水泥窑耐火材料优化配置对水泥窑节能降耗的作用

第一篇：水泥窑耐火材料优化配置对水泥窑节能降耗的作用

水泥窑耐火材料优化配置对水泥窑节能降耗的作用

随着我国经济的快速增长，国家对基础建设项目的开发力度不断加大，“十五”期间，我国全社会固定资产投资保持年均20%以上的高速增长，强劲拉动了水泥的生产和消费。2005年全国水泥产量10.6亿吨，较2000年净增4.6亿多吨，5年平均年增长12%。一些大型的新型干法预分解窑相继建成投产，截止到2005年共投产622条新型干法水泥窑。伴随着水泥工业的快速发展，其能源消耗量也大幅度提高。据有关资料显示，水泥行业能源耗量占建材工业总能耗的50%左右，可见搞好水泥工业的节能是建材工业节能降耗的关键。

水泥工业到2010年的能耗目标是：新型干法水泥吨熟料热耗由130千克下降到110千克标准煤，采用余热发电生产线达40%，水泥单位产品综合能耗下降25%。另外，我们的能耗和国外先进水平相比，还存在着一定的差距。由此可见，水泥窑节能降耗存在着巨大的发展空间。

一、我国水泥工业能源消耗的现状及其与世界先进水平的比较1.1我国水泥生产工业的结构现状

目前，我国水泥生产的窑型较多（如：机立窑、湿法生产线、预分解窑等），从目前整个水泥工业的窑型组成来看，各种窑型的水泥熟料生产能力见下图

1从上图可以看出，截止到2005年底，机立窑的熟料生产能力达到了56.9%，仍然占有很大的比重，大型干法预分解水泥生产技术虽然得到了快速的发展，但其发展潜力巨大。根据《水泥工业产业发展政策》确定的目标，2010年新型干法水泥的比重要达到70%以上。实现这一目标，必须在发展新型干法水泥的同时，加大淘汰落后生产能力的力度。届时，新型干法水泥产量达到8.5亿吨左右，国内市场可以保持供需基本平衡。

1.2各种窑型的能源消耗情况

我国水泥窑的窑型较多，其能源消耗的水平差别较大，一般来说，湿法窑比预分解窑多耗能近一倍，机立窑比预分解窑多耗能近三成，而普通机立窑比预分解窑多耗能近七成。新型干法水泥窑与上世纪90年代初期国内外相近规模的生产线相比，热耗下降了5%-10%，电耗下降10%~15%，系统运转率由不到80%提高到92%；与立窑相比，综合能耗下降20%以上。通过对比可以清晰的看出，水泥生产工艺技术的不断进步，不仅大大提高了水泥生产的效率和生产能力,而且大大减低了整个水泥工业的能源消耗量。

从水泥窑用耐火材料的角度出发，水泥生产工艺技术的不断进步，生产每吨水泥消耗耐火材料从过去的1.2千克降到目前的0.58千克，一些高档的低水泥耐火浇注料取得了较好的使用效果，其应用范围也在不断的扩展。1.3新型干法能耗和国外水平比较

对于新型干法水泥生产线而言，其能源消耗量受其生产规模、设备选型、工艺状况、原料差异、管理水平等因素的影响，其能源的消耗量也有所不同；国内的一般水平和国外的先进水平差距较大，具体对比情况见下表：

二、我国水泥工业开展节能降耗的几点途径

基于我国的基本国情以及水泥工业的整体发展现状，在水泥行业开展节能降耗可以从以下几个方面入手：1.坚持水泥工业可持续发展的“四零一负”战略目标 具体内容如下：（其中的第二和第四条与节能降耗密切相关）①水泥工业和生态环境和谐共存，水泥企业对其周围生态环境完全实现零污染；②创新水泥工艺和余热回收技术，降低单位水泥电耗，提高单位熟料余热发电量，实现水泥企业对外界电能的零消耗；③水泥企业完全实现废料、废渣、废水的零排放；④降低单位熟料热耗，开发利用各种替代燃料，实现熟料生产对天然矿物燃料(煤、油、天然气)的零消耗；⑤节约资源，扩大利废功能，销纳各种废物，减轻环境负荷，为全社会废渣、废料的负增长做出应有的贡献。

2.加快水泥工业的结构调整，促进新型干法预分解水泥窑的发展水泥工业作为我国基础建设的几大支柱行业之一，近几十年，随着经济的快速增长新型干法生产线也得到了迅猛的发展，但目前在该行业所占比例只有32.5%，作为新型的低能耗的水泥生产工艺，其发展的潜力巨大。

3.加大水泥窑垃圾焚烧技术的开发力度，逐步加强推广和应用随着我国城市化进程的加快，工业废弃物和城市垃圾势必大量增加，根据水泥窑运转的自身特点，利用废弃物和工业垃圾替代部分原燃料，既处理了废物，又节约了能源，具有非常巨大的市场推广和应用价值。

4.优化新型预分解水泥窑的耐火材料的配套，降低单位水泥熟料产量的能耗通过优化预分解水泥窑各部位的耐火材料的配套方案，提高回转窑的运转率和运转周期，降低水泥窑的维修次数，达到节能降耗的目的。

本文将着重从优化耐火材料的配套方案入手，深入剖析新型干法生产线在运转过程中暴露的一些问题，结合水泥工艺运转的特点，提供一整套完善的耐火材料的配套方案，提高运转率，最终达到节能降耗的目的。

三、国内的新型干法水泥生产线在工艺运转过程中的新特点以及耐火材料使用过程中暴露的一些问题

3.1新型预分解水泥窑工艺运转过程中的新特点

3.1.1回转窑运转窑温普遍提高

预分解水泥窑生产操作中配料率值控制较高，入窑二次风温超过1200℃，燃烧器火焰温度也超过了2000℃，熟料的煅烧温度超过1430℃，前窑口部位普遍结窑皮，工况温度较传统的水泥窑有较大幅度的提高。

3.1.2 碱、氯、硫等挥发性组分对耐火浇注料的侵蚀加剧低品位石灰石等生产原料的采用、无烟煤、劣质煤以及固体废弃物的煅烧，造成窑系统内各部位的挥发性组分碱、氯、硫等成分明显增加，它们的循环、富集对各部位的耐火浇注料的侵蚀也更突出，在一定程度上影响了浇注料的使用周期。

3.1.3窑径的加大、窑速的提高增加了周期性机械应力和热应力破坏目前，预分解窑的转速为3~4r·min-1，窑径由2000t/d的 4m，到 5000t/d的 4.8m-，再到10000t/d的6m。窑径加大、窑速提高，对耐火材料的机械应力和热应力加剧。

3.2不定型耐火材料在使用过程中暴露出的一些新问题3.2.1水泥窑的一些关键部位（如：前窑口、燃烧器）耐火材料的使用寿命短，还不能满足生产的需要

前窑口部位的耐火浇注料一般的使用周期是4~8个月，比较普遍的问题是：浇注料存在剥落、掉块、耐碱侵蚀性能差等问题；燃烧器使用周期为3~5个月，主要是燃烧器前面一米部位的浇注料易出现脱落、掉块，具体情况可见下图2。

3.2.2窑门罩顶部易出现烧穿的情况，导致水泥窑被迫停窑维修伴

随着回转窑日产量的不断加大，窑门罩的体积更加庞大；同时由于窑门罩顶部施工难度大，施工质量难于得到保障，一些5000t/d以上大型的水泥窑出现窑门罩烧穿的现象，具体情况可见下图3。

3.2.3下料斜坡、烟室部位结皮严重，加速了耐材的损坏，造成壳体变形低品位原料、无烟煤、劣质煤以及固体废弃物的煅烧，造成整个窑系统的碱、硫、氯等有害成分的含量增加，在下料斜坡、烟室部位结皮情况加重，导致频繁使用空气炮、水枪，加速了耐材的损坏，严重的致使壳体超温、变形。

3.2.4 三次风管弯头、挡风阀部位耐磨料磨损严重，使用周期短该部位的工况温度在800℃~1000℃，含粉尘的三次风速度达到20m/s以上。该部位损坏主要是弯头、挡风阀部位的耐火衬里磨损比较严重，使用周期短的只有2~3个月，长的也只有6个月左右，因此，该部位一直是制约着干法水泥窑正常生产。其损坏情况见下图4。

另外，一些水泥公司的生产线也暴露出篦冷机热段顶部、矮墙等部位的一些问题，本文在此不再一一阐述。

四、水泥窑用耐火材料优化配置方案及其带来的节能降耗的效果针对大型干法水泥窑在生产过程中出现的问题，我公司结合自身的优势和多年的专业经验，在深入剖析耐火衬里损坏机理的基础上，开发出一系列可满足不同工况的新产品，取得了不错的使用效果，在此愿和大家一起分享。

4.1大型水泥窑用耐火材料优化配套方案

4.1.1一些关键部位（前窑口、燃烧器）耐火材料的配置

结合该部位运行的工况特点，通过采用复合骨料、引入高温膨胀剂、高温抗碱剂等技术手段开发出适用于2500t/d以上水泥窑前窑口、燃烧器部位的高性能浇注料G-17K、G-17P，该产品具有优异的抗剥落性能、高温耐碱性能以及抗水泥熟料侵蚀性能等，经在国内多家大型水泥公司使用，普遍的使用周期是6~10个月。

同时，针对目前国内窑口浇注料和窑内衬砖使用周期不同步的问题，以板状刚玉和非氧化物为主材质开发出长寿命的（12月以上）新型窑口浇注料GC-18，彻底解决了传统的刚玉质浇注料抗碱侵蚀性能差、热稳定性能差的缺点，其用于5000t/d以上的水泥窑前窑口部位可以达到12个月以上，燃烧器部位达到6个月以上。该产品2004年12月在海螺集团中国水泥公司的5000t/d水泥生产线上投入使用，其使用情况见下图5。

目前，该公司窑口浇注料经过修补后仍在使用中；燃烧器部位使用该产品达到了10个月，取得了令人满意的效果，见下图6。

4.1.2三次风管弯头、挡风阀的耐火材料配置

针对该部位耐火浇注料耐磨性能差的特点，通过优化产品的基质组成、采用中温烧结剂等技术手段开发出高耐磨产品G-17M，大幅度提升了产品的在900℃左右的耐磨性能，其在该温度下的耐磨对比情况可见下图7。

4.1.3预分解系统耐火材料的轻质化 针对整个预分解系统运转工况低，设备表面积大，能耗大的现状，开发出了应用于水泥窑旋风预热器的轻质隔热保温耐碱浇注料。与传统耐碱浇注料相比，该产品具有隔热保温效果好，耐碱侵蚀性能优异的特点，可大大降低设备的外表面温度，提高水泥窑旋风预热器的热能利用率，减少热量损失，降低能耗。同时，轻质耐碱浇注料密度小，可减少浇注料用量和设备的自重，节约建设成本。具有较大的市场应用和推广价值。通过理论计算得出轻质耐碱料的保温性能。（环境温度：20℃）如表所示：

4.1.4大型水泥窑其它部位的耐火材料配置方案

改进施工方案，将原来的硅钙板、耐火浇注料双层结构改为轻质隔热和高耐磨双层喷涂料结构。采用喷涂方式施工方便快捷，彻底解决了这些部位施工困难的问题，杜绝了由于施工困难带来的浇注料脱落、掉块、烧塌等。喷涂施工是未来耐火材料发展的方向之一，且新开发的喷涂料会大大降低材料容重，从而降低设备自重，降低建设成本，促进水泥工业的节能降耗。4.1.5大型水泥窑典型耐火材料配置方案部位推荐产品牌号推荐产品名称1~3级预热器GT-13NL或轻质耐碱料高强耐碱耐火浇注料或轻质耐碱料4~5级预热器G-14N高温高强耐碱耐火浇注料分解炉下部GC-13H抗结皮、防堵塞浇注料上升烟道GC-13H抗结皮、防堵塞浇注料喂料室斜坡GC-13H抗结皮、防堵塞浇注料分解炉G-16K高强耐碱低水泥浇注料后窑口G-16K高热高铝低水泥耐火浇注料窑门罩G-16K高热高铝低水泥耐火浇注料前窑口GC-18G-17K新型板状刚玉浇注料高性能窑口专用浇注料喷煤管GC-18G-17P新型板状刚玉浇注料高性能喷煤管专用浇注料篦冷机喉部G-16K高热高铝低水泥耐火浇注料篦冷机热端G-16 K高强耐碱低水泥浇注料篦冷机裙边GF-16K高热高铝低水泥耐火浇注料篦冷机冷端G-16高强耐碱耐火浇注料三次风管入口处和拐弯处G-17M高热高铝低水泥耐火浇注料三次风管其余部位GB-16高强耐碱低水泥浇注料保温隔热层LT-10隔热浇注料

4.2耐火材料施工质量对上述配置方案使用效果的影响及解决方案对于耐火材料水泥生产企业而言，一般耐火材料由一家单位提供，施工由另一家单位来进行。目前，国内的耐火材料施工专业素质整体参次不齐；同时，由于对耐火材料专业知识了解甚少，施工质量大打折扣，在一定程度上影响了产品设计性能的发挥，造成了产品使用寿命的缩减，从而不能达到预期效果。因此，水泥窑用耐火材料以及施工的整体承包是我国水泥工业维修的整体发展趋势。只有这样才能做到资源的优化配置，使各部位耐火材料的整体使用寿命同步，达到同步使用、同步检修的目的，提高回转窑的运转率，最终达到节能降耗、提高效益的目的。我公司下属的通达工程技术有限公司具有二级炉窑工程总承包资质，保证了产品设计、开发、制造、施工、维护“服务链”的完整性，专业化的服务势必为我国各大水泥生产企业的高效、低能耗、长周期运转保驾护航。

五、节能降耗的初步效果

通过优化大型水泥窑耐火材料的整体配套方案和严格的施工，来提高耐火材料的整体使用寿命和回转窑的运转率，实现两年三修、一年一修的目的。降低了水泥窑的维修次数和维修时间，节约了频繁开、停窑带来的能源消耗；同时，通过在窑尾系统试用轻质耐火浇注料，降低金属壳体的外壁温度，减少能源的散热损失，最终达到降低生产单位水泥熟料的能源和耐火材料的消耗量，起到节能降耗的效果。

六、总结

随着我国干法水泥窑在整个水泥工业中的比例不断加大，水泥窑用耐火材料的开发、设计配置、施工、维护的一体化，必将大大提高回转窑的运转率，减少停窑检修次数，降低每生产单位水泥熟料的能耗量和耐材的消耗量，推动我国水泥工业良性、低能耗、快速发展！

本文转自建材机械设备网：http://www.it68.net/ypnew_view.asp?id=2666&Page=2

第二篇：水泥窑用耐火材料

水泥窑用耐火材料──认真对待碱性砖

水泥工业是耐火材料的主要用户，而且其消耗量的增加或降低与水泥产量成正比。现代水泥窑用耐火材料趋向于以碱性材料为主，而在一些老厂非碱性砖占多数。碱性耐火材料主要砌筑在熟料形成区域以及受热应力、机械应力及化学应力冲击的环境异常恶劣的部位。在用碱性耐火材料部位有一个值得注意的变化，就是渐渐放弃镁铬砖的应用而采用无铬型，诸如镁尖晶石砖。这种趋势是因砖中含有危害人体健康的六价铬而引起的。尽管镁尖晶石砖相对费用较高，但镁尖晶石砖用量在欧洲和北美激增，而日本在七十年代中期就已广泛使用这种砖了。尽管如此，在很多窑中镁铬砖仍是一种主要耐火材料。

根据所用耐火材料类型，现代干法水泥窑的窑衬基本上可划分为六个段带。从生料进入端开始依次是进料窑口、分解带、第一过渡带、烧成带、第二过渡带和出料端。碱性耐火材料主要用于第一过渡带、烧成带和第二过渡带。

进料窑口

在进料窑口处温度在800～1000℃之间，所用耐火材料通常是铝质耐火砖。

分解带

分解带为8～12D，也用铝质耐火砖。该带主要受挥发物和碱盐的腐蚀。半保温砖也可用于该带，这取决于它的机械性能。

第一过渡带

第一过渡带是自出料口起5～8D，这部分窑衬主要受热冲击和化学侵蚀，化学侵蚀过程来自窑衬和熟料中的SiO2的反应及碱性硫酸盐与窑内气体中挥发物的作用。

第一过渡带也存在磨损问题，这个区域的典型特征是耐火材料上的窑皮不稳定。该带窑皮的不稳定性使得窑衬处于热冲击之下，引起砖剥落。

对于窑皮稳定的窑，高铝砖可用于该带，但在剧烈的热冲击和化学侵蚀条件下通常代之以形变能力强的耐火材料。用于该带的典型耐火材料是标准的镁铬砖和镁尖晶石砖，通常也少量使用富镁白云石砖。

烧成带

烧成带位于2～5D之间。熟料在这里形成，并形成能保护窑衬的稳定的窑皮。衬料受化学侵蚀、高温(1600℃)作用，以及来自下落熟料块磨损和冲击的物理作用。该带窑衬受热冲击力较少。

白云石质耐火材料是该带的主要用砖，它在形成和维护窑皮方面具有明显的优越性，并且其耐火度也高。镁铬砖和镁尖晶石砖不常使用。

第二过渡带

该带位于从出料口始大约1～2D，在该带除了温度梯度较陡以外，操作环境与第一过渡带类似。该带受热冲击和磨损的严重影响，机械应力影响也加剧了。直接结合镁铬砖和镁尖晶石砖是最适用于该带的耐火材料，不过该带也用富镁白云石砖。

出料端

这是一个最小的衬带，自出料窑口起约2D，包括窑口，该带除高温外还受剧烈的磨损。化学结合或烧结高铝砖通常用于该带，不过有时也应用不定形耐火材料，出料窑口处可用含铝量较低的高铝砖。砌筑在分解带的耐火砖2～3年更换一次，而烧成带和过渡带的6～12个月必须部分地或全部更换。

保护措施

白云石砖形成和维持窑皮的能力明显优于镁铬砖和镁尖晶石砖。窑皮形成的实际机理包括熟料液相和白云石中CaO之间复杂反应和硅酸盐相和铁酸盐相的产生。

白云石砖一白云石质砖

白云石砖用于水泥回转窑烧成带已多年了，作为生产白云石砖的原料通常含CaO58%、MgO39%左右，Al2O3、SiO2和Fe2O3不得超过3%，因为这些化合物对成品砖的高温强度产生危害。现在用于水泥窑的白云石砖都是高温烧结和直接结合的。在那些拥有丰富贮量的国家，由于白云石相对价廉而获得广泛应用。

虽然白云石砖用于水泥窑烧成带较优越，然而也存在某些不足。一个缺陷就是这种烧结砖不包装或处于不适宜气候条件下易于水化，尤其在高湿度环境，如热带地区。即使在适宜的环境中，如果不是及时砌筑，一个星期以后就不得不采取保护措施以防水化影响。通常是将砖浸入到液体沥青或含石蜡与树脂的混合液中。近来，后一种方法更得到发展。这些措施在很大程度上延长了砖的放臵时间。

鉴于白云石砖物理和机械性能，其冷态抗压强度不会超过80牛/毫米2，超过此值，砖会变脆。

这种砖的弹性模量不及相应的镁铬砖，因为烧结白云石属粗晶粒结构。弹性模量也影响砖的耐热冲击能力。白云石砖耐热冲击韧性比镁铬砖和镁尖晶石砖差。通常白云石砖限用于对前后过渡带温度梯度不怎么高的窑内区域，对窑来说这是热冲击高的部位。另外的主要参数是白云石砖具有可逆的热膨胀和热传导性能。

在化学性能方面，由于白云石中不存在铬和铁，因此白云石砖抵抗氧化还原反应能力要优于镁铬砖。

白云石砖一个最大优点是容易挂住和保持窑皮，这至为重要，它给耐火材料提供保护层，隔离了窑内气氛直接接触，延长了窑衬寿命。白云石砖优良的挂窑皮性能是它被选用于水泥回转窑的另外一个原因，尤其在白水泥生产中，严格禁止铬的存在。

也可将MgO加入到白云石中制成富镁白云石砖，与此类似，一种新一代加ZrO2的煅烧白云石复合砖已经制成。添加2～3%ZrO2明显改善了煅烧白云石的热力学性能。最大缺陷是游离CaO与它会形成一种易膨胀的锆酸钙化合物。

镁砖

镁砖是用高密度、高纯度(>95%MgO)和高温煅烧的镁砂制成的，其中CaO∶SiO2=2∶1。C/S比太高易形成低熔点化合物，C/S比太低，则形成三元硅酸盐相。镁砖是一种耐高温和耐磨的砖，在英国水泥工业主要用于窑出料端，该区域特点是温度高、磨损大，镁砖应用已得益于新近制造和发展的无铬镁砖趋向。

镁铬砖——有关健康问题

用于水泥回转窑的镁铬砖通常分为普通砖、普通烧结砖或高温烧结直接结合砖。普通砖中CaO∶SiO2=2∶1，该砖通常用于高CaO∶SiO2和低SiO2含量的苛刻地方。SiO2含量高的砖将深受不稳定的裂纹扩展之苦，因为它没有自然阻挡层阻止裂纹增长。标准比例为60∶40砖的组成一般为56%MgO、25%Cr2O3。然而现在一般趋向于在比例为80∶20的砖中含Cr2O39%、MgO76%，人们加入氧化铬是因它便宜且抗酸性渣。高Cr2O3含量将砖臵于一个酸性状态。MgO含量60～90%时，铬的含量通常在5～20%范围。美国一些用户报道了使用氧化铬含量少于0.5%的镁砖，因为晶粒状Cr2O3能贯穿到所有的MgO之中。这种砖也可制成水泥烧结块，Cr2O3与MgO以固溶体状态存在。

在欧洲，有两种型号的80∶20镁铬砖在应用。一种是普通高质量砖，氧化铁含量中等、CaO∶SiO2=2∶1，SiO2含量约1%左右。第二种是高Fe2O3含量(5%)，高CaO∶SiO2比(超过3∶1)，SiO2含量很低(0.5～1%)。近年来的趋势是增大CaO∶SiO2，超过3∶1。在中东和发展中国家80∶20组成的砖用得较普遍。

普通镁铬砖拥有好的热震冲击韧性，虽然不像白云石砖那样易于形成窑皮。尽管，镁铬砖耐高温，但它具有相对低的耐热强度并且与熟料反应较敏感。然而，由于这些反应主要在高温时发生，在正常操作温度下仍显示出良好的韧性，即使没有窑皮，镁铬砖也表现了良好的耐剥落性。因而该砖被选用于有高热冲击和发生剥落的第一和第二过渡带。

组织结构的韧性是另一个重要参数，在一些直接结合镁铬砖中断裂应力甚至在较低温度下(低于300℃)也能产生。大量工作已对关键的800℃范围下不发生这种应力，制造新砖作出了贡献。

直接结合镁铬砖具有低CaO∶SiO2(小于1∶1)的特征。与高SiO2含量的普通型砖相比烧结温度较高。这种砖具有极好的热态强度性能，同普通镁铬砖一样，直接结合砖也不与熟料产生化学反应。但与普通镁铬砖不同的是，由于低的SiO2含量而具较好的耐化学侵蚀性。然而用于水泥窑上由于化学反应还是有失败的。

已研制出一种耐剥落性和耐高温的特种低铬镁砖。然而从碱性砖中除去铬引起了热膨胀和热传导。这意味着更大的去除量必须与热膨胀协调，以防又出现剥落。

这里为难的是生产商和用户争议的铬的问题。虽然添加铬对碱性耐火材料具有明显的优越性，但现在要考虑其在耐火材料中是否掺入和除去的问题，这涉及使用性能和废弃物处理事宜。

六价铬离子是致癌的，溶于水，从而带来环境污染问题。尤其在处理废砖时有毒的铬离子从砖中熔出，因为它能进入地下水中。废砖中高达0.4%Cr2O3，约7.7%Cr2O3充塞在窑筒体和窑衬间。由于可溶这个原因，一些国家采取一些强制措施管理这种废弃物的堆放。从此以后显著的变化是铬质耐火材料在美国没有市场，而在欧洲对现用的镁铬砖同样打算更换就是佐证。

由于相对价廉和可靠，镁铬砖应用得以普遍。如果考虑废弃物处理费用，那么经济负担加重，而使用替代耐火材料如镁尖晶石砖，虽然看起来单位成本较高，但从长远利益看还是经济的。

镁尖晶石砖——后起之秀

七十年代中期日本生产商首先应用镁尖晶石砖，这是一种高级耐火材料。对操作中产生的应力有更大的抗性，镁尖晶石化学计量组成是Al2O370%，MgO30%。高纯镁砂是制造高级镁尖晶石砖的先决条件。一些尖晶石制品具有高的CaO∶SiO2比，准许使用海水镁砂。尖晶石含量占10～20%，通常粒度为3～4毫米。正是由于尖晶石和氧化镁热膨胀性差异大，所以烧结反应发生可能性增大。

镁铬砖和镁尖晶石砖皆具有好的热弹性。然而，在适应热膨胀能力和稳定裂纹扩展方面镁尖晶石砖有明显的优越性，因此镁尖晶石砖最适合于砌筑在第一和第二过渡带。

作为主要限制镁尖晶石材料发展的一些技术缺陷，如相对较高的热传导率。这就使得窑筒体局部温度过高，从而加速碱盐扩散至砖，腐蚀筒体本身。但是，通过提高尖晶石比例可以达到降低热传导率之目的。

在美国共计有115家水泥厂，现有220台窑在运行。1988年美国水泥工业耐火材料消耗量约为84823短吨，包括高铝砖10500短吨、粘土砖3900短吨、不定型耐火材料14500短吨、碱性镁铬砖24300短吨、无铬镁砖10700短吨、白云石砖20900短吨。加拿大18个工厂的耐火材料消耗量估计为10000短吨。

美国水泥工业把窑衬的碱性砖带划为三个段带，即第二过渡带(0.5～1.5D)，烧成带(1.5～6.0D)和第一过渡带(6.0～8.0D)，在美国碱性衬砌采用传统的干砌法，而欧洲很多工厂仍用胶泥径向连接，仅最近欧洲一些工厂才开始干砌窑衬。

第二过渡带 第二过渡带用耐火材料约45%是传统烧结镁铬砖，该砖中氧化镁组分在60～90%、氧化铬含量在18～0.5%之间，它们大多用在老湿法和干法窑上。高温下相对可塑性对这些窑是很重要的，这个特点能承受较高的机械应力。经济则是镁铬砖普遗应用的又一个原因。

镁尖晶石耐火材料在第二过渡带用量约占22%。鉴于镁铬砖遗留下辣手的废弃物处理问题，镁尖晶石砖作为镁铬砖的换代产品获得了广泛承认。事实上，在美国镁尖晶石消耗量每年以10%速度增长。

直接结合白云石砖和镁白云石砖在该带共占11.3%，这些耐火材料在SP和NSP窑上应用与日俱增，同时也应用在因某些燃料引起温度梯度增高的区域中。

烧成带 在窑中该区域为1.5～6.0D，主要应用直接结合白云石砖，占年耐火材料消耗量的71%。在美国，90%的窑砌白云石砖。近年来，传统白云石砖部分地被煅烧白云石一氧化锆砖代替。普通烧结镁铬砖比例占22%，用于直径较小、产量较低的窑。这些窑运转率通常为60%。其余用直接结合镁铬砖和尖晶石制品。

第一过渡带 在美国水泥窑上，普通烧结镁铬砖是第一过渡带主要耐火材料，其消耗量为15%。镁尖晶石砖占此带总的耐火材料消耗量的12%。它们具有好的抗硫挥发物侵蚀性能，虽然尖晶石组分对碱盐较敏感。其余直接结合镁铬砖占12%，白云石砖虽占7%，但多年来却一直在稳步增长，因为采用了复合燃料和生产低碱水泥，温度更高，要求也高。

整体耐火材料——正在增大比重近年来，在美国水泥工业每年用于窑衬整体耐火材料为14500短吨，占耐火材料总消耗量17.1%，花费在整体耐火材料费用占耐火材料费用的10～40%。美国在开发和研究整体耐火材料方面已经作出了引人注目的贡献。尤其是近年来开发了低水泥和超低水泥浇注料，并在及时地将低水泥浇注料用在窑口部位。

窑口部位从窑出口末端至第一个阻挡圈约1.2米长，该部位要承受热磨损。约40%工厂在窑口部位用砖砌衬。在那些由于窑体条件用砖不稳定的工厂，喜欢整体耐火材料，它们可被牢牢地固定在筒体上。约50%的整体耐火材料是浇注料，余为可塑料。

另外，在窑内整体耐火材料一般局限用于链条带。除第二过渡带外，也用在某些长干法和湿法窑的冷却带，这部分约占窑长20～30%，大部分用高铝砖和粘土砖。在链条带应用整体耐火材料，用砖是不现实的。

普通整体耐火材料在辅助窑是较重要的。整体耐火材料用于湿法窑窑门罩、烟道、链条带和熟料冷却筒。在带悬浮预热器的SP和NSP窑上整体耐火材料需求更大。预热器通常第一次用砖砌筑，而用整体耐火材料修补。总之，估计不定型耐火材料消耗量以每年5%速率增长，主要在挤粘土砖。

美国水泥工业，高铝耐火材料消耗量不足10500短吨/年，占总量的12.4%，这些产品Al2O3含量主要在50～85%范围内，不过大多用70～75%Al2O3含量的砖，用于砌筑出料口端的窑口及第一过渡带，从碱性窑衬末端一直到12D的地方。这些耐火材料具有较好的耐磨性，用于1400℃以下部位。

优质粘土砖(38～42%Al2O3、38%Al2O3)也用于水泥前窑口以抗碱侵蚀。

粘土砖通常砌于窑的前部，位于高铝砖之前，在一些窑上用来代替半保温砖。在很多窑的喂料端也砌筑粘土质浇注料。

单位消耗量 北美水泥工业耐火材料单位消耗量在1.1～3.3磅/短吨熟料，平均为2.19磅/短吨熟料。影响耐火材料单位消耗量参数是耐火材料性能、窑型及耐火材料在窑内砌筑部位。例如碱性耐火材料在美国湿法和干窑法烧成带单位消耗量分别是2.3和2.7磅/短吨熟料。而在SP和NSP窑烧成带单位消耗量分别是1.2和1.3磅/短吨熟料。在湿法和干法窑过渡带分别是2.24和2.7磅/短吨熟料。而在SP和NSP窑上过渡带单位消耗量则分别是1.9和1.4磅/短吨熟料。

在美国耐火材料平均单位消耗为2.19磅/短吨熟料，包括高铝砖0.27磅/短吨，粘土砖0.10磅/短吨，整体耐火材料0.37磅/短吨，镁铬砖0.63磅/短吨，无铬镁砖0.28磅/短吨和白云石砖0.54磅/短吨。

总起来说，美国单位消耗量不同于消耗量低的欧洲和日本，这基于在美国长湿法和干法窑现在仍占主要地位。现代预分解窑用耐火材料具有较低的单位消耗量，美国工厂最终要实行这种转化以使工厂现代化，可以预料这将相应地降低美国单位耐火材料消耗。然而，这个过渡时期很可能要花费几十年时间。(孙芹先摘译自英国《Industrial Minerals》)

第三篇：中国水泥窑余热发电技术范文

从保护环境，节约资源和能源，倡导可持续发展的角度，以及提高水泥企业的经济效益等方面看，减少水泥的产量，提高水泥和建筑物的质量应该是当务之急。致力于节能减排，向节能型转化升级。实施低温余热发电项目，将使水泥生产的成本大幅度降低，为水泥企业提高再生能源利用效率探索了新的途径和方式。

采用纯低温余热发电技术，把熟料生产过程中排放的余热进行回收，转化为电能再用于生产，不仅不会对环境造成污染，还能有效节约能源、减少粉尘和二氧化碳排放量，是水泥企业“节能减排”战役中的主战场，是降低成本、增加效益最为明显的一条路子，在不影响水泥生产工艺及不变动现生产设备的前提下，回收废气余热进行发电，能力达到40千瓦时/吨，超过我国平均水平的26-28千瓦时，年节煤17038吨。

水泥熟料锻烧过程中，由窑尾预热器、窑头熟料冷却机等排掉的400℃以下低温废气余热，其热量约占水泥熟料烧成总耗热量30%以上，造成的能源浪费非常严重。水泥生产，一方面消耗大量的热能（每吨水泥熟料消耗燃料折标准煤为100～115kg），另一方面还同时消耗大量的电能（每吨水泥约消耗90～115kwh）。如果将排掉的400℃以下低温废气余热转换为电能并回用于水泥生产，可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或水泥生产综合电耗降低30%以上，对于水泥生产企业：可以大幅减少向社会发电厂的购电量或大幅减少水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的发电量以大大降低水泥生产能耗；可避免水泥窑废气余热直接排入大气造成的热岛现象，同时由于减少了社会发电厂或水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的燃料消耗，可减少CO2等燃烧废物的排放而有利于保护环境。降低能耗、保护环境

为“建设节约型社会、推进资源综合利用”政策的推行提供技术支持

能源、原材料、水、土地等自然资源是人类赖以生存和发展的基础，是经济社会可持续发展的重要的物质保证。而随着经济的发展，资源约束的矛盾日益凸显。为此中国政府在为贯彻实施《节能中长期专项规划》而编制的《中国节能技术政策大纲》（2005年修订稿）中明确支持“大中型新型干法水泥窑余热发电技术”的研究、开发、推广工作。

建设余热电站，投资小，见效快，可以大幅降低水泥生产能耗既成本，相应地可以大幅提高企业经济效益。

根据新型干法水泥生产技术的发展，在1990年安排了国家重大科技攻关项目《水泥厂低温余热发电工艺及装备技术的研究开发》工作。截止2005年底，利用这项技术在中国国内的23个水泥厂36条1000～4000t/d预分解窑生产线上建设投产了28台、总装机为45.36万Kw的以煤矸石、石煤为补燃锅炉燃料的综合利用电站，各水泥厂取得了可观的经济效益。这项技术的研究、开发、推广、应用，为我国开发水泥窑纯低温余热发电技术及装备工作积累了丰富的经验。

根据研究、开发、推广《带补燃锅炉的水泥窑低温余热发电技术》的经验，结合日本KHI公司1995年为中国一条4000t/d水泥窑提供的6480Kw纯低温余热电站的建设，国内分别于1997年、2001年在一条2000t/d水泥线、一条1500t/d水泥线上利用中国国产的设备和技术建设投产了装机容量各为3000Kw、2500Kw的纯低温余热电站。2001年至2005年，中国水泥行业利用中国国产的设备和技术在十数条1200t/d级、2500t/d级、5000t/d级新型干法窑上配套建设了装机容量分别为2.0MW、3.0

MW、6.0MW的纯低温余热电站，形成了中国第一代水泥窑纯低温余热发电技术，综合技术指标可以达到吨熟料余热发电量为3140KJ/kg-28～33kwh/t。

通过对十数条1200t/d级、2500t/d级、5000t/d级新型干法窑2.0MW、3.0MW、6.0MW纯低温余热电站建设、运行经验的总结，自2003年起，中国研究、开发出了第二代水泥窑纯低温余热发电技术。至2007年2月，利用第二代水泥窑纯低温余热发电技术在中国国内的1条1500t/d、1条1800t/d及1条2000t/d、1条3200t/d、4条2500t/d、6条5000t/d共14条新型干法水泥生产线上设计、建设、投产了11台装机容量分别为1台3MW、1台3.3MW、2台7.5MW、3台4.5MW 2台9MW、2台18MW的纯低温余热电站，其吨熟料余热发电量均为3140KJ/kg-38～42kwh/t。安徽宁国、江西、山东、广西柳州等地的干法水泥窑先后建成带补燃炉和纯低温余热发电系统，并投入运行。可见，随着世界经济快速发展、新型节能技术的推广应用，充分利用有限的资源和发展水泥窑化余热发电项目已成为水泥工业发展的一种趋势，也完全符合国家产业政策。本项目符合我国采用循环经济的模式实现国民经济可持续发展的要求，有利于推动循环经济的发展。

对于带有5级预热器的水泥窑其余热发电能力在保证满足生料烘干所需废气温度为210℃、煤磨烘干所需废气参数、不影响水泥生产、不增加水泥熟料烧成热耗及电耗、不改变水泥生产用原燃料的烘干热源、不改变水泥生产的工艺流程及设备的条件下，每吨熟料余热发电量实际上不可能超过750kcal/kg-33kwh（实际熟料产量为5500t/d,热耗为小于750kcal/kg或者预热器出口废气温度小于330℃,生料烘干温度大

于210℃时的发电功率不会大于7800Kw）。对于新型干法水泥煅烧工艺形成的低温废气余热，以熟料热耗750Kcal/Kg为基数，当熟料热耗每增加7～8Kcal/Kg时，吨熟料余热发电量应增加1 kwh以上。以750Kcal/Kg的熟料热耗,采用第二代余热发电技术, 电站发电功率应为7900～8750KW。

水泥熟料热耗从130公斤标煤减低到110公斤标煤。节能率为15左右，每年要减少熟料煤耗3以上。计算的标煤节省量为：8×0.130-8×0.110=0.16亿吨标煤，相应地减排CO2为：0.16亿吨×2.4=0.384亿吨。

(1)冷却机采用多级取废气方式，为电站采用相对高温高压主蒸汽参数及实现按废气温度将废气热量进行梯级利用创造条件；

(2)电站热力系统采用1.57～3.43MPa—340～435℃相对高温高压主蒸汽参数，为提高余热发电能力提供保证；

(3)汽轮机采用多级混压进汽(即补汽式)汽轮机，为将180℃以下废气余热生产的低压低温蒸汽转换为电能提供手段；

(4)利用C2级旋风筒内筒至C1级旋风筒入口的450～600℃废气设置蒸汽过热器，使其一方面C1级旋风筒入口的废气温度仅需降低8～12℃(是水泥生产所允许的同时不会增加熟料热耗)，另一方面通过设置的C2级旋风筒内筒过热器可使SP炉独立生产主蒸汽，有利于提高余热发电能力及增加电站生产运行管理的灵活性、稳定性；

(5)窑头熟料冷却机冷却风采用循环风方式，即将AQC炉出口废气部分或全部返回冷却机，这样可以提高窑头熟料冷却机废气余热回收率并同时可以提高窑头AQC炉

进口废气温度从而进一步提高发电量。

中国水泥窑余热发电技术研究、开发、推广工作的整个过程均是以大连易世达能源工程有限公司的主要技术力量为核心并因此获得了若干项有关水泥窑余热发电技术的中国国家专利。

以750Kcal/Kg的熟料热耗,对于2500t/d窑：吨熟料余热发电能力应为

电站发电功率应为5200～5600KW)。50～54kwh，

第四篇：《水泥窑系统用特种耐火胶泥》行业标准的颁布

《水泥窑系统用特种耐火胶泥》行业标准正式颁布 2013年2月，工信部通过了由江西科光窑炉材料有限公司主持编制的《水泥窑系统用特种耐火胶泥》行业标准（JC/T 2196-2013），并于2013年6月份执行。

该标准规定了水泥窑系统用特种耐火胶泥的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、储存及质量证明书。适用于由矾土熟料细粉、结合粘土和改性无机溶胶为主要原料制成的水泥窑系统用特种耐火胶泥，主要用于碱性耐火砖和铝硅质耐火砖的砌筑。《水泥窑系统用特种耐火胶泥》行业标准为国内首次发布标准，其顺利颁布走过了近3年的历程：

1、申请篇：2010年，江西科光窑炉材料有限公司申请编制工作。

2、授权篇：2011年，工业和信息化部授权江西科光窑炉材料有限公司执行制定工作。

3、编纂篇：2011-2012年，江西科光窑炉材料有限公司标准工作组经过调研起草、专家意见征集、全国意见征集、修正审定，完善后形成报批稿。

4、审批篇：2013年2月份，《水泥窑系统用特种耐火胶泥》行业标准通过工信部审批。

江西科光窑炉材料有限公司是最主要的组织者和推动者，进一步用实力证明了其不俗的科研实力。江西科光窑炉材料有限公司将秉承务实、创新的经营思路，为耐火材料行业发展做出新的努力和贡献。

江西科光窑炉材料有限公司

第五篇：水泥协同窑处置危险废物合作方案稿

水泥窑协同处置工业危险废物项目合作方案

【东江环保股份有限公司】（下称“甲方”），是在香港和深圳两地上市的国内危废处理处置及利用的龙头企业和综合环保运营商，专注于“废物处理及处置”、“资源综合利用”及“环境服务”三大核心领域，致力于为客户提供综合环保解决方案，辖下有50多个分子公司遍布全国各主要的经济发达区域，共有处理处置46类危险废物的资质，有几万家客户资源，长期致力于为客户提供一站式的全方位工业危废资源化及无害化服务；

【乙方】（下称“乙方”）

甲乙两方经过初步交流协商后，一致认为依托甲方在国内危废处理方面领先的经验技术、危废处理处置设施的全国布点、危废市场的开拓能力和认知、全方位服务及客户资源以及乙方在协同处理方面的经验、技术和水泥企业设施等进行强强联合，将有利于各自的业务发展，加强双方在国内危废市场的影响力，所以双方愿以真诚合作、互惠互利的原则在工业危废协同处置领域合作。

双方一致同意下列各项合作原则：

1.合作方式：双方以***为协同处置依托设施，成立一家专门针对危废协同处理业务的合资公司（下称“运营合资公司”）运营合资公司名称拟为：_____________。

2.主营业务：合资公司将以水泥窑协同处置工业危废为主营业务，业务范围包括向客户提供工业危废和市政污泥收集、暂存、预处理、配伍及检测等配合主营业务的配套服务并投资于配套服务的相关设施设备，为协同处置工业危废提供前提条件.3.项目投资范围：合资公司的投资范围只针对水泥窑协同处置专用设施及设备，其中包括危废收集、暂存、预处理、配伍、投料设备及检测等设施设备及经营用地；投资总额根据实际需要确定。4.股权比例及董事会的组成：合资公司由甲方占股60%，乙方占股40%，董事会由5名成员组成，其中甲方3名，乙方2名;合资双方按股权比例进行投融资及担保。

5.项目合法性手续流程：以***为协同处置依托设施，由合资公司作为项目主体尽快委托合资格单位编写环评及可研报告，并送有关政府部门立项及核准，所产生费用由一方或双方共同垫付，以后由合资公司承担，危险废物处理资质以合资公司名义申请由合资公司持有。申请资质量以废物种类及成分为基础，由合资公司咨询省环保厅及环评单位后，取其上限。

6.项目危废处置规模：按甲方对市场的估计，***可协同处理的工业危废不少于50000吨/年，其中包含的废物种类及每种数量细节由双方按市场实际情况议定及调整；

7.处置收费标准：合资公司交付***协同处置的危废，按种类、热值、形态向***支付处置费，费额及付费细节由双方商定，并取得***同意；

8.项目收入分成原则：依据甲乙双方股权比例对应收入分成比例；

9.推进时间表：在双方确认方案后两周内启动合法性手续流程，在环评通过及其它先决条件具备后签订合资合同。

10.保密要求：各方同意对本项合作的所有信息承担保密义务，并责成及约束其雇员、顾问、承包商等连带履行该等保密义务，除因法律法规或项目实施需要外不得向任何第三方披露合作内容及细节。各方包括其母公司如因法规需要向公众披露本项目合作内容的，应在项目取得环评批复核准后按各方约定日期进行披露。

本方案内容为各方达成的共识，内容对各方不具备法律约束力但将成为合资合同签订的原则及依据。