能源問題是人類普遍關(guān)注的問題。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%，水泥成本中能源費可達30%以上。水泥企業(yè)已經(jīng)把節(jié)能問題作為關(guān)注的焦點。工信部節(jié)582號 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》中明確指出“到‘十二五’末，全國水泥生產(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)能的原動力，如何推進耐火材料節(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到節(jié)能的效果，間接節(jié)能主要通過降低耐火襯體整體導(dǎo)熱系數(shù)和提高襯體使用壽命來達到節(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的出現(xiàn)，冷卻機的效率已得到顯著的提高。由此可見，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。

      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。其中回轉(zhuǎn)窯的散熱損失占總散熱損失的50%以上，因此開發(fā)和研制用于回轉(zhuǎn)窯的新型節(jié)能磚對于水泥行業(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，它通過降低材料的密度和提高材料的氣孔率來降低耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)，從而達到保溫節(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，對于4.8×74m的5000噸級水泥窯一般用于56.2-73.2米處，對于4.0×60m的2500噸級水泥窯一般用于45.9-59.1米的位置處，與其他磚種性能對比見下表。

      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度也有所降低，但不影響輕質(zhì)耐磨磚的使用，因為在這一區(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。

      通過輕質(zhì)耐磨磚在回轉(zhuǎn)窯的實際應(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)，通過對耐火材料安裝進行改造，可以提高耐火材料的使用壽命，從而達到節(jié)能的效果。下面介紹篦冷機通過襯體改造后的節(jié)能情況。

      1.篦冷機頂部

      篦冷機頂部施工難度大，尤其一段頂部環(huán)境溫度可達1100℃，熱氣流對耐火材料沖刷嚴(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)。具體方法見圖二，工藝過程主要包括：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：

      1）使用溫度高，可以在1300℃長時間使用，非金屬材料具有很強的耐酸堿侵蝕性能，不會出現(xiàn)金屬錨固件在高溫下的氧化、開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。

      通過實際測量篦冷機各段溫度，平均降低10℃，節(jié)能情況見表4。
 

      2.篦冷機矮墻

      篦冷機矮墻要長期承受300-1450℃的高溫熟料顆粒的沖刷，同時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)制的方法進行制作，這種方法有可以快速安裝、實現(xiàn)復(fù)雜形狀制作、免受水泥廠施工環(huán)境影響，而且制作過程給予充分的養(yǎng)護和烘烤可以達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)，達到了良好的節(jié)能效果。

      水泥行業(yè)通過采取節(jié)能措施達到噸熟料消耗標(biāo)煤101公斤的目標(biāo)還有一定差距，但相信通過將耐火材料與應(yīng)用技術(shù)不斷結(jié)合，作為節(jié)能原動力的耐火材料一定會為水泥窯節(jié)能作出新貢獻。