由于无法测量窑炉的内部温度，因此观察窑炉的外表面是确定耐火材料状况的常用方法。我们可以通过红外测温技术和专门开发的窑炉扫描系统来实现对窑炉耐火材料健康情况的监测。
水泥回转窑
在回转窑的运行过程中，窑内火焰温度可以达到1900°C，以便将原材料加热到1500°C左右。最终，这些材料变得部分熔融，并经过一系列的物理和化学反应，成为水泥的主要成分。在窑炉的底部，原料为炽热的颗粒形式，称为熟料。
水泥回转窑
传统的回转窑是大型钢管外壳，直径数米，长度可达100米(当然，也有更大的，长度超过100米的回转窑并不少见)。为了保护钢材不受高温的影响，每个窑炉都用耐火砖做内衬，这种材料通常是各种陶瓷的混合物。
这些耐火砖是专门为水泥加工应用而制造的，虽然它们具有相当好的耐高温性能和耐磨性能，但长期暴露于高温和水泥的腐蚀环境中，不可避免地会导致材料老化。这个就是窑炉被烧穿的主要原因。
随着时间的推移，耐火砖会变得越来越薄，严重降低它们保护窑表面钢材的能力。为了保持足够的隔热水平，窑炉必须在运行一定时长后停下来更换耐火砖。
如果有一块砖或一小部分砖松动脱落，窑体的钢制外壳会突然暴露在高温下。如果不迅速采取行动，可能会对窑体造成永久性的损坏，维修回转窑，需要消耗大量的时间以及维修费用，另外设备也会发生计划外停机，造成生产的停滞。
通过监控窑壳的整个表面温度分布情况，操作人员可以很容易地确定耐火材料的健康情况。使用红外技术，任何掉落的砖块都能被快速检测到，提醒操作员采取适当的行动来防止进一步的破坏。
此外，通过将实时测得的红外温度数据与历史数据库相比对，操作人员可以检查温度变化趋势，并预测耐火材料何时会达到使用寿命极限。
MP150线扫描仪，用于CS400水泥窑过程成像监控系统
据此，操作员可以安排维护和计划何时更换耐火材料，以减少停机时间。连续的红外温度监测也可以让操作人员看到整个生产过程对耐火材料的改变，据此信息对维护工作进行优化，以延长耐火材料寿命并保证产线正常运转。
认识红外扫描系统
今天，市面上有多种温度扫描系统用于水泥窑，每种都有不尽相同的参数和功能;不过，所有这些系统都利用红外扫描技术来采集温度数据。
要了解这些扫描系统，操作人员需要了解一些红外测温技术的基础知识。所有物体都发射红外辐射;这种辐射强度随着物体温度的升高而增加。在工业应用中使用的红外测温仪包含一个探测器，当它暴露在特定的红外波长的能量下时，将产生电流。随着强度的增加，电流也随之增加，从而可以确定物体的温度高低。
当监测回转窑时，用一个或多个线扫描仪并行工作，沿着窑水平轴线方向收集温度数据。随着窑的旋转，一条条包含了整个水平轴向窑壳温度情况的数据链逐步累积，整个窑的表面温度分布情况被完整呈现。然后，数据被传输到特定分析软件，将原始数据转换成窑炉表面的二维热图像。
除了窑体的二维热图像外，该软件还显示一个连续滚动的热图像。这幅图就是窑炉表面温度的“示意”颜色图;通常情况下，较冷的部位会用较深的颜色来显示，而较热的部位则会显示为明亮的红色或白色。此图像是实时显示给操作者观看的，可以快速看到窑体表面任何异常的温度变化。
图像还可以定期保存，形成历史文件以供后续分析，这意味着操作人员可以利用这些数据来预测耐火材料的寿命，并有计划的安排更换时间，从而减少非计划停机时间。
窑体扫描技术
20多年来，红外技术已被水泥行业广泛采用，这已不是什么秘密;虽然所有的红外回转窑系统都具有上述所介绍的基本功能，但在过去几年中发展起来的新系统增加了行业中一些新的技术，并提供了扩展的功能，以满足水泥行业客户的更高需求。
例如，一些高级功能解决了沿着窑长分布的阴影区域的问题。使用宽视场扫描仪，通常会有一些障碍物，如建筑物、电线杆和其他设备，这些障碍阻止扫描仪“看到”整个完整窑壳。现在一些高水平热成像系统，例如福禄克过程仪器公司的CS400系统，就包含了单点传感器，也被称为高温计，将它们布置在被遮挡的部位，它们可以“看到”线扫描仪的阴影区域。
具备监测回转窑轮胎滑移量的线扫描热成像系统
在一个系统中，最多可安装和设置32个高温计，在现场电缆箱汇合后，只需要一路电缆连接至控制电脑。由于该软件将来自多个传感器的数据集成到一张图像中，因此可以添加“脏镜头”警告。该功能将每个数据点与相邻的数据点进行比较，如果差异超过定义的限制，操作人员就会收到警告，表示传感器镜头可能出现脏污或其他障碍物阻挡了测温仪光路。
此外，优良的热成像系统通常会采用3.5µm- 4µm的波长响应。这个范围使红外线扫描仪可以规避灰尘和水蒸汽的影响，以确定窑炉表面的温度。如果采用更长波的波长，如8µm- 14µm，红外测温系统会更大程度上受到空气中的灰尘和水分引起的反射影响，这意味着长波响应解决方案只能在比较洁净的设施中使用。因此，采用3.5µm- 4µm波长响应的线扫描系统是户外、复杂环境下水泥生产的适宜方案。
窑炉表面温度的“示意”颜色图像
其他功能还包括，实时监测窑内的热端熟料温度。在这个应用程序中，红外传感器通过观察口“观察”窑炉内部的燃烧部位，并监控熟料温度。得到的熟料温度数据显示在与窑壳图像相同的屏幕上，方便操作人员同时监控这两个过程。
一些热成像系统，如CS400系统，还提供先进的管理功能，可以监测耐火砖的健康状况，并报告耐火材料的磨损情况。这些软件功能包括一个数据库，可以存储和分析一年(至少)的所有重要数据，以记录在使用过程中耐火材料的磨损情况，使工程师能够合理安排耐火材料的维修计划。
CS400 回转窑热成像系统
虽然这些系统很有用，但关键是操作员输入程序的数据是准确的。因为所有的回转窑装置本质上是不同的，磨损率也会不同;因此，对任何给定材料的磨损率进行寿命预测，将不可避免地出现耐火砖的真实使用寿命会与系统预测的略有差异。
在提高窑炉寿命方面，有另外一种窑炉状态监控系统，不是温度测量。通常情况下，窑炉是由一端驱动的——由于其自身的尺寸较长且质量较大，使得保证整个窑体均匀旋转极具挑战性。在旋转过程中，特别是在变速的时候，有一种趋势是，一些转动能量会使窑的活环(或轮带)产生扭矩(或扭转)，而不是旋转。
对于活环来说，少量的扭矩可能不会出问题，然而，过大的扭矩会对脆弱的耐火材料造成损害。在CS窑炉监控系统中，可以加入测量每个活环的转动情况的监测功能，且此数据会在每个分区图像中显示出来。
如果安装多个传感器，就可以同时监测窑体轴线几个点的转速——如果窑体不同部位的转速不一致，这就表明发生了扭转，工程师可以在严重损坏发生之前进行纠正。
综上所述
利用红外扫描热成像系统监测回转窑的目的是监测和报告窑衬耐火材料的整体状况。目前大多数程序都提供一定程度的耐火材料管理，将这些信息与温度数据进行整合，操作者可以通过修改窑炉参数的设置，以尽可能地延长耐火材料的使用寿命，或者有计划的安排停机时间更换耐火材料。
红外温度扫描热成像系统已经在全球的很多水泥厂显示出了其实用性，新的系统正在增加更多的功能，使其成为帮助水泥专业人员更好工作的重要工具