耐火材料节能技术在水泥业的新应用
对新型干法水泥生产线而言，受生产规模、设备选型、工艺状况、原料差异、管理水平等因素的影响，其能源消耗有所不同，但总的来说，目前国内水泥生产能源消耗与国外先进水平相比，差距较大。 耐火材料在水泥业中的节能主要包括直接节能和间接节能。直接节能主要通过降低耐火材料的导热系数，提高耐火材料的保温性能，从而达到节能效果。间接节能主要通过降低耐火衬体整体导热系数和提高衬体使用寿命来达到节能目的。 水泥窑的热损失主要来自3个方面:窑系统表面散热的热损失、系统排出废气的热损失、出冷却机熟料的热损失。由于立磨和低温余热发电技术逐渐成熟，系统排出废气的热损失已得到充分利用；第三代和第四代篦式冷却机的出现，使冷却机的效率得到显著提高。由此可见，降低窑系统表面散热的热损失就显得尤为重要，也是耐火材料节能的切入点。 窑系统表面散热的热损失来自预热器、回转窑和冷却机。其中回转窑的散热损失占总散热损失的50%以上，因此开发和研制用于回转窑的新型节能砖对水泥业节能十分有利。新型节能耐火材料主要以轻质骨料及轻质造孔剂为原料制成的轻质耐磨砖，它通过降低材料的密度和提高材料的气孔率来降低耐火材料的导热系数，从而达到保温节能的目的。这种轻质耐磨砖主要用于回转窑的分解带。 轻质耐磨砖用于水泥回转窑，如窑最后面的10～15m；对4.8x74m的5000吨级水泥窑一般用于56.2～73.2m处；对4.0×60m的2500吨级水泥窑一般用于45.9～59.1m处。 轻质耐磨砖有较低的导热系数和较低的体积密度，其荷重软化温度和耐压强度也有所降低，但不影响轻质耐磨砖的使用。因为在这一区间，物料的热负荷较小，固体物料的冲刷和磨损也较轻，因此在耐火材料配置上，主要考虑适抗碱侵蚀能力即可。 轻质耐磨砖在回转窑的实际应用，起到了较好的保温效果。在窑筒体外表风速为2.5m/s，室外平均温度为25℃的情况下，使用轻质耐磨砖的筒体温度为247℃，使用硅莫砖的筒体表面温度为289℃。富阳南方水泥有限公司通过使用轻质耐磨砖，筒体温度降低近42℃，每天节约热量为9010904.7大卡，每年可节约标煤390吨。 利用新型衬体结构，通过对耐材的安装进行改造，可以提高耐材的使用寿命，从而达到节能效果。
篦冷机顶部施工难度大，尤其顶部环境温度可达1100℃，热气流对耐火材料冲刷严重，因此经常出现剥落、烧塌现象，耐火材料使用寿命短。采用陶瓷锚固件整体浇注的方法，可以大幅提高衬体使用寿命，降低耐火衬体导热系数。工艺过程主要包括:焊接槽钢-吊挂陶瓷锚固砖-贴钙板-支模-浇注。这种衬体目前已经在芜湖铁道水泥厂使用了3年，也在台泥(重庆)水泥有限公司、句容台泥水泥有限公司等水泥厂投入使用，效果良好。整体成型后，较好地解决了篦冷机顶冲刷剥落的问题，整体使用寿命可达3年之久。 由于陶瓷锚固件具有在高温环境下使用的优势，可以在1300℃环境下长时间使用；非金属材料具有很强的耐酸碱侵蚀性能，不会出现金属锚固件在高温下由于氧化、开焊而引起的耐火材料剥落的现象；与耐火材料有相近的导热系数，减少了由于不同材料间的体积变化差异产生的应力；陶瓷锚固件代替金属锚固件，减少了热桥效应，使整体导热性能降低，节能效果明显增强。通过实际测量，篦冷机各段温度平均降低10℃。 篦冷机矮墙要长期承受300～1450℃的高温熟料颗粒的冲刷，同时跟冷热空气交替接触，使矮墙损坏较快，目前采用矮墙整体预制的方法进行制作。这种方法可以快速安装，实现复杂形状制作，免受水泥厂施工环境影响，而且制作过程给予充分的养护和烘烤，可以达到最佳的耐火材料性能，大大提高砌墙使用寿命。更重要的是，矮墙砌块采用了轻质和重质材料复合，因此降低了耐火衬体的导热系数，达到了良好的节能效果。
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