一、引言
与其他大量使用垃圾衍生燃料且无旁路运行的预分解窑一样，位于瑞士维尔德格的汝拉水泥公司的水泥回转三基窑（直径 3.8 米 / 4.2 米 × 长 56 米，日产熟料 2000 吨，见图 0）也会因内部循环导致碱金属氯化物和硫酸盐的积聚，这些物质会渗入耐火衬里并最终腐蚀窑壳体。近年来，由于碎塑料、废溶剂以及肉骨粉等替代燃料用量的增加，氯化物含量进一步上升。而在过去几年中，原材料中的硫酸盐含量有所下降，且所用的所有燃料中硫酸盐含量均不高（见表 1）。基于 2006 年发表的一篇文章 [1]，2008 年首次在新窑壳体上进行了不锈钢薄板的测试。随后几年测试范围不断扩大，在此对金属薄板的性能进行总结。本报告还描述了金属薄板的安装以及安装前窑壳体所需的清理工作。本文部分内容已于 2010 年发表 [2]。二、金属薄板的初步测试及进一步优化
2008 年 1 月首次测试情况
在 2008 年 1 月更换部分窑壳体时，在上过渡区的两个 3 米宽的区段（21.1 - 24.1 米和 29.1 - 32.1 米）覆盖了厚度为 0.4 毫米的 1.4301 钢级（AISI 304）金属薄板。
经过 11 个月的运行后，2009 年 1 月对中心烧结区及相邻的直至 26.1 米的上过渡区的耐火衬里进行了更换，从而能够对 21.1
- 24.1 米区域内的金属薄板状况进行评估。结果发现金属薄板大部分已损坏，窑壳体上覆盖着黑色的吸湿性盐，但用热水清洗后发现，窑壳体仅在砖缝处有轻微腐蚀；在两块薄板重叠处（即 0.8 毫米厚的一层之下），钢壳未被腐蚀。显然，金属薄板并未影响耐火衬里的稳定性。相比之下，在未保护区域观察到窑壳体体有严重腐蚀（见图 1 和图 2）。基于首次测试的结果，决定将金属薄板扩展到 17.0 - 26.1 米区域。由于短期内无法获取其他质量和厚度的金属薄板，再次使用了 0.4 毫米厚的 1.4301 钢级材料。在此之前，先用高压热水彻底清除窑壳体体表面的盐和残留砂浆，然后进行干燥。2010 年 1 月，经过 11 个月的运行后，对从窑卸料端直至 31.5 米的耐火衬里进行了更换。观察到在 17 米处金属薄板几乎未受损，但在17.8 米处突然解体，直至 26.1 米处仅剩下碎片。这种突然的腐蚀现象不能归因于耐火材料 —— 因为在 15.1 - 26.1 米区域安装的是同一种砖 —— 而必须与窑内的温度分布和碱金属氯化物循环相关联。在第二次更换窑基期间（22 米处），该区域无论是在测试期间还是拆除后都未出现明显异常。相反，在 31.1 米处，金属薄板的腐蚀与耐火衬里的类型之间存在明显联系。在 29.1 - 31.1 米区域，2008 年 1 月安装的金属薄板在基础砖下已不复存在。然而，在相邻的用硅溶胶浸渍的进料侧氧化铝砖下，经过两年的运行后，金属薄板保存完好（见图 3）。由于氧化铝砖未出现可测量的磨损，因此仅从过渡区拆除了两环砖，其余大部分砖留在窑内用于第三次测试。氧化铝砖用硅溶胶进行特殊浸渍，可使未使用的砖的渗透率几乎降为 0 纳帕米，显然在两年的运行期间，这种浸渍极大地减缓或抵消了窑内气氛中碱金属氯化物和硫酸盐的渗入，使得金属薄板及下方的窑壳体体未遭受明显腐蚀。鉴于这种特殊浸渍的氧化铝砖性能良好，决定将其向卸料端延伸 3 米至 28.1 米。因此，对于铺设氧化铝砖的区域，采用硅溶胶浸渍并结合厚度为 0.4 毫米的 1.4301 钢级（AISI 304）金属薄板似乎是一种既经济又有效的防腐蚀措施。计划将氧化铝砖下的金属薄板逐步延伸至 45 米。由于上过渡区出于热稳定性的原因不能不使用基础砖，在 2010 年 1 月维修期间，对金属薄板采取了两种强化措施：一是在材料方面，选用 1.4404（AISI 316）钢；二是在强度方面，将金属薄板的厚度增加到 0.6 毫米。这种金属薄板安装在 22.5 至 31.5 米之间，以便再次验证耐火衬里对渗入量的影响。当时有 1.4301 钢级的薄板可供使用，因此在 17 至 22.5 米区域安装了该种薄板。在 2011 年和 2012 年，1.4404 钢级、厚度为 0.6 毫米的金属薄板也用于 17 至 22.5 米区段。与往年一样，结果是窑壳体体腐蚀明显减少。然而，22 至 28 米区段的 0.6 毫米厚金属薄板在一年后大部分已溶解。很明显，这种情况必须加以改善，目前正在寻找解决这一问题的办法。2013 年，插入了一块 0.6 毫米厚的铜板，以测试这种材料对窑壳体腐蚀是否具有更强的抵抗力。三、金属薄板的安装步骤
在安装新衬里之前，必须先用高压热水彻底清洗窑壳体，以清除附着在窑壳体上的任何残留砂浆、盐和腐蚀物，然后进行干燥（见图 4）。清洗后，先在窑壳体的下半部分铺设金属薄板，用木条和 / 或磁铁将其固定在窑壳体上（见图 5 和图 6）。安装窑壳体下半部分的耐火砖。随后搭建脚手架，将金属薄板插入并固定在窑壳体的上半部分，然后像往常一样在顶部安装耐火砖（见图 7 和图 8）。![]()
图3: 基本窑衬边界31.1米处（深灰色，图片左半部分），金属薄板仍处于良好状态。
图4: 清洁壳体
图5: 用木材紧固窑壳上的金属薄板，薄板相互重叠2-5厘米。
图6: 安装示意图（下部）
图7: 砌筑窑砖的脚手架
四、结论
汝拉水泥公司成功地在耐火衬里和窑壳体之间安装了薄不锈钢板，其积极影响是显著减少了碱金属氯化物渗入导致的窑壳体腐蚀。在汝拉水泥厂，1.4404 钢级（AISI 316）、厚度为0.6 毫米的薄板对窑的大部分区域是一种理想的防护措施。用硅溶胶浸渍的氧化铝砖在减缓或抵消 28 米以上区段碱金属氯化物和硫酸盐的渗入方面效果良好。在 22 至 28 米区段，经过 11 个月的运行期后，不锈钢薄板仍大部分溶解，因此正在进行其他材料薄板的测试，以期对窑壳体实现更好的保护。五、参考文献
[1] Nievoll, J., Dávila, J. and Heindl, R. Practical Solutions to
Address Precalciner Kiln Shell Corrosion. RHI Bulletin. 2006, 3, pp. 11-14.
[2] Emmenegger, H., Eiselsberg, W. and Nievoll, J. Experience with metal
inserts to protect kiln shell at jura cement, Wildegg plant, Switzerland. RHI
Bulletin. 2014, 1, pp. 18-20.
