耐火材料節(jié)能技術(shù)在水泥業(yè)的新應(yīng)用
對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)線而言，受生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備選型、工藝狀況、原料差異、管理水平等因素的影響，其能源消耗有所不同，但總的來說，目前國內(nèi)水泥生產(chǎn)能源消耗與國外先進(jìn)水平相比，差距較大。 耐火材料在水泥業(yè)中的節(jié)能主要包括直接節(jié)能和間接節(jié)能。直接節(jié)能主要通過降低耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)，提高耐火材料的保溫性能，從而達(dá)到節(jié)能效果。間接節(jié)能主要通過降低耐火襯體整體導(dǎo)熱系數(shù)和提高襯體使用壽命來達(dá)到節(jié)能目的。 水泥窯的熱損失主要來自3個(gè)方面:窯系統(tǒng)表面散熱的熱損失、系統(tǒng)排出廢氣的熱損失、出冷卻機(jī)熟料的熱損失。由于立磨和低溫余熱發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，系統(tǒng)排出廢氣的熱損失已得到充分利用；第三代和第四代篦式冷卻機(jī)的出現(xiàn)，使冷卻機(jī)的效率得到顯著提高。由此可見，降低窯系統(tǒng)表面散熱的熱損失就顯得尤為重要，也是耐火材料節(jié)能的切入點(diǎn)。 窯系統(tǒng)表面散熱的熱損失來自預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯和冷卻機(jī)。其中回轉(zhuǎn)窯的散熱損失占總散熱損失的50%以上，因此開發(fā)和研制用于回轉(zhuǎn)窯的新型節(jié)能磚對(duì)水泥業(yè)節(jié)能十分有利。新型節(jié)能耐火材料主要以輕質(zhì)骨料及輕質(zhì)造孔劑為原料制成的輕質(zhì)耐磨磚，它通過降低材料的密度和提高材料的氣孔率來降低耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)，從而達(dá)到保溫節(jié)能的目的。這種輕質(zhì)耐磨磚主要用于回轉(zhuǎn)窯的分解帶。 輕質(zhì)耐磨磚用于水泥回轉(zhuǎn)窯，如窯最后面的10～15m；對(duì)4.8x74m的5000噸級(jí)水泥窯一般用于56.2～73.2m處；對(duì)4.0×60m的2500噸級(jí)水泥窯一般用于45.9～59.1m處。 輕質(zhì)耐磨磚有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的體積密度，其荷重軟化溫度和耐壓強(qiáng)度也有所降低，但不影響輕質(zhì)耐磨磚的使用。因?yàn)樵谶@一區(qū)間，物料的熱負(fù)荷較小，固體物料的沖刷和磨損也較輕，因此在耐火材料配置上，主要考慮適抗堿侵蝕能力即可。 輕質(zhì)耐磨磚在回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際應(yīng)用，起到了較好的保溫效果。在窯筒體外表風(fēng)速為2.5m/s，室外平均溫度為25℃的情況下，使用輕質(zhì)耐磨磚的筒體溫度為247℃，使用硅莫磚的筒體表面溫度為289℃。富陽南方水泥有限公司通過使用輕質(zhì)耐磨磚，筒體溫度降低近42℃，每天節(jié)約熱量為9010904.7大卡，每年可節(jié)約標(biāo)煤390噸。 利用新型襯體結(jié)構(gòu)，通過對(duì)耐材的安裝進(jìn)行改造，可以提高耐材的使用壽命，從而達(dá)到節(jié)能效果。
篦冷機(jī)頂部施工難度大，尤其頂部環(huán)境溫度可達(dá)1100℃，熱氣流對(duì)耐火材料沖刷嚴(yán)重，因此經(jīng)常出現(xiàn)剝落、燒塌現(xiàn)象，耐火材料使用壽命短。采用陶瓷錨固件整體澆注的方法，可以大幅提高襯體使用壽命，降低耐火襯體導(dǎo)熱系數(shù)。工藝過程主要包括:焊接槽鋼-吊掛陶瓷錨固磚-貼鈣板-支模-澆注。這種襯體目前已經(jīng)在蕪湖鐵道水泥廠使用了3年，也在臺(tái)泥(重慶)水泥有限公司、句容臺(tái)泥水泥有限公司等水泥廠投入使用，效果良好。整體成型后，較好地解決了篦冷機(jī)頂沖刷剝落的問題，整體使用壽命可達(dá)3年之久。 由于陶瓷錨固件具有在高溫環(huán)境下使用的優(yōu)勢，可以在1300℃環(huán)境下長時(shí)間使用；非金屬材料具有很強(qiáng)的耐酸堿侵蝕性能，不會(huì)出現(xiàn)金屬錨固件在高溫下由于氧化、開焊而引起的耐火材料剝落的現(xiàn)象；與耐火材料有相近的導(dǎo)熱系數(shù)，減少了由于不同材料間的體積變化差異產(chǎn)生的應(yīng)力；陶瓷錨固件代替金屬錨固件，減少了熱橋效應(yīng)，使整體導(dǎo)熱性能降低，節(jié)能效果明顯增強(qiáng)。通過實(shí)際測量，篦冷機(jī)各段溫度平均降低10℃。 篦冷機(jī)矮墻要長期承受300～1450℃的高溫熟料顆粒的沖刷，同時(shí)跟冷熱空氣交替接觸，使矮墻損壞較快，目前采用矮墻整體預(yù)制的方法進(jìn)行制作。這種方法可以快速安裝，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀制作，免受水泥廠施工環(huán)境影響，而且制作過程給予充分的養(yǎng)護(hù)和烘烤，可以達(dá)到最佳的耐火材料性能，大大提高砌墻使用壽命。更重要的是，矮墻砌塊采用了輕質(zhì)和重質(zhì)材料復(fù)合，因此降低了耐火襯體的導(dǎo)熱系數(shù)，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。
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