王家邦：回轉(zhuǎn)窯用新型節(jié)能耐材開發(fā)與應(yīng)用

　　9月15日，由中國水泥網(wǎng)主辦，通達(dá)耐火特別協(xié)辦的“2012第二屆中國水泥耐火材料技術(shù)高峰論壇”在杭州圓滿落幕。本次會議以“合理選用優(yōu)質(zhì)耐材 降低噸熟料材耗”為主題，就如何提高耐火材料使用壽命，提高窯爐運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低噸熟料耐材消耗等內(nèi)容作了深入的探討和交流。會上，浙江大學(xué)材料系教授王家邦受邀參加會議并做了題為《回轉(zhuǎn)窯用新型節(jié)能耐材開發(fā)與應(yīng)用》的報告，內(nèi)容整理如下：

　　一、節(jié)能耐材開發(fā)背景：國家節(jié)能減排的要求

　　1、2010年我國水泥產(chǎn)量為18.8億噸，消費(fèi)量為18.6億噸，占世界水泥總產(chǎn)量的52%。2011年1-12月全國水泥累計產(chǎn)量20.63億噸。

　　2、國家“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案確定節(jié)能減排總體要求，其主要目標(biāo)是：到2015年，全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869噸標(biāo)準(zhǔn)煤（按2005年價格計算），比2010年的1.034噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降16%，比2005年的1.276噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降32%；

　　3、在國家“十二五”規(guī)劃綱要提出GDP能源消耗的約束性指標(biāo)下，水泥工業(yè)成為了國家能否實現(xiàn)GDP能源消耗降低目標(biāo)的關(guān)鍵行業(yè)之一，其中水泥工業(yè)能耗占4%左右。

　　4、圍繞水泥生產(chǎn)和應(yīng)用過程的各個環(huán)節(jié)開展節(jié)能減排基礎(chǔ)研究，其中節(jié)能耐火材料就是關(guān)鍵技術(shù)之一，也是德班世界氣候大會重點(diǎn)要求發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)之一。

　　二、耐火材料“十二五”規(guī)劃發(fā)展方向

　　耐材協(xié)會認(rèn)為“十二五”期間，耐材的科技發(fā)展將呈現(xiàn)新的特點(diǎn)，其基礎(chǔ)是提高產(chǎn)品品質(zhì)和應(yīng)用水平，重點(diǎn)是增加或強(qiáng)化新的內(nèi)涵，即節(jié)能環(huán)保和低碳。耐火材料科技發(fā)展的基本方向是以自主創(chuàng)新為基本出發(fā)點(diǎn)，走耐火材料設(shè)計和應(yīng)用科學(xué)化，制作、應(yīng)用精細(xì)化和綠色化，消耗減量化和資源節(jié)約化的一體化道路，推動研究開發(fā)再上新臺階。其中水泥工業(yè)用耐火材料的創(chuàng)新方向為無鉻化和節(jié)能。

　　三、回轉(zhuǎn)窯用磚現(xiàn)狀

國內(nèi)部分水泥廠回轉(zhuǎn)窯耐火材料的配置情況

　　冶金、耐火材料、水泥、化學(xué)和其他工業(yè)部門廣泛使用回轉(zhuǎn)窯。在國內(nèi)外，用于砌筑回轉(zhuǎn)窯的耐火材料主要有硅酸鋁、氧化鋁、鋁鈣質(zhì)、鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)、鎂尖晶石和碳化硅組成的許多品種，每種耐火材料的使用，都取決于所煅燒材料的種類和窯爐的工藝帶。

　　水泥回轉(zhuǎn)窯常用耐火材料為高鋁抗剝落磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鐵鋁磚、鎂鉻磚和硅莫磚，各企業(yè)根據(jù)自己的生產(chǎn)經(jīng)驗優(yōu)化。[Page]

　　四、回轉(zhuǎn)窯用節(jié)能耐火材料研究方向

　　1、研究方向：

      ①開發(fā)可同時用于工作層和隔熱層的耐火材料，

　　②是生產(chǎn)多層耐火材料，

　?、凼窃O(shè)計新的的砌筑結(jié)構(gòu)（把隔熱層和工作層有機(jī)結(jié)合起來）

　　2、現(xiàn)有復(fù)合磚存在的問題：輕質(zhì)隔熱層耐溫低，無法與工作層一起高溫?zé)Y(jié)，目前很多公司做的復(fù)合磚是不燒磚，高溫?zé)Y(jié)易在接口處斷裂（收縮不一致造成），也有采用鎂橄欖石來做鎂鋁尖晶石復(fù)合磚隔熱層。

　　節(jié)能復(fù)合磚是集結(jié)構(gòu)功能和隔熱功能兩者優(yōu)點(diǎn)于一身的功能復(fù)合材料，是低碳經(jīng)濟(jì)時代高能耗行業(yè)急需發(fā)展的新型材料，產(chǎn)品主要應(yīng)用在回轉(zhuǎn)窯及各行業(yè)各種高溫窯爐及冶金高溫容器。節(jié)能復(fù)合磚在這種直接使用重質(zhì)磚的回轉(zhuǎn)窯上使用，可降低筒體溫度，減少回轉(zhuǎn)窯筒體熱輻射損耗1.2～2.0%；降低回轉(zhuǎn)窯整體重量25%以上；延長筒體使用壽命。節(jié)能復(fù)合磚的材料以及與之相應(yīng)的先進(jìn)制備工藝是當(dāng)前新材料研究的一個重要方向。

　　五、已開發(fā)節(jié)能型多層復(fù)合磚（性能指標(biāo)）

已開發(fā)節(jié)能型多層復(fù)合磚的性能指標(biāo)

已開發(fā)節(jié)能型多層復(fù)合磚的專利

已開發(fā)節(jié)能型多層復(fù)合磚的專利

　　六、正在開發(fā)的節(jié)能型中密度磚

正在開發(fā)的節(jié)能型中密度磚指標(biāo)[Page]

　　七、回轉(zhuǎn)窯用節(jié)能耐材應(yīng)用情況

　?。ㄒ唬┗剞D(zhuǎn)窯用節(jié)能耐材應(yīng)用案例

　　1、中聯(lián)德州大壩2500噸回轉(zhuǎn)窯窯尾40~60米，直徑4米*60米，使用壽命已超過2年

　　2、棗莊榴園水泥2500噸水泥窯分解爐，整體，壽命已超過2年（3~5年）

　　3、海螺水泥三次風(fēng)管前5米，采用1450硅莫復(fù)合磚，2010 年后所有的新建水泥全部用復(fù)合磚，解決硅酸鈣板變形和頂部容易塌陷現(xiàn)象。

　　4、石灰回轉(zhuǎn)窯，整體，溫降60℃，

　　5、氧化鋁回轉(zhuǎn)窯，整體 ，溫降80℃

　　6、鈦白粉回轉(zhuǎn)窯，整體，溫降60℃

　　7、陶?；剞D(zhuǎn)窯，整體，溫降55℃

　　8、正在節(jié)能耐材打造節(jié)能型水泥回轉(zhuǎn)窯一條，到時請大家一起見證。

　?。ǘ?fù)合磚在鈦白粉回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用

復(fù)合磚在鈦白粉回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用

　?。ㄈ┦一剞D(zhuǎn)窯節(jié)能磚應(yīng)用

復(fù)合磚在石灰回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用（主要技術(shù)指標(biāo)）

石灰回轉(zhuǎn)窯用高鋁磚隔熱性能

　　上述表格數(shù)據(jù)為在大規(guī)格加熱爐爐口放3塊不同密度的復(fù)合磚和一塊致密磚，塊與塊之間密封，測其在不同溫度下長時間保溫之后的表面溫度，結(jié)果如左表所示。溫度越高，溫差越大。

石灰回轉(zhuǎn)窯節(jié)能磚應(yīng)用實測對比數(shù)據(jù)

鎂鋁尖晶石復(fù)合磚在石灰窯中的破損特征

高鋁復(fù)合磚在石灰窯中的破損特征

　　1.使用成本與節(jié)能

　　使用成本：總價提高了8%，隨著使用量的增加，生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品合格率提高之后，復(fù)合磚生產(chǎn)成本會有一個較大幅度的降低，與原有致密磚基本相當(dāng)。

　　2.窯爐整體減重和節(jié)電情況：比較筒體減輕（439.6-316.7）/439.6=27.9%，可節(jié)約電耗在10%以上。

　　3.能耗節(jié)能情況：按節(jié)約能耗5%計算，其中鎂鋁尖晶石運(yùn)行時間按1年計，高鋁復(fù)合磚運(yùn)行時間按2年計；日產(chǎn)500噸石灰回轉(zhuǎn)窯2年內(nèi)可節(jié)約煤3280噸，而實際消耗耐火材料為311萬元，節(jié)約的煤的價值與節(jié)能復(fù)合磚價值相當(dāng)。[Page]

　　八、新型節(jié)能磚在水泥回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用分析

表面溫度對比

日產(chǎn)5000噸（Φ4.8m×72m）水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯結(jié)構(gòu)改造結(jié)果對比表

　　經(jīng)過理論分析，結(jié)果表明5000t/d（Φ4.8m×72m）回轉(zhuǎn)窯在燒成帶、上過渡帶、下過渡帶以及預(yù)熱帶采用相應(yīng)材質(zhì)的節(jié)能復(fù)合磚進(jìn)行替代后，每年能夠節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2200噸，節(jié)能效率為1.2%，減少二氧化碳排放5800噸，減少二氧化硫排放19噸，減少氮氧化物排放17噸，能夠起到明顯的節(jié)能減排效果。此外，窯體外表溫度的降低和內(nèi)襯減輕有利于減少筒體變形，延長回轉(zhuǎn)窯和相關(guān)設(shè)備整體壽命。采用節(jié)能復(fù)合磚有利于企業(yè)完成國家節(jié)能減排要求指標(biāo)，減少停窯造成的經(jīng)濟(jì)損失。