由于無法測量窯爐的內部溫度，因此觀察窯爐的外表面是確定耐火材料狀況的常用方法。我們可以通過紅外測溫技術和專門開發的窯爐掃描系統來實現對窯爐耐火材料健康情況的監測。
水泥回轉窯
在回轉窯的運行過程中，窯內火焰溫度可以達到1900°C，以便將原材料加熱到1500°C左右。最終，這些材料變得部分熔融，并經過一系列的物理和化學反應，成為水泥的主要成分。在窯爐的底部，原料為熾熱的顆粒形式，稱為熟料。
水泥回轉窯
傳統的回轉窯是大型鋼管外殼，直徑數米，長度可達100米(當然，也有更大的，長度超過100米的回轉窯并不少見)。為了保護鋼材不受高溫的影響，每個窯爐都用耐火磚做內襯，這種材料通常是各種陶瓷的混合物。
這些耐火磚是專門為水泥加工應用而制造的，雖然它們具有相當好的耐高溫性能和耐磨性能，但長期暴露于高溫和水泥的腐蝕環境中，不可避免地會導致材料老化。這個就是窯爐被燒穿的主要原因。
隨著時間的推移，耐火磚會變得越來越薄，嚴重降低它們保護窯表面鋼材的能力。為了保持足夠的隔熱水平，窯爐必須在運行一定時長后停下來更換耐火磚。
如果有一塊磚或一小部分磚松動脫落，窯體的鋼制外殼會突然暴露在高溫下。如果不迅速采取行動，可能會對窯體造成永久性的損壞，維修回轉窯，需要消耗大量的時間以及維修費用，另外設備也會發生計劃外停機，造成生產的停滯。
通過監控窯殼的整個表面溫度分布情況，操作人員可以很容易地確定耐火材料的健康情況。使用紅外技術，任何掉落的磚塊都能被快速檢測到，提醒操作員采取適當的行動來防止進一步的破壞。
此外，通過將實時測得的紅外溫度數據與歷史數據庫相比對，操作人員可以檢查溫度變化趨勢，并預測耐火材料何時會達到使用壽命極限。
MP150線掃描儀，用于CS400水泥窯過程成像監控系統
據此，操作員可以安排維護和計劃何時更換耐火材料，以減少停機時間。連續的紅外溫度監測也可以讓操作人員看到整個生產過程對耐火材料的改變，據此信息對維護工作進行優化，以延長耐火材料壽命并保證產線正常運轉。
認識紅外掃描系統
今天，市面上有多種溫度掃描系統用于水泥窯，每種都有不盡相同的參數和功能;不過，所有這些系統都利用紅外掃描技術來采集溫度數據。
要了解這些掃描系統，操作人員需要了解一些紅外測溫技術的基礎知識。所有物體都發射紅外輻射;這種輻射強度隨著物體溫度的升高而增加。在工業應用中使用的紅外測溫儀包含一個探測器，當它暴露在特定的紅外波長的能量下時，將產生電流。隨著強度的增加，電流也隨之增加，從而可以確定物體的溫度高低。
當監測回轉窯時，用一個或多個線掃描儀并行工作，沿著窯水平軸線方向收集溫度數據。隨著窯的旋轉，一條條包含了整個水平軸向窯殼溫度情況的數據鏈逐步累積，整個窯的表面溫度分布情況被完整呈現。然后，數據被傳輸到特定分析軟件，將原始數據轉換成窯爐表面的二維熱圖像。
除了窯體的二維熱圖像外，該軟件還顯示一個連續滾動的熱圖像。這幅圖就是窯爐表面溫度的“示意”顏色圖;通常情況下，較冷的部位會用較深的顏色來顯示，而較熱的部位則會顯示為明亮的紅色或白色。此圖像是實時顯示給操作者觀看的，可以快速看到窯體表面任何異常的溫度變化。
圖像還可以定期保存，形成歷史文件以供后續分析，這意味著操作人員可以利用這些數據來預測耐火材料的壽命，并有計劃的安排更換時間，從而減少非計劃停機時間。
窯體掃描技術
20多年來，紅外技術已被水泥行業廣泛采用，這已不是什么秘密;雖然所有的紅外回轉窯系統都具有上述所介紹的基本功能，但在過去幾年中發展起來的新系統增加了行業中一些新的技術，并提供了擴展的功能，以滿足水泥行業客戶的更高需求。
例如，一些高級功能解決了沿著窯長分布的陰影區域的問題。使用寬視場掃描儀，通常會有一些障礙物，如建筑物、電線桿和其他設備，這些障礙阻止掃描儀“看到”整個完整窯殼。現在一些高水平熱成像系統，例如福祿克過程儀器公司的CS400系統，就包含了單點傳感器，也被稱為高溫計，將它們布置在被遮擋的部位，它們可以“看到”線掃描儀的陰影區域。
具備監測回轉窯輪胎滑移量的線掃描熱成像系統
在一個系統中，最多可安裝和設置32個高溫計，在現場電纜箱匯合后，只需要一路電纜連接至控制電腦。由于該軟件將來自多個傳感器的數據集成到一張圖像中，因此可以添加“臟鏡頭”警告。該功能將每個數據點與相鄰的數據點進行比較，如果差異超過定義的限制，操作人員就會收到警告，表示傳感器鏡頭可能出現臟污或其他障礙物阻擋了測溫儀光路。
此外，優良的熱成像系統通常會采用3.5µm- 4µm的波長響應。這個范圍使紅外線掃描儀可以規避灰塵和水蒸汽的影響，以確定窯爐表面的溫度。如果采用更長波的波長，如8µm- 14µm，紅外測溫系統會更大程度上受到空氣中的灰塵和水分引起的反射影響，這意味著長波響應解決方案只能在比較潔凈的設施中使用。因此，采用3.5µm- 4µm波長響應的線掃描系統是戶外、復雜環境下水泥生產的適宜方案。
窯爐表面溫度的“示意”顏色圖像
其他功能還包括，實時監測窯內的熱端熟料溫度。在這個應用程序中，紅外傳感器通過觀察口“觀察”窯爐內部的燃燒部位，并監控熟料溫度。得到的熟料溫度數據顯示在與窯殼圖像相同的屏幕上，方便操作人員同時監控這兩個過程。
一些熱成像系統，如CS400系統，還提供先進的管理功能，可以監測耐火磚的健康狀況，并報告耐火材料的磨損情況。這些軟件功能包括一個數據庫，可以存儲和分析一年(至少)的所有重要數據，以記錄在使用過程中耐火材料的磨損情況，使工程師能夠合理安排耐火材料的維修計劃。
CS400 回轉窯熱成像系統
雖然這些系統很有用，但關鍵是操作員輸入程序的數據是準確的。因為所有的回轉窯裝置本質上是不同的，磨損率也會不同;因此，對任何給定材料的磨損率進行壽命預測，將不可避免地出現耐火磚的真實使用壽命會與系統預測的略有差異。
在提高窯爐壽命方面，有另外一種窯爐狀態監控系統，不是溫度測量。通常情況下，窯爐是由一端驅動的——由于其自身的尺寸較長且質量較大，使得保證整個窯體均勻旋轉極具挑戰性。在旋轉過程中，特別是在變速的時候，有一種趨勢是，一些轉動能量會使窯的活環(或輪帶)產生扭矩(或扭轉)，而不是旋轉。
對于活環來說，少量的扭矩可能不會出問題，然而，過大的扭矩會對脆弱的耐火材料造成損害。在CS窯爐監控系統中，可以加入測量每個活環的轉動情況的監測功能，且此數據會在每個分區圖像中顯示出來。
如果安裝多個傳感器，就可以同時監測窯體軸線幾個點的轉速——如果窯體不同部位的轉速不一致，這就表明發生了扭轉，工程師可以在嚴重損壞發生之前進行糾正。
綜上所述
利用紅外掃描熱成像系統監測回轉窯的目的是監測和報告窯襯耐火材料的整體狀況。目前大多數程序都提供一定程度的耐火材料管理，將這些信息與溫度數據進行整合，操作者可以通過修改窯爐參數的設置，以盡可能地延長耐火材料的使用壽命，或者有計劃的安排停機時間更換耐火材料。
紅外溫度掃描熱成像系統已經在全球的很多水泥廠顯示出了其實用性，新的系統正在增加更多的功能，使其成為幫助水泥專業人員更好工作的重要工具