东方炉衬在水泥生产系统中，熟料冷却机作为衔接回转窑与后续工序的关键设备，承担着将出窑温度高达 1400℃的高温熟料冷却至 100℃以下的核心任务。因设备前后端温差显著，工作层最热端耐火材料温度通常不超过 1200℃，低温部位不超过 1000℃，特殊的工况条件对冷却机耐火材料的性能、结构设计及施工维护提出了极高要求。以下从耐火材料选用、关键部位结构优化、施工技术规范及维护要点四个维度，系统梳理熟料冷却机的技术要点。
一、冷却机各区域耐火材料选用策略
冷却机不同区域面临磨损、腐蚀、热震等差异化工况，需针对性匹配耐火材料，以保障设备长期稳定运行。
（一）核心区域材料选型
根据温度梯度与工况特点，冷却机耐火材料选用需遵循 “高温区重耐热抗蚀、低温区重耐磨抗压” 原则，具体选型如下表所示：
| 设备区域 | 核心工况 | 推荐耐火材料 | 关键性能要求 |
|---|---|---|---|
| 篦式冷却机高温区 | 1200℃高温、碱硫化合物腐蚀、热震冲击 | 60%~65% Al₂O₃高铝砖、80%~85% 高铝砖 | 高温耐磨性、抗碱硫蚀性、耐热震性 |
| 篦式冷却机低温区 | 1000℃以下、熟料颗粒磨损 | 35%~40% Al₂O₃粘土砖（非表面层） | 机械强度、耐磨蚀性能 |
| 活动格子部分 | 动态摩擦、高频热震 | 80%~85% Al₂O₃高抗磨高铝砖、85%~90% Al₂O₃刚玉砖 | 高硬度、抗冲击性、热震稳定性 |
| 炉排冷却器 | 熟料颗粒强烈磨削磨损 | 高强度耐火浇注料（耐磨层）+ 硅酸钙板（保温层） | 高抗压强度、耐磨性 |
| 单筒式冷凝器热端 | 高温熟料冲击、磨损 | 钢纤维增强耐磨砖（组合式提升砖） | 抗冲击、耐磨、抗剥落 |
| 单筒式冷凝器混合带 | 金属扬料件与耐火材料协同工作 | 钢纤维增强耐磨砖 + 钢纤维浇注料 | 界面兼容性、耐磨、抗裂 |
（二）特殊部位材料优化
- 顶板部位：因自重较大易产生内缝，导致高温细颗粒窜入引发金属外壳变形，建议采用吊平板结构，增强衬体整体性，同时选用抗裂性强的高铝浇注料，减少缝隙产生。
- 两面冷却壁：受高温熟料反弹冲击与热震影响，需选用机械强度高、热震稳定性优的耐火砖，如 80% Al₂O₃高铝砖，必要时采用钢纤维浇注料整体浇筑，提升抗冲击能力。
- 冷冻区：熟料与含尘气流形成强烈磨损，需采用高密度、高硬度的耐磨浇注料，如添加碳化硅的刚玉浇注料，同时优化衬体表面平整度，减少气流涡流对衬体的冲刷。
二、冷却机关键部位结构设计与改造
合理的结构设计是规避衬体损坏、延长设备寿命的关键，需针对易损部位进行针对性优化。
（一）低温断开墙结构改造
低温断开墙作为冷却机内温度过渡区域，易因温度应力导致衬体开裂，改造需遵循 “可施工性、密封性、抗裂性” 原则，具体方案如下：
- 框架支撑：采用可浇灌的钢结构框架，确保衬体整体稳定性，避免因基体变形导致衬体脱落。
- 砖体砌筑：用火泥砌筑耐火砖，采用错缝湿砌工艺，严格遵循耐火砖施工规范，保证砖缝均匀（≤2mm），提升密封性。
- 箱体浇筑：箱体采用高强度耐碱浇注料整体浇筑，锚固件按原始设计加工，确保锚固力充足；浇注前需检查锚固件表面除锈情况，避免后期锈蚀影响衬体结合力。
- 隔热与防护：隔热层按设计要求砌筑，选用密度低、导热系数小的硅酸钙板，同时对砖托板等外露金属件，用浇注料封闭，保护层厚度与锚固件保护层一致，防止金属件高温氧化。
（二）侧壁与顶板结构优化
- 侧壁部位：为便于局部维修，采用预制件组合结构，预制件间预留膨胀缝（宽度 10~15mm），填充硅酸铝纤维毡，避免温度变化导致的衬体挤压损坏；同时在侧壁关键区域增设锚固砖，每平方米锚固砖数量不少于 6 块，增强大面积直墙的整体稳定性，防止鼓包或塌陷。
- 后盖高温区结构：一段高温区工作条件恶劣，钢构需彻底复原，主梁工字钢严格按设计规格制作，确保承重能力；喉部横梁下方硅钙板厚度不低于 200mm，支模前固定牢固，新旧浇注料接口处贴 10mm 硅酸铝纤维毡预留膨胀量，避免接口开裂。
三、冷却机施工技术规范
施工质量直接决定耐火材料使用寿命，需针对不同施工场景制定严格的操作标准，重点关注浇注料施工、砌筑工艺及膨胀缝设置。
（一）篦冷机浇注料施工要点
- 材料搅拌：若使用钢纤维增强耐火浇注料，需将袋内钢质纤维均匀撒入搅拌器，搅拌时间不少于 5 分钟，确保纤维分散均匀，避免局部纤维团聚影响强度。
- 支模要求：支模需紧密牢固，防止漏浆；因篦冷机运行时摩擦性大，浇注料表面需平整，不得有大量骨料外露，必要时采用抹面工艺，保证表面光滑度。
- 分层浇注与膨胀缝：篦冷机分层浇注层数较多，每层需一次浇注完毕，避免分层施工产生冷缝；每层浇注后按设计要求预留膨胀缝，缝宽 8~12mm，填充耐高温纤维材料，防止温度应力导致衬体开裂。
（二）后盖高温区施工规范
- 前期准备：施工前彻底检查钢构完整性，主梁工字钢规格、间距需符合设计要求，存在变形的钢构需矫正或更换，确保承重基础可靠。
- 隔热层固定：喉部横梁下方硅钙板需在支模前固定，采用螺栓 + 压板固定方式，防止浇注过程中移位；硅钙板拼接处需密封，避免高温气体窜入。
- 浇注施工：采用智能模版系统，实时监测模板受力情况，防止涨模；浇注料加水量严格按说明书控制（误差≤1%），采用振捣棒分层振捣（每层振捣时间 30~60 秒），确保浇注料密实无气孔；浇注料厚度不得低于 250mm，保证高温承重能力。
（三）砌筑施工通用要求
- 膨胀缝设置：喷淋式冷却机墙面积大、直墙区域广，需按 “每 3~5 米设一道纵向膨胀缝，每 2~3 米设一道横向膨胀缝” 的原则布置，缝宽 10~15mm，填充硅酸铝纤维绳，防止衬体因内外膨胀不均鼓包或塌陷。
- 锚固与控制缝：浇注料砌筑部位需按设计间距设置扒钉（间距≤300mm），同时增设控制缝，控制缝间距 2~3 米，深度为浇注料厚度的 1/3~1/2，避免非设计部位出现裂缝；扒钉需做防腐处理（如涂刷高温防腐涂料），防止锈蚀失效。
- 维修施工：维修内衬时，需先固定损坏部位上部的高铝砖（如采用临时支撑），再单独更换损坏部件；若采用耐火浇注料修补，需评估是否满足二次检修需求，无法满足时需彻底清除原有浇注料，检查并更换损坏的扒钉；修补处与原衬体间需预留 8~10mm 膨胀缝，填充纤维毡，避免接口开裂。
四、冷却机耐火材料干燥与维护要点
耐火材料干燥质量与日常维护直接影响设备运行周期，需制定科学的干燥方案与维护策略。
（一）耐火材料干燥工艺
篦式冷却机耐火材料可借助熟料散热干燥，无需单独设置干燥系统，但需结合烧成系统运行情况控制干燥速度，具体措施如下：
- 通风干燥：优先采用长期通风方式，干燥初期开启冷却机风机，保持风量稳定（为额定风量的 30%~50%），促进衬体水分缓慢蒸发。
- 低温烘烤：窑炉低产运转时间不低于 48h，控制窑尾温度≤800℃，同时兼顾三次风管耐火材料干燥，避免局部温度骤升导致衬体开裂；若投料初期窑炉负荷较高，可打开前几个冷却风机或启动喷水系统，降低冷却机内热空气温度，减缓干燥速度。
- 强制烘烤：若冷却机内湿度大或需快速干燥，可采用烧柴火强制烘烤；烘烤前需在炉底铺设冷熟料或耐火砖，避免火焰直接接触衬体导致局部过热变形；烘烤温度按 “50~80℃（2h）→100~150℃（4h）→200~250℃（6h）” 阶梯升温，防止温度骤升。
（二）日常维护与检修
- 定期检查：每周检查一次冷却机内衬，重点关注高温区、活动格子部分及侧壁，查看是否存在裂缝、剥落、磨损等问题；每月检测一次锚固件状态，发现锈蚀或松动及时处理。
- 磨损防护：对炉排冷却器、冷冻区等易磨损部位，定期涂抹耐磨涂料（如碳化硅涂料），延长衬体使用寿命；若发现局部磨损严重，及时采用耐磨浇注料修补，避免损坏扩大。
- 应急处理：若冷却机内出现 “雪人”（热端后墙基体挂料），需采用高压空气或机械方式清理，避免高温料块长期堆积导致衬体局部过热；清理时需控制力度，防止冲击损坏衬体。
结语
熟料冷却机的稳定运行依赖于 “材料选型 - 结构设计 - 施工质量 - 维护管理” 的全流程管控。在实际应用中，需根据冷却机类型（篦式、单筒式等）、工况特点针对性制定技术方案，优先选用高强度、高耐磨、抗热震的耐火材料，优化易损部位结构，严格执行施工规范，同时加强干燥与日常维护，才能有效延长冷却机使用寿命，降低水泥生产的设备故障率与运维成本。
