【碳化硅陶瓷】水泥生产设备的革命，将会是陶瓷领域下一个百亿级市场

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    水泥生产设备的革命，将会是陶瓷领域下一个百亿级市场

早在2010年，我国水泥产量就已突破20亿吨，名列世界第一位。在新型干法水泥生产中，预热器是生产工艺中的关键部位。一直以来，无论是国外还是国内，预热器内筒均采用镍铬合金耐热钢。但是，由于耐热钢的寿命较短，其使用局限性越来越大，严重制约了生产效率，直接或间接地增加了生产成本。

而陶瓷内筒的出现，有效的解决了耐热钢寿命不足的问题，很多水泥生产厂家也在陆陆续续的将内筒材质改为陶瓷内筒，可以说陶瓷凭实力取代了耐热钢，成为了水泥生产设备的一大革命！

（山东圣川陶瓷内筒应用于阿尔及利亚5000吨生产线）

耐热钢的致命缺点

目前，国内水泥企业在水泥窑预热器c4、c5筒上使用的材质大多为耐热不锈钢。但在400-1200℃环境内，高温气体中含有灼热生料和煤粉燃烧后逸出的多种有害成分，不停地腐蚀、磨损着内筒，尤其是内筒底部进风口端，日积月累后明显变薄、内筒缩短，变形成不规则弧状底边，使生料与高温热气体混合效果降低，热交换的时间缩短，预热效果变差，热效率降低，最终影响窑的热工参数而降低熟料的产量与质量。

在停窑检修时，因预热器内操作空间小而操作难度大，往往还需在预热器的筒壁上割开钢板，开检修门，拆除部分耐火砖，再在预热器内搭脚手架安装焊接内筒，然后砌砖封门。检修损耗的时间长、费用大，而且劳动强度大。

（山东圣川陶瓷内筒应用于青州中联水泥有限公司一号线）

陶瓷内筒的优势

对比耐热钢，陶瓷内筒有如下优点：

1、耐高温，耐腐蚀，高耐磨性，抗冲刷性好，抗结皮，不黏附性，热震性能好。

2、采用全陶瓷结构，避免造成部件寿命不一致。

3、陶瓷挂管之间采用弧面相切，整体圆周排列，陶瓷挂管上部有支撑平台，陶瓷挂管重量作用在支撑平台上，消除陶瓷挂管应力集中点，增强了陶瓷内筒安全。

4、结构严密，无漏风，提高气固分离效果和热交换率。

5、重量轻、结构牢固安全、施工方便。设计采用科学的模块挂接方法连接，重量只是耐热钢内筒的一半，结构牢固安全，安装方便，降低劳动强度，减少停产维修时间，提高生产效率。

6、节能环保。减少了贵重金属的使用，提高了水泥生产线运行效率。

安全性对比

预热器五级旋风筒内部温度较高，耐热钢挂片在使用后期时，由于其本身质量变薄，挂片之间(左右)的间隙变大，挂片上下连接口变薄，都会造成耐热钢挂片脱落的事故。且出现事故几率较大，一旦出现因耐热钢挂片脱落堵塞预热器旋风筒椎体时，该事故的清理工作相当之大，处理时间长、维修困难、处理时人员安全性系数较低，同时严重影响生产的正常稳定运行，降低回转熟料产量、增加煤耗、电耗，使熟料成本增加。

全陶瓷挂片无论是初期安装，还是在后期的使用过程中，都不会出现因全陶瓷挂片损坏脱落而堵塞预热器旋风筒椎体的事故。当全陶瓷挂片个别挂片脱落时，由于挂片本身强度高、脆性大、高度落差大等原因，会将脱落的陶瓷挂片摔的粉碎，不会影响预热器堵塞事故的发生。

陶瓷内筒的材质如何选择？

目前，陶瓷内筒在高温环境下应用的陶瓷材料主要有氧化铝系列、碳化硅系列、氮化硅系列。

氧化铝、碳化硅、氮化硅都是应用非常广泛的特种陶瓷材料，在高温条件下具有优异的耐磨、耐腐蚀性能，抗热震性能较好，具有良好的热稳定性。它们的抗酸碱腐蚀性能由强到弱依次为：氮化硅>碳化硅>氧化铝>耐热钢。它们的抗热震性能由强到弱依次为：耐热钢>氮化硅>碳化硅>氧化铝。其中，氮化硅的高温稳定性较好，但能被镁、镍铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀，在和不锈钢连接使用时受到局限，并且价格过于昂贵，工艺上制作大型零件成型也比较困难。

相比而言，碳化硅的耐热和耐腐蚀性能和氮化硅较接近，价格却低许多。而氧化铝抗碱侵蚀性能较差，热震稳定性也不如碳化硅。通过分析几类材料的性能特点，认为碳化硅密度较轻，所以成本和耐热钢相当，且具有耐高温、耐氧化、高温强度高、耐磨性好，以及受酸碱气氛影响小等优点。

而且sic/si复相陶瓷则是一种性能优良的复相陶瓷材料，秉承了碳化硅陶瓷几乎所有的优点，强度大、硬度高、抗热震性好、耐磨耐腐蚀、热导率高、线膨胀系数低和优良的抗氧化陛能。用反应烧结法制备的sic/si复相陶瓷，制备过程中精加工后的生坯烧结时尺寸变化小，易于制备大型复杂构件，同时其对原料要求和工艺温度低，进一步降低了制造成本。

结束语

陶瓷内筒从问世至今已经有十多年时间，诞生了一部分陶瓷内筒生产厂家，如山东圣川、河南航瑞外、洛阳鹏飞等各自推出自己的碳化硅陶瓷内筒产品。目前国内整个碳化硅陶瓷内筒市场额在4亿元左右，但是这仅仅是个开始，目前来讲，耐热钢内筒仍是主流。但随着全陶瓷内筒完全取代耐热钢内筒时代的到来，全球陶瓷内筒市场还有很大的增长空间，据预测，这将是一个上百亿的市场。

【图】

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