窯口澆注料壽命與窯磚使用周期始終不能同步，極大地限制了窯綜合運轉率的進一步提高，無形中也增加了單位熟料消耗的耐火材料成本及其相關經濟技術指標。水泥熟料煅燒工藝過程中，前窯口處于極為特殊的異型部位，又是亞快速的轉動設備，承受著高溫、高磨損侵蝕、高冷熱交替頻率等工況的綜合作用，因此是生產中始終重點關注和維護的部位。本文主要淺析影響壽命的各種因素并提出有效的改進措施。
窯口工況特性
預分解窯前窯口部位，約有1400℃左右的出窯熟料對澆注料有強烈的磨蝕性和堿侵蝕，入窯二次風溫在900~1200℃之間進行無規(guī)律地變化，并攜帶有大量的顆粒型窯灰沖刷。以3.5~4.7r/min的亞快速轉動。具有較強的機械剪切應力，裸露于高溫下的窯口護板熱膨脹，對澆注料產生呢強大的擠壓破壞應力，1600~1700℃的窯頭火焰對其產生較強的熱輻射。窯口筒體橢圓度變形，加大了澆注料脫離窯體的可能性。窯口澆注料生產中還要經受頻繁故障開停窯的急冷急熱沖擊。
影響窯口澆注料的壽命的主要因素
窯頭壓力控制的影響
在對窯頭用風及其壓力控制已進行了必要的分析，窯頭壓力大小表征了窯爐內風與入窯頭罩熱風量之間的平衡情況。一般增大窯尾高溫風機的排風量，窯頭負壓增大，反之則減小。采用篦冷機的生產線，在窯尾高溫風機風量相對固定的情況下，關小窯頭余風風機風量，或者增加篦冷機各室冷卻風量，都會導致窯頭形成正壓。
窯頭正壓的危害主要變現(xiàn)在：首先，正壓即辨明窯頭罩內風量過剩、窯尾高溫風機排風量不足或窯系統(tǒng)通風欠佳，促使風速高、含細粒熟料的過剩熱煙氣從窯頭各個縫隙直往外冒出，窯口筒體外表面受高溫熱氣燒蝕變形，進而導熱至內側筒體及其錨固釘受熱脫焊、膨脹，導致澆注料炸裂脫落;其次，由于熱氣流飛出，窯口筒體低壓冷卻風機鼓入的冷風難以對其產生有效的冷卻保護作用，窯頭密封圈被磨損及燒損;再次，正壓使窯門燒損和窯頭罩內襯模刷加劇，需要經常維修處理，甚至將窯頭罩燒垮掉;另外，正壓帶來較為惡劣的作業(yè)環(huán)境，窯頭無法看火，燒蝕附近的設備，污染環(huán)境。
如上所述，窯頭壓力受兩頭排風量大小的影響。在特定的生產線，窯爐通風量是相對穩(wěn)定的。出窯高溫熟料也必須得到必要的冷卻。這樣就是說系統(tǒng)設計配套時，窯頭余風風機能力不能過小，否則剩余的冷卻風量無處可排。該公司二號、三號窯都暴露處了此缺陷，窯頭余風風機能力偏小。一般設計中余風風機的風量應達到窯尾高溫風機的80%以上，如果余風溫度較低，工況下排風量較少時，余風風機也可適當選小。
窯系統(tǒng)綜合運轉率的影響
運轉率表征了生產是否正常，操作是否精細與穩(wěn)定，故障開停機次數多少等一系列問題。一般情況下，運行率超過82%才算基本正常;達到90%以上算正常生產，說明生產線故障停機情況較小。預分解窯生產線耐火材料最怕開停窯，尤其窯口澆注料是開停窯最大受害部位，窯連續(xù)運轉率越高，壽命越長。一旦出現(xiàn)預熱器堵塞等異常故障，窯口內襯表面溫度降在10多小時內從1400℃左右降低到100~200℃，故障排除后，又急劇升溫到正常溫度，如此強烈的冷熱交替反復進行，澆注料高溫組織結構遭到破壞，易炸裂剝落，會對使用壽命產生極大的影響。
窯口護板結構形式的影響
窯口結構一般由筒體、護板和澆注料組成。設置窯口護板的主要目的，就是為了有效地保護普通鋼制作的窯口筒體段節(jié)，免受高溫熱煙氣燒損變形，兩者由2~5顆螺栓連接固定在一起，使之形成整體。護板則需要靠澆注料來降低工作溫度及磨蝕，保證高溫下保持良好的結構穩(wěn)定性。澆注料為工作層，窯體振動、護板松動、筒體燒變形等三方面是澆注料結構破壞的重要因素。窯體振動會使?jié)沧⒘吓c窯筒體和扒頂脫離，扒頂拉力減弱，造成澆注料整體結構強度降低，局部斷裂脫落。護板振動和筒體燒變形往往同時出現(xiàn)，主要原因是窯口外筒體及其連接固定螺栓被高溫熱氣流侵蝕膨脹，向外成喇叭型，導致護板和筒體間產生間隙而松動，護板上方的澆注料也跟著分塊斷裂。另外，窯口護板端面與窯頭罩直墻的相對位置也較為關鍵，窯口端面應縮在直墻澆注料里邊100~200mm，以避免來自篦冷機的含塵煙氣燒損沖刷。
澆注料材質及施工技術質量的影響。
如所述，前窯口工況較為特殊，一般的澆注料難以承受，材料應具備足夠的耐溫性能、機械強度、耐磨蝕性、熱震穩(wěn)定性和耐堿性。當前國內生產窯口澆注料的廠家較多，魚龍混雜，報出的噸價格在2000~7000元之間不等，壽命基本上也跟價位呈線性關系。
施工質量控制問題較多。錨固釘結構不合理，分叉處采用對頭焊接，高溫下易燒融;扒釘布局不科學，盲區(qū)多，特別是護板和擋磚圈上方澆注料拉不住。澆注時對膨脹縫留設的重要性認識不夠，實際施工中留設過少或不留，形成澆注料爆裂。不制模，直接在周向六點位置施工，澆注體密實度差。攪拌不規(guī)范，干料未充分拌勻就加水，考慮使用便捷，加水量過多。攪拌和制模施工銜接不力，攪拌好的澆注料不能及時被使用。澆注振打不均勻，久振或重振現(xiàn)象突出。養(yǎng)護時間短，急于點火投入生產。
技術措施
優(yōu)化設計窯口結構
窯口結構重新設計。整套護板數量24塊保持不變，每塊護板由原來的單塊規(guī)定改為箱體組合型，即由內護板和外箱體組成，窯筒體處于兩種之間，用沉頭螺栓連為整體，外箱體內填充澆注料以保護固定螺栓和筒體不受高溫燒蝕變形。應該說，保護好了固定螺栓和筒體，也就等于保護了窯口結構的牢固性，可使?jié)沧⒘厦馐苓^多的機械外力影響。改進后的窯口結構見圖1。
窯口護板冷卻罩重新設計，與護板外箱體連為一體，鼓入的冷風充分冷卻護板及筒體后再排入大氣中，同時也防止冷風流入窯內而增加熱耗，降低二次風溫冷卻風由周圍向12個風口均勻鼓入，改善整體冷卻效果。
窯口下方直墻澆注料厚度適當增厚，保證窯口端面在不影響熟料落入篦冷機的前提下縮在直墻里面，避免窯口直接受篦冷機高溫熱煙氣沖刷及燒蝕。
施工技術方案完善與改進
(1)窯口澆注厚度由200mm提高為260mm，使窯口澆注料厚度超過耐火磚50mm左右，窯口護板上方澆注料有效厚度從150mm增加到了200mm~220m，增強耐磨性。
(2)錨固釘結構由單角焊接成型改進為雙角冷彎成波浪狀，焊接面由“一”變?yōu)椤癠”，徹底解決了焊接造成的質量問題;合理控制扒釘布局，交錯立體布置，特別是護板與護板之間、護板與筒體之間，以及擋磚圈上方等關鍵薄弱部位進行重點設置，提高整體拉力;特定公司高級焊工焊窯口扒釘，多點焊接牢固，且派專人檢查確認。
(3)澆注料施工時采取多次架模澆注，嚴格在周向七點至九點位置施工。
(4)專門負責攪拌，現(xiàn)用現(xiàn)拌，干混均勻，嚴格稱量加水，水分控制在最低范圍內。
(5)膨脹縫留設按澆注料線膨脹變化率仔細核算，并結合實踐經驗而定，所有扒釘都纏繞黑膠布來補償其膨脹空間。
(6)材質由高性能澆注料改為高強莫來石澆注料，提高耐磨性和耐高溫性能。
(7)改變檢修思路，每次檢修時，窯爐砌筑好前5m后暫停作業(yè)，優(yōu)先施工前窯口澆注料，盡可能地延長養(yǎng)護時間。
改進通風系統(tǒng)，確保窯頭微負壓
(1)提高窯尾通風能力。下斜坡整體沿原斜坡平行方向下落200mm，斜坡耐火材料總厚度由245mm(100mm鈣板+145mm耐火磚)調整為150mm，取消了100mm后的硅酸鈣板，全部采用高強高鋁質耐火澆注料。斜坡及其進料舌頭澆注料整體設計，為確保拱頂到斜坡垂直距離盡力可能增大，斜坡分三個傾斜角度平緩過渡入窯，上段50°維持不變，中段以兩頭保證150mm襯厚為控制基準，實際傾斜角度大約42.5°，下段即1000mm左右長的入料舌頭約以33°的傾斜角度入窯，相應地把入料舌頭端面總襯厚由300mm減為200mm，以增大傾斜度，取消了入料舌頭端面原有約150mm長的水平過渡段。窯尾拱頂長度被縮短，拱頂與煙室之間的連接設計成50°左右的倒角，基本同斜坡平行，減薄耐火襯里厚度，以進一步加大拱頂斷面。
(2)余風處理系統(tǒng)改進。針對余風處理能力偏小的實際情況，在風機能力不變的情況下作相應改進：擴大余風冷卻塔，冷卻風管壁比原來增加一倍，減小了風速及阻力，降低風溫;篦冷機與冷卻塔之間增設了一個大沉降室，收集余風攜帶的窯灰顆粒，同時增加自然散熱量，進一步降低余風風溫及含塵量。改進后，余風風量及含塵濃度大幅度降低，玻纖袋收塵器阻力減小，余風風機處理工況風量能力得到提高，基本滿足了生產要求。
表1 窯口澆注料使用對比情況
改進效果分析
改進前后對比如表1所示。經過全方位優(yōu)化改進后，窯口澆注料使用壽命實現(xiàn)了質的飛躍，更換周期不但滿足了窯磚檢修的需要，甚至明顯超過了窯磚壽命，避免了檢修時廢舊澆注料難拆除的被動局面，自檢修以來，未再發(fā)生過因窯口澆注料而停窯檢修的情況。
因此認為，窯口運行狀況是關整個生產線的命運，在生產中所處的地位非同一般，從選材施工到使用維護都應慎之又慎，每一個細節(jié)都必須受控，才能使生產進入良性循環(huán)。
