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能源問(wèn)題是人類普遍關(guān)注的問(wèn)題。水泥工業(yè)每年消耗燃料平均約為全世界消耗總量的 1.6%,水泥成本中能源費(fèi)可達(dá)30%以上。水泥企業(yè)已經(jīng)把節(jié)能問(wèn)題作為關(guān)注的焦點(diǎn)。工信部節(jié)582號(hào) 文關(guān)于《工業(yè)和信息化部關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確指出“到‘十二五’末,全國(guó)水泥生產(chǎn)平均可比熟料綜合能耗小于114千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸,水泥綜合能耗小于93千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸。耐火材料作為水泥行業(yè)節(jié)能的原動(dòng)力,如何推進(jìn)耐火材料節(jié)能技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用成為廣大耐材企業(yè)的新課題。
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,其能源消耗也有不同,目前一般和國(guó)外水平差距較大。
耐火材料節(jié)能的措施
耐火材料節(jié)能主要有直接節(jié)能和間接節(jié)能,直接節(jié)能主要通過(guò)降低耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù),從而提高耐火材料的保溫性能達(dá)到節(jié)能的效果,間接節(jié)能主要通過(guò)降低耐火襯體整體導(dǎo)熱系數(shù)和提高襯體使用壽命來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。水泥窯熱損失主要有三部分組成: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)的成熟,系統(tǒng)排出廢氣的熱損失已得到充分利用;由于第三代和第四代篦式冷卻機(jī)的出現(xiàn),冷卻機(jī)的效率已得到顯著的提高。由此可見(jiàn),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)。
新型節(jié)能耐火材料
窯系統(tǒng)表面散熱的熱損失包括預(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(kāi)發(fā)和研制用于回轉(zhuǎn)窯的新型節(jié)能磚對(duì)于水泥行業(yè)節(jié)能尤為重要。新型節(jié)能耐火材料主要以輕質(zhì)骨料以及輕質(zhì)造孔劑為原料制成的輕質(zhì)耐磨磚,它通過(guò)降低材料的密度和提高材料的氣孔率來(lái)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)耐磨磚用于水泥回傳窯如窯后面10~15米,對(duì)于4.8×74m的5000噸級(jí)水泥窯一般用于56.2-73.2米處,對(duì)于4.0×60m的2500噸級(jí)水泥窯一般用于45.9-59.1米的位置處,與其他磚種性能對(duì)比見(jiàn)下表。
從表中可以看出,輕質(zhì)耐磨磚有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的體積密度。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。
通過(guò)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℃。
新型襯體結(jié)構(gòu)
用新型襯體結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)耐火材料安裝進(jìn)行改造,可以提高耐火材料的使用壽命,從而達(dá)到節(jié)能的效果。下面介紹篦冷機(jī)通過(guò)襯體改造后的節(jié)能情況。
1.篦冷機(jī)頂部
篦冷機(jī)頂部施工難度大,尤其一段頂部環(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作的方法可以大幅度提高襯體的使用壽命,而且還可以降低耐火襯體的導(dǎo)熱系數(shù)。具體方法見(jiàn)圖二,工藝過(guò)程主要包括:焊接槽鋼-吊掛陶瓷錨固磚-貼鈣板-支模-澆注。
由于陶瓷錨固件具有如下特點(diǎn):
1)使用溫度高,可以在1300℃長(zhǎng)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的氧化、開(kāi)焊而引起耐火材料剝落的現(xiàn)象;
2)與耐火材料有相近的導(dǎo)熱系數(shù),減少由于不同材料間的體積變化差異產(chǎn)生的應(yīng)力;
3)由于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,因此節(jié)能效果也明顯增強(qiáng)。
通過(guò)實(shí)際測(cè)量篦冷機(jī)各段溫度,平均降低10℃,節(jié)能情況見(jiàn)表4。
2.篦冷機(jī)矮墻
篦冷機(jī)矮墻要長(zhǎng)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,這種方法有可以快速安裝、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(guò)程給予充分的養(yǎng)護(hù)和烘烤可以達(dá)到佳的耐火材料性能。因此可以大大提高砌墻的使用壽命。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。
水泥行業(yè)通過(guò)采取節(jié)能措施達(dá)到噸熟料消耗標(biāo)煤101公斤的目標(biāo)還有一定差距,但相信通過(guò)將耐火材料與應(yīng)用技術(shù)不斷結(jié)合,作為節(jié)能原動(dòng)力的耐火材料一定會(huì)為水泥窯節(jié)能作出新貢獻(xiàn)。
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