產(chǎn)品導(dǎo)航/span>
水泥窯耐火材料優(yōu)化配置對(duì)水泥窯節(jié)能降耗的作用-技術(shù)研討
關(guān)鍵字:耐火材料-水泥窯-節(jié)能
摘要:本文介紹了我國(guó)水泥工業(yè)的能源消耗現(xiàn)狀，分析了新型干法水泥窯在工藝運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的新特點(diǎn)以及耐火材料在使用過(guò)程中暴露的一些問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化預(yù)分解水泥窯耐火材料的配置，達(dá)到水泥窯節(jié)能降耗的作用。
前 言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)力度不斷加大，“十五”期間，我國(guó)全社會(huì)固定資產(chǎn)投資保持年均20%以上的高速增長(zhǎng)，強(qiáng)勁拉動(dòng)了水泥的生產(chǎn)和消費(fèi)。2005年全國(guó)水泥產(chǎn)量10.6億噸，較2000年凈增4.6億多噸，5年平均年增長(zhǎng)12%。一些大型的新型干法預(yù)分解窯相繼建成投產(chǎn)，截止到2005年共投產(chǎn)622條新型干法水泥窯。伴隨著水泥工業(yè)的快速發(fā)展，其能源消耗量也大幅度提高。據(jù)有關(guān)資料顯示，水泥行業(yè)能源耗量占建材工業(yè)總能耗的50%左右，可見(jiàn)搞好水泥工業(yè)的節(jié)能是建材工業(yè)節(jié)能降耗的關(guān)鍵。 水泥工業(yè)到2010年的能耗目標(biāo)是：新型干法水泥噸熟料熱耗由130千克下降到110千克標(biāo)準(zhǔn)煤，采用余熱發(fā)電生產(chǎn)線達(dá)40%，水泥單位產(chǎn)品綜合能耗下降25%。另外，我們的能耗和國(guó)外先進(jìn)水平相比，還存在著一定的差距。由此可見(jiàn)，水泥窯節(jié)能降耗存在著巨大的發(fā)展空間。 一、 我國(guó)水泥工業(yè)能源消耗的現(xiàn)狀及其與世界先進(jìn)水平的比較 1.1我國(guó)水泥生產(chǎn)工業(yè)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
目前，我國(guó)水泥生產(chǎn)的窯型較多（如：機(jī)立窯、濕法生產(chǎn)線、預(yù)分解窯等），從目前整個(gè)水泥工業(yè)的窯型組成來(lái)看，各種窯型的水泥熟料生產(chǎn)能力見(jiàn)下圖1
對(duì)于新型干法水泥生產(chǎn)線而言，其能源消耗量受其生產(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，其能源的消耗量也有所不同；國(guó)內(nèi)的一般水平和國(guó)外的先進(jìn)水平差距較大，具體對(duì)比情況見(jiàn)下表：
前窯口部位的耐火澆注料一般的使用周期是4~8個(gè)月，比較普遍的問(wèn)題是：澆注料存在剝落、掉塊、耐堿侵蝕性能差等問(wèn)題；燃燒器使用周期為3~5個(gè)月，主要是燃燒器前面一米部位的澆注料易出現(xiàn)脫落、掉塊，具體情況可見(jiàn)下圖2。
3.2.2窯門(mén)罩頂部易出現(xiàn)燒穿的情況，導(dǎo)致水泥窯被迫停窯維修
伴隨著回轉(zhuǎn)窯日產(chǎn)量的不斷加大，窯門(mén)罩的體積更加龐大；同時(shí)由于窯門(mén)罩頂部施工難度大，施工質(zhì)量難于得到保障，一些5000t/d以上大型的水泥窯出現(xiàn)窯門(mén)罩燒穿的現(xiàn)象，具體情況可見(jiàn)下圖3。
3.2.3下料斜坡、煙室部位結(jié)皮嚴(yán)重，加速了耐材的損壞，造成殼體變形
低品位原料、無(wú)煙煤、劣質(zhì)煤以及固體廢棄物的煅燒，造成整個(gè)窯系統(tǒng)的堿、硫、氯等有害成分的含量增加，在下料斜坡、煙室部位結(jié)皮情況加重，導(dǎo)致頻繁使用空氣炮、水槍，加速了耐材的損壞，嚴(yán)重的致使殼體超溫、變形。
3.2.4 三次風(fēng)管彎頭、擋風(fēng)閥部位耐磨料磨損嚴(yán)重，使用周期短
該部位的工況溫度在800℃~1000℃，含粉塵的三次風(fēng)速度達(dá)到20m/s以上。該部位損壞主要是彎頭、擋風(fēng)閥部位的耐火襯里磨損比較嚴(yán)重，使用周期短的只有2~3個(gè)月，長(zhǎng)的也只有6個(gè)月左右，因此，該部位一直是制約著干法水泥窯正常生產(chǎn)。其損壞情況見(jiàn)下圖4。
另外，一些水泥公司的生產(chǎn)線也暴露出篦冷機(jī)熱段頂部、矮墻等部位的一些問(wèn)題，本文在此不再一一闡述。
四、水泥窯用耐火材料優(yōu)化配置方案及其帶來(lái)的節(jié)能降耗的效果
針對(duì)大型干法水泥窯在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，我公司結(jié)合自身的優(yōu)勢(shì)和多年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在深入剖析耐火襯里損壞機(jī)理的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出一系列可滿足不同工況的新產(chǎn)品，取得了不錯(cuò)的使用效果，在此愿和大家一起分享。
4.1大型水泥窯用耐火材料優(yōu)化配套方案
4.1.1一些關(guān)鍵部位（前窯口、燃燒器）耐火材料的配置
結(jié)合該部位運(yùn)行的工況特點(diǎn)，通過(guò)采用復(fù)合骨料、引入高溫膨脹劑、高溫抗堿劑等技術(shù)手段開(kāi)發(fā)出適用于2500t/d以上水泥窯前窯口、燃燒器部位的高性能澆注料G-17K、G-17P，該產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗剝落性能、高溫耐堿性能以及抗水泥熟料侵蝕性能等，經(jīng)在國(guó)內(nèi)多家大型水泥公司使用，普遍的使用周期是6~10個(gè)月。
同時(shí)，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)窯口澆注料和窯內(nèi)襯磚使用周期不同步的問(wèn)題，以板狀剛玉和非氧化物為主材質(zhì)開(kāi)發(fā)出長(zhǎng)壽命的（12月以上）新型窯口澆注料GC-18，徹底解決了傳統(tǒng)的剛玉質(zhì)澆注料抗堿侵蝕性能差、熱穩(wěn)定性能差的缺點(diǎn)，其用于5000t/d以上的水泥窯前窯口部位可以達(dá)到12個(gè)月以上，燃燒器部位達(dá)到6個(gè)月以上。該產(chǎn)品2004年12月在海螺集團(tuán)中國(guó)水泥公司的5000t/d水泥生產(chǎn)線上投入使用，其使用情況見(jiàn)下圖5。
目前，該公司窯口澆注料經(jīng)過(guò)修補(bǔ)后仍在使用中；燃燒器部位使用該產(chǎn)品達(dá)到了10個(gè)月，取得了令人滿意的效果，見(jiàn)下圖6。
4.1.2三次風(fēng)管彎頭、擋風(fēng)閥的耐火材料配置
針對(duì)該部位耐火澆注料耐磨性能差的特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品的基質(zhì)組成、采用中溫?zé)Y(jié)劑等技術(shù)手段開(kāi)發(fā)出高耐磨產(chǎn)品G-17M，大幅度提升了產(chǎn)品的在900℃左右的耐磨性能，其在該溫度下的耐磨對(duì)比情況可見(jiàn)下圖7。
4.1.3預(yù)分解系統(tǒng)耐火材料的輕質(zhì)化
針對(duì)整個(gè)預(yù)分解系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)工況低，設(shè)備表面積大，能耗大的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)出了應(yīng)用于水泥窯旋風(fēng)預(yù)熱器的輕質(zhì)隔熱保溫耐堿澆注料。與傳統(tǒng)耐堿澆注料相比，該產(chǎn)品具有隔熱保溫效果好，耐堿侵蝕性能優(yōu)異的特點(diǎn)，可大大降低設(shè)備的外表面溫度，提高水泥窯旋風(fēng)預(yù)熱器的熱能利用率，減少熱量損失，降低能耗。同時(shí)，輕質(zhì)耐堿澆注料密度小，可減少澆注料用量和設(shè)備的自重，節(jié)約建設(shè)成本。具有較大的市場(chǎng)應(yīng)用和推廣價(jià)值。
通過(guò)理論計(jì)算得出輕質(zhì)耐堿料的保溫性能。（環(huán)境溫度：20℃）如表所示：
4.1.4大型水泥窯其它部位的耐火材料配置方案
改進(jìn)施工方案，將原來(lái)的硅鈣板、耐火澆注料雙層結(jié)構(gòu)改為輕質(zhì)隔熱和高耐磨雙層噴涂料結(jié)構(gòu)。采用噴涂方式施工方便快捷，徹底解決了這些部位施工困難的問(wèn)題，杜絕了由于施工困難帶來(lái)的澆注料脫落、掉塊、燒塌等。
噴涂施工是未來(lái)耐火材料發(fā)展的方向之一，且新開(kāi)發(fā)的噴涂料會(huì)大大降低材料容重，從而降低設(shè)備自重，降低建設(shè)成本，促進(jìn)水泥工業(yè)的節(jié)能降耗。
4.1.5大型水泥窯典型耐火材料配置方案
部位 推薦 產(chǎn)品牌號(hào) 推薦 產(chǎn)品名稱 1~3級(jí)預(yù)熱器 GT-13NL或輕質(zhì)耐堿料 高強(qiáng)耐堿耐火澆注料或輕質(zhì)耐堿料 4~5級(jí)預(yù)熱器 G-14N 高溫高強(qiáng)耐堿耐火澆注料 分解爐下部 GC-13H 抗結(jié)皮、防堵塞澆注料 上升煙道 GC-13H 抗結(jié)皮、防堵塞澆注料 喂料室斜坡 GC-13H 抗結(jié)皮、防堵塞澆注料 分解爐 G-16K 高強(qiáng)耐堿低水泥澆注料 后窯口 G-16K 高熱高鋁低水泥耐火澆注料 窯門(mén)罩 G-16K 高熱高鋁低水泥耐火澆注料 前窯口 GC-18 G-17K 新型板狀剛玉澆注料 高性能窯口專用澆注料 噴煤管 GC-18 G-17P 新型板狀剛玉澆注料 高性能噴煤管專用澆注料 篦冷機(jī)喉部 G-16K 高熱高鋁低水泥耐火澆注料 篦冷機(jī)熱端 G-16 K 高強(qiáng)耐堿低水泥澆注料 篦冷機(jī)裙邊 GF-16K 高熱高鋁低水泥耐火澆注料 篦冷機(jī)冷端 G-16 高強(qiáng)耐堿耐火澆注料 三次風(fēng)管入口處和拐彎處 G-17M 高熱高鋁低水泥耐火澆注料 三次風(fēng)管其余部位 GB-16 高強(qiáng)耐堿低水泥澆注料 保溫隔熱層 LT-10 隔熱澆注料
4.2耐火材料施工質(zhì)量對(duì)上述配置方案使用效果的影響及解決方案
對(duì)于耐火材料水泥生產(chǎn)企業(yè)而言，一般耐火材料由一家單位提供，施工由另一家單位來(lái)進(jìn)行。目前，國(guó)內(nèi)的耐火材料施工專業(yè)素質(zhì)整體參次不齊；同時(shí)，由于對(duì)耐火材料專業(yè)知識(shí)了解甚少，施工質(zhì)量大打折扣，在一定程度上影響了產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能的發(fā)揮，造成了產(chǎn)品使用壽命的縮減，從而不能達(dá)到預(yù)期效果。因此，水泥窯用耐火材料以及施工的整體承包是我國(guó)水泥工業(yè)維修的整體發(fā)展趨勢(shì)。只有這樣才能做到資源的優(yōu)化配置，使各部位耐火材料的整體使用壽命同步，達(dá)到同步使用、同步檢修的目的，提高回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，達(dá)到節(jié)能降耗、提高效益的目的。
我公司下屬的通達(dá)工程技術(shù)有限公司具有二級(jí)爐窯工程總承包資質(zhì)，保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造、施工、維護(hù)“服務(wù)鏈”的完整性，專業(yè)化的服務(wù)勢(shì)必為我國(guó)各大水泥生產(chǎn)企業(yè)的高效、低能耗、長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。
五、節(jié)能降耗的初步效果
通過(guò)優(yōu)化大型水泥窯耐火材料的整體配套方案和嚴(yán)格的施工，來(lái)提高耐火材料的整體使用壽命和回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，實(shí)現(xiàn)兩年三修、一年一修的目的。降低了水泥窯的維修次數(shù)和維修時(shí)間，節(jié)約了頻繁開(kāi)、停窯帶來(lái)的能源消耗；同時(shí)，通過(guò)在窯尾系統(tǒng)試用輕質(zhì)耐火澆注料，降低金屬殼體的外壁溫度，減少能源的散熱損失，達(dá)到降低生產(chǎn)單位水泥熟料的能源和耐火材料的消耗量，起到節(jié)能降耗的效果。
六、總結(jié)
隨著我國(guó)干法水泥窯在整個(gè)水泥工業(yè)中的比例不斷加大，水泥窯用耐火材料的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)配置、施工、維護(hù)的一體化，必將大大提高回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，減少停窯檢修次數(shù)，降低每生產(chǎn)單位水泥熟料的能耗量和耐材的消耗量，推動(dòng)我國(guó)水泥工業(yè)良性、低能耗、快速發(fā)展！
