前言

某公司項目燒成投入運行不到一年時間，C6旋風筒的內筒全部脫落。針對該問題，通過與相關技術人員交流，并進行現場取樣和數據收集，我們就C6內筒脫落的問題進行了詳細，提出了改進措施。

該項目自投產運行，系統運行良好，生產穩定。但在更換含高氯的矸石以后，系統出現嚴重結皮，結塊現象，影響到系統的正常運行。通過調整配料后，系統恢復正常，能穩定運行，但很快出現內筒脫落現象(見圖1)。

經現場取樣，內筒鐵屑、熱生料和掛片積灰分析結果見表1，表2和圖2。

其中鐵屑w(MnO)=0.96、w(Cr₂O₃)=27.75、w(NiO)=16.66；掛片積灰w(MnO)=0.40、w(Cr₂O₃)=9.41、w(NiO)=5.48。

從圖1中脫落的內筒掛片狀況，表1、表2熱生料及內筒剝落鐵屑的成分分析可以判定，旋風筒內筒的加速腐蝕失效與氯化腐蝕密切相關。

鑒于很多氯鹽具有低熔點、揮發度的特點，在工作環境中存有高濃度的氯化物(各種含氯鹽等)，高溫下極易形成氣態氯化物，對內筒氧化層保護膜產生腐蝕。研究表明，氯與金屬及金屬氧化物發生反應主要有兩個途徑進行：(1)氯化物與金屬表面的膜或金屬直接反應：(2)含氯的各種鹽與金屬或氧化物發生熱化學腐蝕。

實驗研究證實：以鐵(Fe)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋅(zn)為基本元素的經冶煉得到的各種合金工程材料，置于合適溫度(750℃～850℃)下、在含有一定量的KCl、NaCl物質氣氛環境中，均會導致金屬材料的加速腐蝕，尤其在其保護膜層遭遇到破壞后，其腐蝕更加迅速。與金屬表面的氧化膜物Fe₂O₃、Cr₂O₃發生的反應如下：

上述的一系列反應，勢必導致固有金屬保護層遭到破壞，形成新的腐蝕面，由于固相腐蝕層中頻繁地發生氧化腐蝕反應，腐蝕層內外頻繁的物質交換，造成腐蝕層體積出現較大變化，導致腐蝕層出現隆起(體積膨脹產生壓應力)、開裂(體積收縮產生拉應力)、疏松(脫離固有的金屬體)等現象，在外力的作用下，極易脫落。

幾種常見的氯化物及其氯化物的混合物熔點和沸點如表3所示，在160℃～880℃的范圍內。含氯鹽及其復合物的沸點較低，極易汽化或升華，在金屬膜表面冷凝形成“電解液”，造成電化學腐蝕。

表3 幾種金屬塑氯化物及混合氯化物的熔點和沸點

在水泥生產系統中，尤其在160℃～880℃的溫度范圍內，存有諸多以純金屬鐵(Fe)、鉻(cr)、鎳(Ni)為主體基質的合金材料，如旋風筒內筒、管道、風機葉片和內殼體等，均暴露在高溫煙氣中。由于水泥生產過程的特殊性，對于使用含有超量元素氯、硫、鉀、鈉、鋅、鉛等元素的原、燃料及替代物，在高溫作用下，會從水泥生產的原、燃料及替代物中游離出來；并形成熔融態物附著在合金材料表面，不可避免地會對合金材料產生電化學腐蝕。

結合該公司前一段時間的生產狀況，因原料中的氯含量較高，在預熱器內產生了富集，熱生料中的氯離子最高超過了7％，遠高于一般水泥生產線要求的0.015％的水平，經過檢測還發現原料中存在較高的KCI+NaCl鹽(含量接近3％)，同時還存在一定量的ZnO，這些都是造成C6級內筒腐蝕的重要元素。

因此，建議在生產中應嚴格控制原、燃料及替代物中有害成分的含量，或是通過旁路放風技術降低預熱器內有害成分的含量，避免對生產過程和設備造成不必要的影響。

三、結論與建議

(1)在生產過程中，尤其在原、燃料及替代原、燃料的選擇方面應盡量控制干擾水泥生產的元素的含量水平。尤其w(K₂O+Na₂O)<1.5％，w(Cl-)<0.015％，w(SO₃-)<1.0％，w(P₂O₅)<0.8％。如果原料中含有的氯超過0.015％時，應嚴格控制鉛、鋅元素的存在，當鉛、鋅含量>0.5％時，嚴格控制氯元素的存在。

(2)在生產的過程中，需要注意原燃料中其它微量元素的分析。尤其在主要氯化物含量小于98.5％時，必須要加強其它元素的檢測和判斷分析工作。

(3)生產過程中必須注意和加強穩定因素控制。控制原、燃料及替代原、燃料的化學成分的穩定性，使其各項檢測控制指標的合格率控制在85％以上；系統操作過程中應保證風、煤、料及回轉窯窯速控制的穩定性，不要大起大落的操作，其平均波動范圍應控制在±5％以內；加強系統幾個參數點的控制：窯尾溫度1100+25℃，氧含量0.5％±0.2％；分解爐出口溫度885+5℃，氧含量0.8％±0.1％；預熱器C1級出口：氧含量2.5％±0.5％，溫度6級控制在305±150C，5級控制在315±10℃；窯速波動范圍在±5％以內。

(4)生產過程中發現異常現象必須找出原因，不能使得系統“帶病”運行，否則會帶來不可挽回的后果。對于事前尚未搞清楚的原、燃料替代品或廢料，尤其原料或廢料所含微量元素不清楚的情況，應嚴格禁止使用。

作者：劉淵1，張騁2，蔡玉良1，吳建軍1

來源：《1中國中材國際工程股份有限公司；2邯鄲中材建設有限責任公司》

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