长寿命窑衬的选型与配套方案

张 豪

重庆良友窑炉工程有限公司，重庆 400283

长寿命窑衬的选型与配套方案

张 豪

重庆良友窑炉工程有限公司，重庆 400283

耐火砖的设计、选型、配套方案，赋予了水泥窑耐火材料先天的性能，具体与耐火砖的高度（即窑衬的厚度）、砖型尺寸、材质及对应的使用区间等几个方面有关。这与材料本身性能、砌筑施工质量、工艺操作等因素共同决定了水泥窑耐火材料的使用寿命和效果。

窑衬 选型 配套 使用寿命

0 引言

众所周知，水泥窑耐火材料的寿命和效果与材料本身性能、砌筑施工质量、工艺操作等因素有关，也与科学的设计、正确的选型、配套分不开。而设计选型、配套方案赋予了某台水泥窑耐火材料的天性，关系到先天有无缺陷的大问题，不可忽视。

根据多年的实践经验，笔者认为耐火材料的设计、选型、配套主要从耐火砖的高度（即窑衬的厚度）、砖型尺寸、材质及对应的使用区间等几个方面着手。本文就此展开论述，仅供参考。

1 耐火砖高度的确定

大部分人认为水泥窑砖的使用寿命与窑砖高度成正比，但经过我们多年的统计资料分析，发现没有明显差异，JC/T2196-2013《水泥回转窑用耐火材料使用规程》（以下简称《规程》）培训教材有专门章节阐述这个问题。曾经有个水泥厂要求在他3.5 m窑上使用250 mm高度的砖，经过多方说服，最后采用了220 mm的砖，但最终使用寿命没有明显差异。

《规程》推荐了4种厚度，分别为180 mm、200 mm、220 mm、250 mm。推荐选择方式见表1。

表1 水泥回转窑用耐火砖高度与窑内径的关系

针对西南地区的特点，结合水泥厂的使用习惯和实际使用效果，经过收集整理近10年的检修用砖和备砖数据，在满足使用功能的前提下，用最少的砖型储备，满足最大的市场需求，建议调整砖型选择范围见表2。

表2 适合西南地区的水泥回转窑用耐火砖高度与窑内径匹配推荐表

表2 适合西南地区的水泥回转窑用耐火砖高度与窑内径匹配推荐表

这样调整之后，储备200 mm、220 mm的耐火砖就可以满足整个西南地区90%的窑的需求（西南地区90%的窑径都在3.3 m～5.4 m之间），180 mm、250 mm砖型可以不作为常备物资考虑。

2 耐火砖厚度的确定

现在常用的砖型根据厚度不同主要有VDZ、ISO两种砖型标准，根据《规程》推荐VDZ标准主要用于碱性砖，ISO标准主要用于硅铝质耐火砖，这两种标准各有优缺点，经过40来年的使用，证明是很好的，是能满足使用要求的。一般情况下我们就按照《规程》推荐标准来选择砖型，但我们也尝试将VDZ标准用于硅铝质耐火砖（如硅莫砖、抗剥落高铝砖），也取得了满意的效果，克服了ISO砖型的部分缺点。对于VDZ标准因锥角较小而容易掉砖的问题，因某品牌高温胶泥的推广而得到了很好的遏制。

但对于我们来讲，能否有比这两种方案更好的方案呢？在天津院陈友德教授指导下，我们分析VDZ、ISO两种砖型标准制定的历史背景和工艺特点，也尝试使用一种新的砖型标准代替上述两种标准，目前正在进行工业试验，效果有待考证。

在这里，笔者将一些思路给大家分享，希望得到大家的帮助。

（1）用VDZ标准等中间尺寸的优点，结合ISO标准π/3的思路，将耐火砖的等中间尺寸调整为100 π/4，即78.5 mm，因为其中间尺寸的厚度与π相关且窑径一般都是100 mm的整数倍，100可以整除4，所以每环砖的数量应该是整数块，理论上讲可以不再使用锁缝砖（实际砌筑时会受砖型尺寸制造误差、筒体椭圆度等因素的影响而需要使用锁缝砖，但数量会减少），方便砌筑，为减少锁砖的数量和砖型创造了条件。

锁缝砖厚度尽量大于标准砖的厚度，以规避砌筑规范中打锁砖钢板位置的规定。

（2）砖型尺寸参数中尽量避免1 mm以下的数值，即以mm为单位的整数，方便记忆和现场测量、工厂管理等。

（3）适当增加耐火砖的厚度，将原VDZ标准的厚度71.5 mm增加到78.5 mm，厚度增加了7 mm，增加9.79%，每环砖的数量减少了约10%，单块砖重量仅增加了10%（200 mm的镁铁砖重量约为9.20 kg，220 mm的镁铁砖重量约为10.12 kg），在保证整个砖体的弹性降低不多的情况下，将ISO砖的重量降低了很多，工人劳动强度会大幅降低，同时比VDZ标准增加不多。

（4）可以适用于碱性砖、硅铝质耐火砖砖等水泥窑的所有砖型，可以替代ISO、VDZ两种系列砖型。

（5）适用范围为窑径Ф3.3 m～Ф6.2 m，至于更小的窑和更大的窑，另作考虑。

设想的一种新砖型的尺寸见表3。

3 材质和对应使用区间的确定

俗话说，好钢用到刀刃上，对水泥窑而言不是价钱贵的砖就适合整窑通用，必须与工况相匹配。

案例：云南某厂 Φ4.3 m窑。

因厂里非计划停窑，厂里急需用砖，于是将硅莫红砖用于了烧成带（使用前得到耐火砖制造商的承诺，保证寿命不低于10个月），投料仅12个小时不到新换的2 m砖就全部烧损，同期换上去相邻的2 m直接结合镁铬砖没有任何问题。笔者认为，这是材质和对应使用区间存在误区。

3.1 材质选择的几个原则

（1）必须满足基本使用功能，同时尽量减少耐火砖的品种和砖型数量。

表3 设想的一种新的砖型标准

（2）寿命尽量能够匹配，如前窑口浇注料、上下过渡带、烧成带寿命能基本匹配，能够一次检修最好。

（3）大修周期可控：确保1年1次大修，争取3年2次大修。

3.2 各部位耐火材料选用经验

（1）烧成带必须使用碱性砖。

烧成带必须使用碱性砖（不含镁铝尖晶石砖），比如直接结合镁铬砖、镁铁尖晶石砖、白云石砖等，尤以镁铁尖晶石砖、白云石砖为佳，直接结合镁铬砖物美价廉，但有环保压力、寿命偏短的缺点。

目前我们了解到大部分国产品牌镁铁尖晶石砖使用寿命在6～10个月之间，能达到12个月的很少。我公司推荐使用奥镁厂镁铁尖晶石砖，其寿命保证值不低于12个月，但正常使用寿命可达18个月，甚至有约30%能到达20个月。

目前奥镁砖价格比国产的高出10%～15%左右，但寿命如果达到12个月也最少增加20%寿命，如果能达到18个月就增加了50%，性价比高，就是全款提货的销售方式有点让人难于接受，但如果算上银行贷款的财务费用也还是合算的。

（2）上下过渡带耐火材料的选用。

上下过渡带选择比较多，如镁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖（限奥镁产）、硅莫红砖、AZM1680硅莫砖等，一般镁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖导热系数大，在二档轮带下面筒体温度会高，但使用寿命会比较长，如果使用品质比较好的硅莫红砖温度会降低不少，使用寿命也能达到18个月。

（3）安全带耐火材料的选用。

安全带（如Ф4.8 m×72 m窑的40 m以后）砖选择比较简单，主要就是考虑资金和寿命，不管用什么砖，只要品质是货真价实的都可以用，只是使用寿命有差异，如高强耐碱砖1～2年、抗剥落高铝砖2～3年、AZM1650硅莫砖3～5年。

4 典型窑型配砖方案推荐

经过多年的统计分析，我们总结了低成本方案、高性价比方案、高可靠性方案供业主选择，各种方案特点比较见表4，典型窑推荐配置见表5、表6、表7。

表4 低成本方案、高性价比方案、高可靠性方案特点比较

表5 Φ4 m×60 m回转窑配砖方案推荐

表6 Φ4.3 m×64 m回转窑配砖方案推荐

表7 Φ4.8 m×72 m回转窑配砖方案推荐

5 结束语

《中庸》开宗明义说，天命之谓性，率性之谓道，修道之谓教。孔子首先指出 “先天”是基础。在众多的实践中，我们不得不承认这一点是天经地义的。笔者对水泥窑使用耐火砖的认识也不过如此，必须重视设计选型、配套方案，它们赋予了具体某台水泥窑耐火材料的天性。

基于此，笔者根据多年的实践，提出了以上建议方案，但不一定放诸四海而皆准，需要我们根据各个工厂自身的原燃材料、工艺配方、窑内工艺状况等各种因数综合考虑后进行选择。

当然，耐火材料的配置不能解决所有问题，再好的砖也耐不住熊熊的火焰，所以在选择好配置的条件下，仍然需要对耐火材料的材质、砌筑施工、设备状况（如筒体椭圆度、轮带滑移量等）、工艺操作各个环节加强管控，才可能取得好的使用效果。

2014-11-08）

TQ172.6.22.26;TU54

B

1008-0473(2015)01-0042-05

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.01.011