回转窑各个带用砖

七、回转窑
回转窑内的工况是：燃料燃烧火焰温度高达1800-2000℃，窑内高温烟气与窑料进行热交换，出窑烟气温度降至1200℃左右，入窑物料温度约900℃，逐步加热至1400℃以上，窑料中的不同成分在此过程中进行化学反应，生成熟料。

近年来，随着窑的产量增加，窑速逐步增高，国外新投产的窑有的高达5-5.5r/min。

在此过程中易造成高温金属筒体变形而产生机械应力。

回转窑内温度高，化学反应复杂，且窑料以较快速度运行，因此回转窑内火砖的使用寿命受到影响，成为烧成系统更换最为频繁的部位。

国内大型预分解窑内火砖运转较好的为一年左右，一般为8-10个月，在一些尚未正常的生产线不超过6个月，个别窑不到2个月。

回转窑内耐火砖因承受高的热应力、热化学侵蚀、热机械应力，质量要求严格且价格昂贵，窑内耐火砖的应用是水泥生产厂和耐火材料制造厂关注的焦点，为减少耐火砖的消耗，以下将窑内各部位耐火砖承受的应力作一介绍。

1.分解带
近年来，预热器系统分解炉的功能越来越完善，入窑物料的分解率越来越高，窑内分解带的功能越来越少，分解带的长度呈现缩短的趋势。

带内衬砖所承受的热应力不高，一般烟气温度小于1350℃，而窑料温度高于900℃，此带已有少量C2S生成，带内耐火砖所承受的化学应力主要有：入窑物料含有少量的碱氯化合物及碱硫化合物的熔体和烟气对衬砖产生化学侵蚀。

减缓化学侵蚀的主要方式是尽量减少生料、燃料中的碱、氯、硫的含量，配用既能承受此工况温度，又能承受碱侵蚀的衬砖，同时还需考虑此部位温度较高，应尽量减少筒体散热损失，较为合适的品种是既抗碱侵蚀，且热导率较低的抗剥落高铝耐火砖。

若生料、燃料中碱氯硫化合物的含量严重超标时，可采取放风除碱，减少其含量，相应减少结皮及化学侵蚀。

2.过渡带（上过渡带后端）
从分解带来的已完全分解的窑料进入过渡带，此时物料温度增加很快，熔体仅有少量出现，C2S大量生成，当温度上升至约1300℃时，出现熔融熔体，进入熔体烧成带（上过渡带前端）。

进入过渡带的窑料，仍含有少量碱氯化合物及部分碱硫化合物，随着温度进一步升高，碱氯化合物进一步分解挥发。

当燃烧出现不完全时，窑气和窑料中含有的CO和C易使熟料中的硫酸盐分解，生成的SO2随烟气后逸，与碳酸钙分解的CaO或碱的氧化物作用，生成低熔融温度的化合物。

这些化合物之间形成熔融温度较低的复合化合物与已分解且已完成固相反应的窑料一起，在过渡带后部开始并延伸至分解带，黏结在衬体上，形成长厚窑皮（俗称后窑皮）和结圈（俗称后结圈）。

后结圈形成一定的高度时，圈后的窑料就难于向前进行，在窑的运转过程中，窑料翻滚逐步形成大块。

后结圈的高度越高，则大块越难先前运行，在此过程中越滚越大，在翻动的过程中对窑产生震动。

此时分解带内的衬砖不仅承受严重的低熔融体的窑料的硫碱化学侵蚀，还承受回转窑在运转过程中窑料和窑气温差造成的热震及氧化还原负荷，更为严重的是在窑尾出现大块窑料时的机械震动和磨蚀。

进入过渡带的烟气温度可能超过1600℃，窑料温度一般低于1300℃，该部位所承受的化学侵蚀与窑料中的碱硫含量有关，含量越高，则化学侵蚀越严重。

此外，该部位正处在第三挡拖轮前，烟气温度较高，正常操作时没有窑皮，筒体散热较大，金属筒体受热变性产生椭圆度应力。

综合上述情况，该部位选用荷软温度超过1600℃、抗碱硫侵蚀且热导率较低的耐火砖为宜。

3.熔体烧成带
当窑料温度逐步上升至1300℃时，窑料熔融，大量熔体进入熔体烧成带。

一些熔体和窑料一起，黏结在窑内耐火砖表面形成窑皮，但因温度稍低，所形成的熔体黏度难于将窑料大量挂在火砖表面上，形成时坍时挂的不稳定窑皮。

随着窑料逐步升温，窑料黏度则越来越适合挂窑皮，窑皮的厚度也越来越厚，坍落的次数也越来越少，当窑皮在耐火砖表面形成均匀的窑皮时，则进入最高温度烧成带。

熔体烧成带处在窑的中部，也就是三挡窑中间一挡托轮的部位，该部位烟气温度在1700℃左右，窑料温度在1300℃以上，一般配置高的荷软温度且抗窑料熔体侵蚀的火砖。

此类火砖一般致密，且热导率高，当窑升温时，筒体升温较快，以至于筒体膨胀量超过与轮带之间设计预留的间隙量，造成轮带压迫筒体，产生永久性变形，形成椭圆形，对衬砖产生严重的机械应力。

该部位耐火砖处在高温部位，不仅承受窑运转时形成的窑料和窑气之间温差形成的热震应力，还要承受窑皮时涨时坍对耐火砖造成温差变化产生的热震应力。

该部位处在火焰高温部位的前端，少量未完全燃烧的燃料沉积在该部位的窑料上，随窑旋转埋在高温的窑料内在缺氧的状况下不完全燃烧，易使硫碱化和物分解，加剧了耐火砖的化学侵蚀和氧化还原作用。

熔体烧成带的耐火砖处在高的烟气、物料温度下，缺少窑皮保护，此部位衬砖所承受的热机械应力及热化学应力均处在高负荷下，选择耐火砖时应予注意。

4.最高温度烧成带
此部位处在窑的最高温度部位，火焰温度最高可达2000℃，窑料温度从1350-1400℃以上的熟料形成温度，由于物料温度高，形成厚的窑皮以保护耐火砖，此外，窑料中97%的碱氯化合物挥发，碱硫化合物视烟气还原状况及温度决定其分解及挥发量。

衬砖内有窑皮保护，但窑皮是随原料性能和燃料性能及煅烧情况而变化的，带内衬砖不仅承受窑皮内熔体成分的热化学侵蚀，还需承受窑皮时坍时垮引起的热震应力。

烧成带由于有窑皮保护，在温度作用下，窑皮中的熔体成分渗入耐火砖空隙内，与耐火砖成分作用，生成新的化合物，这些化合物的熔融温度低，且体积膨胀，易使耐火砖损坏，总体来说带内耐火砖所承受的应力低于两端耐火砖所承受的应力。

但是一些窑料中的不易磨细且不易煅烧的SiO2，易造成该部位高温，促使衬砖承受的热化学应力大幅增加，使用寿命大幅降低。

但不论出现何种工况条件，烧成带部位的耐火砖必须具备较强的挂窑皮性能。

5.冷却带
此带熟料冷却固化，离窑进入冷却机。

冷却带的工况变化较大；若熟料内碱硫成分及氧化镁含量较高，在合适的温度下，所形成的窑皮致密，热导率高，易使筒体温度过高而变形，对衬砖产生较大的椭圆度变形应力。

若熟料内粉尘含量较高且随二次空气返回窑内，易对衬体产生磨蚀。

若冷却带部位没有窑皮保护，则熟料对衬砖的磨蚀尤为严重。

综合上述，带内衬砖除承受高温气流及熟料热应力外，更多地要承受高温含尘气流和熟料固化后的磨蚀，以及熟料中的熔体与硫碱化和物熔体的侵蚀，此处还有高温筒体变形带来的椭圆度应力。

在生产时，若将燃料器端面设置在窑口，当燃烧器变形向下弯曲时，易出现未完全燃烧的煤粉沉积在熟料面上，煤粉燃烧将进一步提高熟料表面温度，而使窑
口结圈，影响通风，进一步加重窑内还原气氛，影响生产及对窑内衬砖产生化学侵蚀。

冷却带处在窑筒体的最低部位，为防止窑内耐火砖在运行中下滑，在前段设置挡砖圈。

预分解窑转速高，相应增大挡砖圈部位的机械应力，此外冷却带处在窑口，筒体受热易变形，再加上该部位处在第一挡轮带部位，易形成筒体椭圆应力。

综合上述，冷却带耐火砖是回转窑内衬砖承受热应力、热化学侵蚀、热机械应力最高的部位。

6.回转窑耐火砖综合受力情况
回转窑内耐火砖承受的应力与入窑生料和燃料的性能有关，也与生产操作有关。