、窑内结圈、设备带病运行等引起的窑内通风不足、窑头正压得不到及时处理，认为只要少停一次窑就是合算的。

从烧成工艺来讲，长时间维持正压操作，严重影响到窑内通风，影响到煤粉燃烧，增加了还原气氛，对窑的产质量都是非常不利的，应该及时的停窑处理，不要凑合着生产。

从设备管理来讲，长时间维持正压操作，由于窑头二次风温度一般都在1000℃以上，甚至达到1200～1300℃，正压时势必造成风冷套处在高温氧化的氛围中，一方面使风冷套氧化变薄，另一方面造成风冷套变形。

由于窑口护铁是靠风冷套内的冷风降温的，风冷套氧化变形后势必造成冷风短路，窑口护铁得不到均匀冷却，造成窑口护铁和窑口筒体温度大幅度提高，同样处在高温氧化氛围中，造成护铁的提前失效，窑口筒体变薄、喇叭口甚至裂纹。所以一定要制止窑操作人员的正压操作。

图1 某5000t/d线烧损严重的前窑口

窑头负压也不是越大越好，一般控制在负的50～100Pa为好。负压靠风机形成，过大的负压必将增加系统的电耗；负压过大还会增加窑头冷风的漏入，导致二次风温降低、煤耗增加；还会增加密闭堵漏的难度。

当然，正常的负压操作也必须搞好窑头的密闭堵漏，特别是窑门和燃烧器周围，现在有的公司已经搞得很好了，基本做到了窑头不见火。

图2 某5000t/d线的燃烧器周围密封

21 窑尾密封损坏是小事一桩吗

窑尾密封的主要作用就是防止冷空气进入窑尾。有些生产线为了保产量、保运转率，在窑尾密封损坏后不愿意停窑处理，导致大量冷空气进入，煤耗和电耗大幅度增加。

曾经有一条5000t/d窑，由于窑尾烟室沉降，导致窑尾密封石墨块全部损坏，而为了满足市场需求，没有及时停窑处理，导致当月熟料标准煤耗达到140多公斤，比正常情况高了20多公斤；熟料电耗达到87度，比正常情况高了20多度。所以窑尾密封的损坏虽然没有直接影响到窑的运行，但对系统的经济运行影响很大，出现问题要尽快处理。

需要指出的是，就水泥生产来讲，密闭堵漏是降低能耗的重要环节，不可能一劳永逸，是一项常抓不懈的工作，但在治理上却要力求彻底。

还有一点，早期设计的5000t/d窑，在窑尾设有专门的冷却风机，其目的是对窑尾下料溜子进行冷却。实际上，不管我们采取什么措施，窑尾漏风都是难以彻底避免的，窑尾溜子又是耐热钢材质，完全能够适应窑尾的工况，不需要专门为它设置冷却风机。所以，后来设计的5000t/d窑，都取消了这台风机，事实证明没有任何问题。

图3 某公司5000t/d熟料线的窑尾冷却风机

有的公司，在停运了这台风机后，感觉分解炉的燃烧恶化了，分解炉供风不足了，对取消这台风机提出了质疑。实际上分解炉供风不足与取消这台风机没有直接关系，① 有可能只是一种巧合而已；② 有可能是真的受到了影响，这正好说明了这台风机对系统漏风的影响有多大，但只要我们在用风上作适当的调整就完全能够解决。

22 通风截面积足够就不影响通风吗

风速与风路的截面积有关，在一定风量的情况下，风速确实只取决于通风的截面积；但对于一定的风机及开度，风量还与风路的阻力有关，阻力除与风路的截面积有关外，还与风路的截面形状有很强的相关性；对于特定的有流场要求的工艺设施，比如预热器和后窑口，其流场分布就直接依赖于风路的截面形状了，这一点不能不引起足够的重视。

河北某公司的3000t/d窑，在2005年的一次检修后，窑的煅烧能力急剧下降，查找了几天也没有找到原因。然后逐项分析这次检修的异常变化，发现在分解炉的下锥体修补浇注料时，锥体上部的5个浇注料外凸灌入口忘了拆模板，但该外凸位于下锥体的上口，即使有外凸存在其截面积也远大于下锥体的下口，似乎不应该对窑构成如此大的影响。

鉴于没有找到其他的原因，便决定先停窑解决这个问题，停窑将外凸彻底打掉后，再开窑一切都归于正常了。事后分析认为，尽管这几个外凸没有影响到通风截面积，但却严重影响了分解炉内的流场分布。

东北某公司的5000t/d窑，在2010年投产初期，产量只能加到3000t/d左右，再加料就出现预热器塌料、窑内窜料现象。后经设计院等多方查找原因未果，只是发现窑尾烟室的后墙浇注料给打厚了，墙面距后窑口的距离由设计的1920打成了1600，减小了320mm。

难道是这个原因？尽管减小了320mm，但其通风截面积还是远大于其上部的分解炉下缩口。大家抱着试试看的心态，停窑将多出的浇注料打掉，没想到再开窑后一切都正常了。事后分析认为，尽管此处不是风路上的最小截面积，不构成通风的瓶颈，但其截面积的减小还是增大了通风阻力，最终影响了分解炉下缩口的通风。

23 窑筒体的冷却是有利无害吗

在运行过程中，很多生产线把筒体冷却风机全部开起来，虽然理论上窑筒体的表面温度控制在280℃以下能保持筒体较高的强度，但在实际运行中，筒体表面温度大多在300℃以上，有的甚至达到380～390℃。

个人认为只要筒体表面温度均匀，整体膨胀基本在设计范围，温度在350℃以下可不必进行冷却，这样既可以节电，又可以降低煤耗。但如果筒体表面出现严重的温度不均匀，为了防止窑筒体出现不均匀膨胀而影响到窑的工况、引起托轮瓦发热，应该吹风进行冷却。

有的厂家仍然延用窑体淋水，特别是窑筒体已经烧高后的淋水，使窑胴体的膨胀对砖膨胀量的吸纳作用大为减小，增加了对砖的挤压力，为了延长砖的使用寿命，有必要取消窑胴体淋水。实际上，窑体淋水虽然能很快的补挂窑皮，但这种窑皮并不结实，好挂也好掉。

图4 某公司3000t/d预分解窑的窑体淋水系统

窑体吹风也是这个道理，只不过是比淋水危害小点儿罢了。实际上，只要我们平时注意保护窑皮，并及时补挂窑皮，这种窑皮比通过吹风淋水强挂的窑皮要好得多。

实际上，取消了吹风淋水这个拐棍，增加了操作员平时注意补挂窑皮的责任，更能减少窑皮脱落造成的风险。所以，有的公司近几年新建的分解窑，干脆不再设置窑筒体冷却风机。

24 砖的厚度不低于60%就可以不换吗

要准确把握好局部挖补与整段更换窑衬的界限，有的公司只看砖的厚度还可以，就舍不得更换，结果导致刚开启窑来就又被迫停窑换砖。现在的窑规格都比较大，多停一次窑就要损失几十万元，劳命伤财、很不划算。

判断砖该不该更换的一般原则为：砖的厚度不低于原砖厚度的60%，且砖的实际使用时间不长、未受过恶劣条件的折腾、结构未发生裂缝和排列错乱现象，否则就需要进行更换。

有的砖表面看起来还不错，厚度也不薄，其实在内部已发生了较大弱化、具有了过烧、断裂、酥松、碱蚀等严重的缺陷，各种理化指标已经很低，不能再用了。下图就是几例：

图5 变形损坏的窑砖

正确的判断，不仅可以降低窑衬的消耗，缩短停窑时间，减少损失，而且可提高窑的运转率，提高多种技术指标。当然，这个理说起来人人都懂，但具体执行起来，特别对于有生产成本、材料费用考核指标者来讲，往往是举棋不定，舍不得花小钱而最终花了大钱。

25 耐火砖的理化指标高就是好砖吗

这里先讲一个故事，它是真实的：和其他公司一样，某万吨线耐火砖的薄弱部位在窑口，损坏形式主要是被挤碎。为了解决这一难题，设计时还专门采取了冷却带缩径（Ф6.2→Ф6.0）措施，企图靠缩径过渡段（长1.76m）来抵挡后部砖的推力。

图6 某万吨线的前窑口缩径及过渡段图

按设计，在窑的烧成带，使用理化指标稍低的、每吨5000多元的镁铁尖晶石砖，使用寿命在1年左右；在窑口冷却带，使用理化指标较高的、每吨8000多元的镁铝尖晶石砖，但使用寿命却只有1～2个月，一直是该窑运行的薄弱环节。分析认为，窑口砖的损坏主要是砖的高温抗折强度不够，便对两种砖做了高温抗折强度对比检验，结果发现“理化指标”高的镁铝尖晶石砖，在高温抗折强度方面反而不如“理化指标”低的镁铁尖晶石砖。

便于2011年元月份大修时，在窑口试用了镁铁尖晶石砖，到2011年11月11日窑口掉砖挖补，运行了将近一年。这进一步证明了高温抗折强度对窑口砖的重要性。我们的砖是在高温状态下使用的，为什么耐火砖厂给我们提供的“理化指标”都是常温指标呢？

关于这个问题，我曾经请教了某国际著名的耐火材料公司，给我的回答是 “我们公司非常重视这个问题，配有高温强度检测设备进行抽查检测”，而在我走进该公司以后，确实看到了放在角落里的高温强度检测设备，但上面放有奖状、饭盒、水壶等杂物，看不出有使用过的痕迹，如下图。为了不给该公司造成不良影响，已对奖状里显示的公司名称作了处理。

还有一个问题需要指出，大家可以翻翻你手头的产品样本，几乎所有耐火材料公司，他们给出的化学成分都不外乎SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO 、CaO 、ZrO2、Cr2O3等有益成分，而没有一个提及对窑筒体有害的成分的限量。难道真的就没有有害成分吗？

事实上，在有的公司的产品中，不但含有Cl-等有害成分，而且还很高。比如，用在水泥窑过渡带的抗剥落砖等，为了提高其热震稳定性，常加入一定的ZrO2成分，ZrO2是一种成本较高的材料，这不可避免的提高了砖的生产成本。

由于锆英石原料具有良好的惰性，抗玻璃和炉渣溶液的侵蚀力较强，所以玻璃池窑常用含锆的耐火材料。如电熔AZS砖，含锆量在32.5%～40.5%之间。ZrO2在玻璃溶液中的溶解度又很低，所以在玻璃池窑的废砖中保留了较高的ZrO2成分。

据一些不可查证的内部消息，有的公司，为了降低水泥窑过渡带砖的生产成本，在制砖时加入的不是锆英石原料，而是玻璃池窑的废砖，而这些废砖中往往富集有较高的Cl-等有害成分。

26 窑升温期间的恒温是浪费时间吗

窑衬砌筑好后需要妥善烘烤，烘烤时升温不能过快、甚至必要时需要恒温，以免产生过大的热应力而导致砖衬开裂、剥落。

有些厂家更换窑衬后急于投料生产，常采用6～8h的快速烘窑制度，加之缺乏必要的措施来保护窑体和窑衬的安全，导致窑体及窑衬不必要的损坏。

图8 某公司不当升温导致的恶性事故

窑衬烘烤必须连续进行，直至完成，且要做到“慢升温，不回头”。为此烘烤前必须对系统设备联动试车，还要确保供电。

控制砖的升温速度，主要是控制砖的热面与冷面的膨胀差值，这与导热系数有关，另外还要考虑砖的热面温度与窑胴体的温度差值，实际上是砖的膨胀量与窑胴体的膨胀量相适应的问题。否则，砖膨胀的快而窑胴体膨胀的慢，砖将受到窑筒体的挤压，砖的膨胀力是非常大的，有可能超过砖的强度而坏砖，有可能超过窑筒体的强度坏窑筒体。

由于砖热面的升温膨胀在先，在砖热面升到一定温度后，要有一段恒温时间，以便让砖的热面膨胀等一下砖的冷面膨胀和窑胴体的膨胀。在这一方面，多数厂都是照抄其他厂家在多少温度段恒温多长时间的规定，实际上这是很不科学的，应以窑筒体高温段的温升速度为判断标准，当温升速度快时就应该继续恒温一段时间，而当温升速度已经很慢时就可以停止恒温了，没必要再浪费时间。

应该提醒一下，这是一张非常难得的照片。从照片上看，窑筒体不是韧性被撕裂的，而是脆性被碎裂的；这个窑筒体不像是钢质的，而像是陶质的。遗憾的是，由于种种原因，这起事故无法做详细的分析，但可以肯定窑筒体是钢质的，而绝不是陶质的。下图由奥地利奥镁耐火材料公司的《窑筒体锈蚀》资料整编而成，仅供参考。

图9 由奥镁公司《窑筒体锈蚀》资料整编的参考图

从碎裂的表象看，很可能是氯盐在钢材中渗透的结果，有无据可查的说法，该公司在近年为了降低成本，曾大量采用过工业废渣配料，难保没有有害成分，包括氯盐。有关研究表明，氯离子对钢材不但有“氧化反应”和“电化反应”的危害，而且可以在碳钢中渗透，渗透多了的碳钢就会变得很脆，很易碎裂。