水泥回轉(zhuǎn)窯筒體耐高溫防腐處理、窯筒體內(nèi)隔熱保溫改造

志盛威華周工

1、工況目前應(yīng)用狀況；

   回轉(zhuǎn)窯的主要作用是對生料進(jìn)行煅燒，是水泥生產(chǎn)的主要設(shè)備，其工作的穩(wěn)定性和安全性對整個水泥生產(chǎn)具有重要意義，被稱為水泥廠的心臟。水泥窯的發(fā)展過程：倉窯——立窯（普通立窯和機(jī)械立窯——干法回轉(zhuǎn)窯（中空回轉(zhuǎn)窯、余熱鍋爐窯、干法長窯和立波爾窯等）——濕法回轉(zhuǎn)窯——新型干法回轉(zhuǎn)窯（懸浮預(yù)熱器窯、預(yù)分解窯）。近年，水泥工業(yè)窯系統(tǒng)發(fā)展趨勢是:標(biāo)準(zhǔn)化、大型化和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)化。窯系統(tǒng)發(fā)展趨勢是標(biāo)準(zhǔn)化日益增加，這主要是目前水泥廠能力有限和建筑業(yè)蓬勃發(fā)展的緣故。

另一原因是由于預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯和冷卻機(jī)模塊化問題的解決，系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化使成本大大降低。

窯系統(tǒng)發(fā)展第二個趨勢是大型化。窯系統(tǒng)發(fā)展第三個趨勢是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)化。自采用預(yù)分解窯技術(shù)以來，窯系統(tǒng)的工藝發(fā)展主要是產(chǎn)量提高、能耗降低、后期維修費(fèi)減少、耐火材料消耗量降低和備件降低。

由于工藝的改善，即使用大量替代燃料也能燃燒完全。同時降低熟料燒成溫度和空氣需要量并達(dá)到非常低的排放量。且設(shè)置還原區(qū)和用多級燃燒系統(tǒng)，減少有害氣體的排放。更重要的是，控制參數(shù)相當(dāng)少，主動參數(shù)有窯和分解爐用燃料的比例、喂料生量、窯尾排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻機(jī)風(fēng)量。被動控制參數(shù)有窯的廢氣溫度、熱器溫度和壓預(yù)力、窯尾溫度、成帶溫度、三次風(fēng)溫、料出冷卻機(jī)溫度和篦床下的風(fēng)壓等。

我國擁有水泥企業(yè)近幾千家，產(chǎn)量已削減氮氧化物排放外,基本未采取任何控制措施。水泥生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的粉(煙)塵、二氧化硫(SO2)、 氮氧化物(NOx)和氟化物等污染物，排放的SO2和NOx是會引起酸雨的主要成分同時會影響耐火磚的使用壽命，對窯筒體壁造成腐蝕。

此外，隨著城市化進(jìn)程的加速發(fā)展，城市人口越來越多，所產(chǎn)生的生活廢棄物也越來越多，利用水泥回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置廢棄物，可顯著增加廢棄物的處置能力, 有效降低廢棄物的處置成本，而且不會造成二次污染，不會新占土地，不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，更不會對地下水造成污染，可以有效解決城鎮(zhèn)化建設(shè)中日益嚴(yán)重的廢棄物‘圍城’問題，是廢棄物的無害化、資源化、能源化和綜合利用項(xiàng)目，有利于建設(shè)節(jié)能環(huán)保型工業(yè)。隨之而來的回轉(zhuǎn)窯筒體壁腐蝕嚴(yán)重，有時甚至?xí)霈F(xiàn)斷窯的后果。

2、水泥廠更換回轉(zhuǎn)窯的主要原因?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯筒體的腐蝕，回轉(zhuǎn)窯的腐蝕問題，一般在設(shè)備大修，停窯檢修、更換窯襯耐火磚時發(fā)現(xiàn)，從筒體內(nèi)壁上取下來的片狀腐蝕物具有多層結(jié)構(gòu)，呈紅褐色和黑色，各層均有亮晶質(zhì)點(diǎn)零星散落或成片分布?；剞D(zhuǎn)窯筒體腐蝕，一般成片狀剝落，銹片疏松易脆，有的還會在筒體內(nèi)側(cè)表面出現(xiàn)環(huán)向不均勻溝槽，如回轉(zhuǎn)窯前段大齒輪處就經(jīng)常發(fā)現(xiàn)筒體內(nèi)側(cè)有溝槽。筒體腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域是回轉(zhuǎn)窯的過渡帶大牙輪附近筒體，年腐蝕速度高達(dá)1-2毫米?；剞D(zhuǎn)窯筒體腐蝕的原因分析腐蝕片狀物發(fā)現(xiàn)，銹層的主要成分是鐵的氧化物及少量的氯化物和硫化物。所以，硫是鋼材的有害元素，能降低鋼的延展性和韌性，硫的腐蝕先在鋼材表面形成Fes2密實(shí)層，然后在逐層深入，速度相對較慢，FeS2能增加鋼材的熱脆性，氧的存在，使窯筒體在高溫200-300℃下氧化形成氧化膜，但這種氧化膜結(jié)構(gòu)疏松，難以阻止金屬的進(jìn)一步氧化。氯離子，離子半徑小穿透能力強(qiáng)，能快速進(jìn)入鋼板內(nèi)部進(jìn)行深層次的腐蝕，會大大降低鋼材質(zhì)量，使其變得很脆容易脆裂。一旦產(chǎn)生脆性破壞，不易提前發(fā)現(xiàn)，會增加窯體斷裂的危險。

3、水泥回轉(zhuǎn)窯的腐蝕強(qiáng)弱與回轉(zhuǎn)窯的燃料種類、物料純度、是否焚燒垃圾、外界環(huán)境溫度及窯內(nèi)隔熱效果、耐火磚縫隙率、停窯頻次等有關(guān)。

(1) 水泥回轉(zhuǎn)窯使用的燃料主要是煤炭，也有在使用燃?xì)鉃槿剂稀Ｔ谶\(yùn)行過程中，燃料燃燒后釋放出大量的硫化物、氮氧化物等氣相腐蝕介質(zhì)。因煤炭屬礦產(chǎn)燃料，因此煤炭中的成分較為復(fù)雜，而我國所產(chǎn)煤炭中均含有氟離子，在高溫燃燒時氟離子溢出，滲透性將會使腐蝕更為嚴(yán)重。煤炭中若含有鉀等堿性金屬，也會加速窯體的腐蝕。

（2）水泥回轉(zhuǎn)窯用于燒制熟料的原料如石灰質(zhì)礦石、黏土質(zhì)原料等亦屬于礦產(chǎn)原料，另一部分回轉(zhuǎn)窯還會在原料中添加一定量的工業(yè)廢渣，工業(yè)廢渣中的成份更為復(fù)雜，因在高溫環(huán)境下很多物質(zhì)的腐蝕性會有變化，常溫中無害的物質(zhì)在高溫下亦會出現(xiàn)較強(qiáng)的腐蝕性（比如水，在高溫臨界狀態(tài)下就具有較強(qiáng)腐蝕性），因此物料的純度對高溫運(yùn)行的回轉(zhuǎn)窯的腐蝕有一定的影響。

（3）我國很多水泥回轉(zhuǎn)窯在協(xié)同垃圾焚燒處理，垃圾中往往含有較高的水份，且垃圾的較為復(fù)雜，垃圾的成份波動也較大，例如生活垃圾的組成與當(dāng)?shù)氐纳盍?xí)慣、季節(jié)等有關(guān)。在垃圾焚燒中各類物質(zhì)小分子及氟離子的腐蝕尤為突出，來源各協(xié)同垃圾處理的水泥生產(chǎn)企業(yè)在焚燒垃圾后設(shè)備的腐蝕明顯強(qiáng)于焚燒前，這種腐蝕的加劇在回轉(zhuǎn)窯、收塵器體現(xiàn)的更突出。

(4) 外界環(huán)境溫度及窯內(nèi)隔熱效果主要影響的是窯筒的溫度，在不同溫度狀況下窯筒內(nèi)壁腐蝕速率會有所不同，各腐蝕介質(zhì)在不同的溫度段有不同的活躍度，因此窯筒溫度是否穩(wěn)定對于回轉(zhuǎn)窯主要腐蝕源的鎖定和防治影響較大。

(5) 耐火磚在回轉(zhuǎn)窯工作中會出現(xiàn)一定的熱脹冷縮形變，腐蝕介質(zhì)在回轉(zhuǎn)窯正常的工作環(huán)境中大多為氣態(tài)，氣態(tài)的腐蝕介質(zhì)會沿著耐火磚的縫隙滲入到耐火磚與回轉(zhuǎn)窯窯壁之間，并長期存留難以被再次排出，甚至隨著窯體結(jié)構(gòu)的不同還會出現(xiàn)腐蝕介質(zhì)在某一位置大量存積使局部腐蝕變得更為嚴(yán)重。因此耐火磚的縫隙率是影響回轉(zhuǎn)窯腐蝕強(qiáng)弱的重要因素之一。

(6)一般情況下，當(dāng)窯體正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)時，腐蝕介質(zhì)大多以氣體存在，且耐火磚因熱脹冷縮的原理，此時縫隙率較低，在此情況下窯體腐蝕并不嚴(yán)重，但一旦停窯，窯內(nèi)的腐蝕介質(zhì)包括水汽都會隨著耐火磚的收縮而大量滲入耐火磚與窯體的夾層，窯體冷卻后，這些腐蝕介質(zhì)也會溶入冷凝水中，對窯體造成腐蝕。這種腐蝕多為坑蝕、點(diǎn)蝕、滲透性片狀剝離腐蝕。停窯越頻繁，腐蝕越嚴(yán)重。

4、近年來頻頻出現(xiàn)水泥回轉(zhuǎn)窯斷裂坍塌事故，經(jīng)過系統(tǒng)分析，大多坍塌事故與腐蝕有關(guān)，一部分坍塌與溫差應(yīng)力有關(guān)。水泥窯的坍塌事故帶來的經(jīng)濟(jì)損失無可估量，通過對水泥窯內(nèi)壁進(jìn)行有效防腐將是降低斷窯事故率的有效方法之一。

5、工況出現(xiàn)問題解決方式種類；

1.一般加焊耐腐蝕不銹鋼襯板，這種做法弊端是造價高，加工難度大，后期維修困難。

2.可在窯筒體內(nèi)壁涂刷防腐耐高溫涂料，

6、解決方案：

窯筒體內(nèi)外溫度不同、腐蝕介質(zhì)不同等因素，需要根據(jù)實(shí)際情況分析之后來確定適合產(chǎn)品。主要應(yīng)用產(chǎn)品有：

窯筒體內(nèi)壁以內(nèi)使用ZS-1041煙氣防腐涂料、1033耐氫氟酸防腐涂料、1032耐強(qiáng)氧化防腐涂料；

窯筒體外壁可以使用：811耐高溫防腐涂料、821陶瓷防腐涂料、822復(fù)合陶瓷耐高溫防腐涂料、911耐磨防水涂料、1031耐磨防腐涂料、1021耐高溫封閉涂料等

在一些復(fù)雜工況下，需要兩種涂層進(jìn)行復(fù)合使用，才能達(dá)到好的防護(hù)效果。

7、回轉(zhuǎn)窯節(jié)能

回轉(zhuǎn)窯節(jié)能保溫隔熱在耐火磚的底部會增加一層保溫隔熱層，可以使用ZS-1隔熱保溫涂料在耐火磚下層起到隔熱保溫作用，

節(jié)電量與標(biāo)準(zhǔn)煤的換算：標(biāo)準(zhǔn)煤耗（kg/KW.h）=節(jié)電量×0.35（電力折標(biāo)系數(shù)），即節(jié)約1度電，省標(biāo)準(zhǔn)煤0.35kg

隔熱保溫降低熱損失，保持窯筒體溫度，達(dá)到節(jié)能增效作用，這已經(jīng)在合作電廠進(jìn)行過驗(yàn)證，每年節(jié)省費(fèi)用在680~700萬左右，經(jīng)濟(jì)效益很高。

8、窯筒體維修維護(hù)，注重效率。

不僅選材適合，施工隊(duì)伍的施工質(zhì)量才是關(guān)鍵，好的食材配好的廚師才能做出佳肴，好的材料如何用好，如何把材料用好，是志盛威華周工一直關(guān)注的問題。

首先溝通和了解工況，了解問題，分析原因，提出解決方案；施工方面，一是加強(qiáng)材料使用方法解釋，二是加強(qiáng)施工工藝文件規(guī)范詳細(xì)，三是加強(qiáng)施工人員培訓(xùn)，標(biāo)準(zhǔn)化操作，四是加強(qiáng)現(xiàn)場督察，不規(guī)范及時叫停項(xiàng)目，進(jìn)行補(bǔ)救或返修。

目標(biāo)就是確保能夠保值保量達(dá)到預(yù)期效果。

9、公司介紹

北京志盛威華化工有限公司以高新技術(shù)為核心，依托北京志盛博卡節(jié)能技術(shù)研究院及中科院、航天部等大型科研單位的支持，與清華大學(xué)等高校進(jìn)行了長期科研合作，公司研發(fā)、生產(chǎn)、銷售國內(nèi)外節(jié)能產(chǎn)品和節(jié)能項(xiàng)目服務(wù)。公司研發(fā)、生產(chǎn)的多種節(jié)能產(chǎn)品都為世界首創(chuàng)，并在多個國家申請專利。公司主要產(chǎn)品體系有：ZS隔熱保溫系列、ZS熱反射隔熱系列、ZS特種防腐系列、ZS絕緣防護(hù)系列、ZS粘合劑系列、ZS耐磨防水系列、ZS自潔不沾覆系列、ZS紅外線輻射吸收系列、ZS高溫封閉系列、ZS耐高溫防護(hù)系列。公司產(chǎn)品主要針對高能耗、特種強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)氧化的高溫環(huán)境工況，目前公司產(chǎn)品耐溫達(dá)3000℃。

提供準(zhǔn)確、及時、有效、周到的節(jié)能產(chǎn)品與技術(shù)服務(wù)是志盛威華的一貫追求。正是由于擁有科技人才和科研技術(shù)，再加上志盛威華人創(chuàng)造性的工作，保證了志盛威華的產(chǎn)品在技術(shù)性能上的先進(jìn)性與可靠性.

10作者簡介

周工

北京志盛威華化工有限公司涂料工程師

主要涉及高溫防腐、高溫防護(hù)、隔熱保溫等復(fù)雜工程問題分析及解決預(yù)案，主要涉及防腐領(lǐng)域包括電力、燃?xì)?、海工、化工等行業(yè)設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)；在水泥回轉(zhuǎn)窯、設(shè)備及管道的隔熱保溫方案，有豐富經(jīng)驗(yàn)；堅持以問題為導(dǎo)向，對客戶遇到的“偏難怪”難點(diǎn)問題，提供適合的技術(shù)解決方案。