中國粉體網(wǎng)訊  早在2010年，我國水泥產(chǎn)量就已突破20億噸，名列世界第一位。在新型干法水泥生產(chǎn)中，預熱器是生產(chǎn)工藝中的關鍵部位。一直以來，無論是國外還是國內(nèi)，預熱器內(nèi)筒均采用鎳鉻合金耐熱鋼。但是，由于耐熱鋼的壽命較短，其使用局限性越來越大，嚴重制約了生產(chǎn)效率，直接或間接地增加了生產(chǎn)成本。

而陶瓷內(nèi)筒的出現(xiàn)，有效的解決了耐熱鋼壽命不足的問題，很多水泥生產(chǎn)廠家也在陸陸續(xù)續(xù)的將內(nèi)筒材質改為陶瓷內(nèi)筒，可以說陶瓷憑實力取代了耐熱鋼，成為了水泥生產(chǎn)設備的一大革命！

（山東圣川陶瓷內(nèi)筒應用于阿爾及利亞5000噸生產(chǎn)線）

耐熱鋼的致命缺點

目前，國內(nèi)水泥企業(yè)在水泥窯預熱器C4、C5筒上使用的材質大多為耐熱不銹鋼。但在400-1200℃環(huán)境內(nèi)，高溫氣體中含有灼熱生料和煤粉燃燒后逸出的多種有害成分，不停地腐蝕、磨損著內(nèi)筒，尤其是內(nèi)筒底部進風口端，日積月累后明顯變薄、內(nèi)筒縮短，變形成不規(guī)則弧狀底邊，使生料與高溫熱氣體混合效果降低，熱交換的時間縮短，預熱效果變差，熱效率降低，最終影響窯的熱工參數(shù)而降低熟料的產(chǎn)量與質量。

在停窯檢修時，因預熱器內(nèi)操作空間小而操作難度大，往往還需在預熱器的筒壁上割開鋼板，開檢修門，拆除部分耐火磚，再在預熱器內(nèi)搭腳手架安裝焊接內(nèi)筒，然后砌磚封門。檢修損耗的時間長、費用大，而且勞動強度大。

（山東圣川陶瓷內(nèi)筒應用于青州中聯(lián)水泥有限公司一號線）

陶瓷內(nèi)筒的優(yōu)勢

對比耐熱鋼，陶瓷內(nèi)筒有如下優(yōu)點：

1、耐高溫，耐腐蝕，高耐磨性，抗沖刷性好，抗結皮，不黏附性，熱震性能好。

2、采用全陶瓷結構，避免造成部件壽命不一致。

3、陶瓷掛管之間采用弧面相切，整體圓周排列，陶瓷掛管上部有支撐平臺，陶瓷掛管重量作用在支撐平臺上，消除陶瓷掛管應力集中點，增強了陶瓷內(nèi)筒安全。

4、結構嚴密，無漏風，提高氣固分離效果和熱交換率。

5、重量輕、結構牢固安全、施工方便。設計采用科學的模塊掛接方法連接，重量只是耐熱鋼內(nèi)筒的一半，結構牢固安全，安裝方便，降低勞動強度，減少停產(chǎn)維修時間，提高生產(chǎn)效率。

6、節(jié)能環(huán)保。減少了貴重金屬的使用，提高了水泥生產(chǎn)線運行效率。

安全性對比

預熱器五級旋風筒內(nèi)部溫度較高，耐熱鋼掛片在使用后期時，由于其本身質量變薄，掛片之間(左右)的間隙變大，掛片上下連接口變薄，都會造成耐熱鋼掛片脫落的事故。且出現(xiàn)事故幾率較大，一旦出現(xiàn)因耐熱鋼掛片脫落堵塞預熱器旋風筒椎體時，該事故的清理工作相當之大，處理時間長、維修困難、處理時人員安全性系數(shù)較低，同時嚴重影響生產(chǎn)的正常穩(wěn)定運行，降低回轉熟料產(chǎn)量、增加煤耗、電耗，使熟料成本增加。

全陶瓷掛片無論是初期安裝，還是在后期的使用過程中，都不會出現(xiàn)因全陶瓷掛片損壞脫落而堵塞預熱器旋風筒椎體的事故。當全陶瓷掛片個別掛片脫落時，由于掛片本身強度高、脆性大、高度落差大等原因，會將脫落的陶瓷掛片摔的粉碎，不會影響預熱器堵塞事故的發(fā)生。

陶瓷內(nèi)筒的材質如何選擇？

目前，陶瓷內(nèi)筒在高溫環(huán)境下應用的陶瓷材料主要有氧化鋁系列、碳化硅系列、氮化硅系列。

氧化鋁、碳化硅、氮化硅都是應用非常廣泛的特種陶瓷材料，在高溫條件下具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕性能，抗熱震性能較好，具有良好的熱穩(wěn)定性。它們的抗酸堿腐蝕性能由強到弱依次為：氮化硅>碳化硅>氧化鋁>耐熱鋼；它們的抗熱震性能由強到弱依次為：耐熱鋼>氮化硅>碳化硅>氧化鋁。其中，氮化硅的高溫穩(wěn)定性較好，但能被鎂、鎳鉻合金、不銹鋼等熔液所腐蝕，在和不銹鋼連接使用時受到局限，并且價格過于昂貴，工藝上制作大型零件成型也比較困難。

相比而言，碳化硅的耐熱和耐腐蝕性能和氮化硅較接近，價格卻低許多。而氧化鋁抗堿侵蝕性能較差，熱震穩(wěn)定性也不如碳化硅。通過分析幾類材料的性能特點，認為碳化硅密度較輕，所以成本和耐熱鋼相當，且具有耐高溫、耐氧化、高溫強度高、耐磨性好，以及受酸堿氣氛影響小等優(yōu)點。

而且SiC/Si復相陶瓷則是一種性能優(yōu)良的復相陶瓷材料，秉承了碳化硅陶瓷幾乎所有的優(yōu)點，強度大、硬度高、抗熱震性好、耐磨耐腐蝕、熱導率高、線膨脹系數(shù)低和優(yōu)良的抗氧化陛能。用反應燒結法制備的SiC/Si復相陶瓷，制備過程中精加工后的生坯燒結時尺寸變化小，易于制備大型復雜構件，同時其對原料要求和工藝溫度低，進一步降低了制造成本。

結束語

陶瓷內(nèi)筒從問世至今已經(jīng)有十多年時間，誕生了一部分陶瓷內(nèi)筒生產(chǎn)廠家，如山東圣川、河南航瑞外、洛陽鵬飛等各自推出自己的碳化硅陶瓷內(nèi)筒產(chǎn)品。目前國內(nèi)整個碳化硅陶瓷內(nèi)筒市場額在4億元左右，但是這僅僅是個開始，目前來講，耐熱鋼內(nèi)筒仍是主流。但隨著全陶瓷內(nèi)筒完全取代耐熱鋼內(nèi)筒時代的到來，全球陶瓷內(nèi)筒市場還有很大的增長空間，據(jù)預測，這將是一個上百億的市場。

參考來源：

[1]朱永璋，陶瑛.預熱器全陶瓷內(nèi)筒的應用

[2]張中國，張秀全.大型水泥企業(yè)5級內(nèi)筒耐熱鋼掛片與全陶瓷掛片使用性能研究

[3]葛亞明等.預熱器HT陶瓷掛片內(nèi)筒的使用

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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