水泥作為高能耗、高排放工業(yè)，所屬產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域是我國節(jié)能減排的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其節(jié)能減排效果對完成我國能源消耗目標(biāo)、產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。耐火材料作為保障水泥窯安全運(yùn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在推動(dòng)水泥工藝節(jié)能、減排的作用日趨突出。北京金隅通達(dá)耐火技術(shù)有限公司（簡稱通達(dá)耐火）近年來推出特種硅莫紅磚（TD-HSM）、低導(dǎo)熱莫來石磚（TD-M45、TD-M55）等新型節(jié)能耐火材料（見圖1所示）可代替鎂鋁尖晶石磚，硅莫磚等產(chǎn)品用于水泥窯過渡帶及預(yù)熱帶、安全帶，三次風(fēng)管等區(qū)域，降低筒體溫度50℃以上和載荷8%-10%，噸熟料煤耗可降低1kg，節(jié)能減排效果顯著。

圖1  通達(dá)節(jié)能型新產(chǎn)品

1.特種硅莫紅磚

表1 特種硅莫紅磚與鎂鋁尖晶石磚性能對比表

表1為特種硅莫紅磚與鎂鋁尖晶石磚物理指標(biāo)對比，從表可見兩種產(chǎn)品在同樣具有超過1700℃荷重軟化溫度的條件下，特種硅莫紅各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異，特別是導(dǎo)熱系數(shù)降低20%以上，體積密度降低10%左右。特種硅莫紅紅磚完全可代替鎂鋁尖晶石磚使用于水泥窯過渡帶，明顯降低筒體溫度和載荷。該產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)異，陸續(xù)在金隅冀東、華潤、臺(tái)泥等大型水泥集團(tuán)水泥窯過渡帶使用，降低筒體溫度降低50℃以上，使用壽命18個(gè)月以上（見圖2，圖3所示），提高水泥運(yùn)行安全性的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)能長壽的目的。

圖2特種硅莫紅磚在上過渡帶和窯口使用1年照片

圖3特種硅莫紅磚在7500t/d上過渡帶（27m-34m）筒體降溫情況

2.低導(dǎo)熱莫來石磚

表2低導(dǎo)熱莫來石磚與硅莫磚性能對比表

表2列出了低導(dǎo)熱莫來石磚TD-M55、TD-M45與硅莫磚1650、硅莫磚1550理化性能對比，低導(dǎo)熱莫來石磚性能優(yōu)異，具有低氣孔、低密度、高荷重軟化溫度、高熱震穩(wěn)定性、低導(dǎo)熱的優(yōu)點(diǎn)。超低的氣孔率、低的鋁含量有利于改善材料抗硫堿侵蝕滲透性能；另外由于材質(zhì)為莫來石結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，使其具有優(yōu)良熱震穩(wěn)定性和耐磨性能。低導(dǎo)熱莫來石磚體積密度低，可降低回轉(zhuǎn)窯載荷5-15%，導(dǎo)熱系數(shù)低，只有硅莫磚的50-60%。低導(dǎo)熱莫來石磚優(yōu)異性能，其克服多層復(fù)合結(jié)構(gòu)缺陷，達(dá)到同樣的節(jié)能效果，可代替硅莫磚應(yīng)用于水泥窯預(yù)熱帶，安全帶及三次風(fēng)管，分解爐等區(qū)域，經(jīng)金隅冀東，臺(tái)泥，華沃等40多個(gè)項(xiàng)目使用，筒體溫度可降低50℃以上（見圖4所示），使用壽命達(dá)到3年以上。

圖4 低導(dǎo)熱莫來石磚在3200t/d上過渡帶（40m-50m）筒體降溫情況

3.典型案例介紹

通達(dá)耐火的特種硅莫紅磚和低導(dǎo)熱莫來石磚在金隅1號(hào)項(xiàng)目銅川萬噸線成功應(yīng)用，其中特種硅莫紅磚使用在45-55m，筒體溫度低導(dǎo)熱莫來石磚使用在55-89m，經(jīng)過5個(gè)月使用水泥窯筒掃溫度見圖5所示，目前特種硅莫紅磚區(qū)域溫度低于300℃，低導(dǎo)莫來石磚區(qū)域溫度低于250℃，為該項(xiàng)目順利達(dá)產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)噸熟料煤耗降低至92-95kg做出積極貢獻(xiàn)。

圖5 低導(dǎo)熱產(chǎn)品在銅川萬噸線（45m-89m）筒體降溫情況

4.節(jié)能新產(chǎn)品節(jié)能減排計(jì)算

耐火材料節(jié)能通常采用降低筒體散熱來進(jìn)行估算，根據(jù)多平壁傳熱公式，筒體向大氣的散熱量為筒體自然對流傳熱和輻射傳熱損失之和，按照特種硅莫紅磚、低導(dǎo)熱莫來石磚在水泥窯使用效果，以5000t/d水泥窯為例，使用區(qū)域?yàn)?5m-70m，使用前后筒體溫度降低50℃計(jì)算（具體技術(shù)過程見表3所示）。噸熟料煤耗可以降低約1Kg，按照5000t/d水泥窯設(shè)計(jì)產(chǎn)能150萬噸可節(jié)煤1500噸。按照目前煤價(jià)按照1000元/噸進(jìn)行估算，僅節(jié)煤可降控成本150萬元，根據(jù)國家發(fā)改委提供的數(shù)據(jù): 工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤,就產(chǎn)生二氧化碳2620公斤,二氧化硫8.5 公斤,氮氧化物7.4公斤計(jì)算，每年可減少CO2排放3930噸，減少SO2排放12.75噸，減少NOx排放11.1噸。

表3低導(dǎo)熱莫來石磚在水泥窯使用節(jié)煤計(jì)算表

注：Ts-筒體外表面溫度（330℃-280℃），Ta-環(huán)境溫度（20℃），ε-窯筒體材料黑度（0.96），Γ-自然對流常數(shù)（1.5），D-筒體直徑（4.8m），L-降溫區(qū)域筒體長度（45m）

水泥窯用特種硅莫紅磚、低導(dǎo)熱莫來石磚等新產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)異，節(jié)能效果優(yōu)良。

（1）降低筒體溫度同時(shí)可降低筒體載荷，可同時(shí)達(dá)到節(jié)煤節(jié)電的目的。

（2）降低筒體溫度可降低鋼材高溫氧化還原反應(yīng)和硫堿侵蝕反應(yīng)速率，提高水泥窯運(yùn)行安全性。

（3）性價(jià)比高，降低采購成本。可為水泥廠創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。新型節(jié)能耐火材料推廣應(yīng)用對水泥廠節(jié)能減排意義重大，對加速我國碳達(dá)峰、碳中和進(jìn)程具有積極意義。

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