APP下载

耐火材料节能技术在水泥行业新应用

2014-12-02朱爱华毛恩亮白雪松

中国建材科技 2014年3期
关键词:冷机矮墙回转窑

李 艳 朱爱华 毛恩亮 白雪松

(中国建筑材料科学研究总院 瑞泰科技股份有限公司,北京100024)

1 引言

能源问题是人类普遍关注的问题。水泥工业每年消耗燃料平均约为全世界消耗总量的1.6%,水泥成本中能源费可达30%以上。水泥企业已经把节能问题作为关注的焦点。工信部节582号文关于《工业和信息化部关于水泥工业节能减排的指导意见》中明确指出“到‘十二五’末,全国水泥生产平均可比熟料综合能耗小于114千克标准煤/吨,水泥综合能耗小于93千克标准煤/吨。耐火材料作为水泥行业节能的原动力,如何推进耐火材料节能技术在水泥行业的应用成为广大耐材企业的新课题。

2 水泥行业能源消耗现状

对于新型干法水泥生产线而言,其能源消耗量受生产规模、设备选型、工艺状况、原料差异、管理水平等因素的影响,能源消耗也有不同,目前国内和国外先进水平差距较大,具体对比情况如表1[1]。

表1 我国新型干法水泥技术能耗指标与国际水平比较

3 耐火材料节能的措施

耐火材料节能主要有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,从而提高耐火材料的保温性能达到节能的效果,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的目的。水泥窑热损失主要由三部分组成: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的成熟,系统排出废气的热损失已得到充分利用;由于第三代和第四代篦式冷却机的出现,冷却机的效率已得到显著的提高。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。

4 新型节能耐火材料

窑系统表面散热的热损失包括预热器、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于水泥行业节能尤为重要。新型节能耐火材料主要以轻质骨料以及轻质造孔剂为原料制成轻质耐磨砖,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,其使用部位如图1。

图1 轻质耐磨砖在回转窑的使用部位

轻质耐磨砖用于水泥回传窑如窑最后面10-15m,对于4.8m×74m的5000吨级水泥窑一般用于56.2m-73.2m处,对于4.0m×60m的2500吨级水泥窑一般用于45.9m-59.1m的位置处,与其他砖种性能对比见表2。

表2 与其他分解带用的耐火砖性能对比

从表2中可以看出,轻质耐磨砖有较低的导热系数和较低的体积密度。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。

通过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一条日产5000吨级熟料线通过使用轻质耐磨砖筒体温度降低近42度,每天节约热量为9010904.7大卡,每年可节约标煤390吨。具体的节能情况见表3数据。

5 新型衬体结构

利用新型衬体结构,通过对耐火材料安装进行改造,可以提高耐火材料的使用寿命,从而达到节能的效果。下面介绍篦冷机通过衬体改造后的节能情况。

5.1 篦冷机顶部

篦冷机顶部施工难度大,尤其一段顶部环境温度可达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作的方法可以大幅度提高衬体的使用寿命,而且还可以降低耐火衬体的导热系数。具体方法见图2,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。这种衬体已经在芜湖铁道水泥厂使用达3年之久,目前该技术已经应用多个水泥厂,包括台泥、重庆水泥有限公司、句容台泥水泥有限公司等水泥厂使用效果良好,整体成型后,较好的解决了篦冷机顶冲刷剥落的问题,整体使用寿命可以达到3年之久。

由于陶瓷锚固件具有如下特点:1)使用温度高,可以在1300℃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的氧化、开焊而引起耐火材料剥落的现象;2)与耐火材料有相近的导热系数,减少由于不同材料间的体积变化差异产生的应力3)由于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,因此节能效果也明显增强。通过实际测量篦冷机各段温度,平均降低10℃,节能情况见表4。

表3 轻质耐磨砖节能热工计算

表4 新型篦冷机顶部节能热工计算

图2 篦冷机顶墙施工图

5.2 篦冷机矮墙

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。可以大大提高砌墙的使用寿命。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,砌筑好的矮墙如图3,这是2011年7月份狄港海螺2#施工时拍的砌筑照片,到目前为止,使用良好。

图3 施工后的篦冷机矮墙

6 结 语

通过改变耐火材料合成工艺以及改变耐火材料衬体结构都能有效降低耐火材料导热系数,从而降低热损耗,达到节能保温的效果。通过回转窑和篦冷机两项改造,每公斤熟料烧成热耗可以节约3.9大卡,实现每吨熟料节约标煤0.56千克节能效果。当然,这对于促进水泥行业通过采取节能措施达到吨熟料消耗标煤101公斤的目标还有一定差距,但通过将耐火材料与应用技术不断结合,作为节能原动力的耐火材料一定会为水泥窑节能作出新贡献。

[1]李燕京,田江涛等.水泥窑耐火材料优化配置对水泥窑节能降耗的作用http://www.ccement.com/tech/detail/detail_1074.html

猜你喜欢

冷机矮墙回转窑
基于关键指标法的某大型公共建筑空调供冷系统用能诊断与优化
多功能高效烧结环冷机优化改造措施
东方特钢新型全能水密封环冷机投运
回转窑结构分析
水泥回转窑处理废弃物的分析
低,或更低
基于ANSYS回转窑强度分析
农家牡丹
小峡爱情
提高回转窑球团矿抗压强度的实践