水泥窑耐火材料优化配置对水泥窑节能降耗的作用

1、水泥窑耐火材料优化配置对水泥窑节能降耗的作用能源问题是人类普遍关注的问题。节能对水泥工业尤为重要。水泥工业每年消耗燃料平 均约为全世界消耗总量的 1.6%，数字虽然不大，但对水泥成本影响很大。水泥成本中能源 费可达 30%以上。在水泥生产中， 热量主要消耗在熟料的煅烧。 熟料形成理论热耗量随原料的不同一般在 1 7001 800kj/kg 熟料之间。新型干法预分解窑的热效率已提高到50% 以上，热耗一般在29003400kj/kg 熟 料 之 间 。 例 如 ， 当 窑 的 热 耗 为 3200kj/kg 熟 料 时 ， 热 损 失 为 3200-1750=1450kj/kg 熟料这些热损失主

2、要有三部分组成：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。 是我们在生产 过程中引起高度重视的工作。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；冷却机仅占 5%；预热器约占 40%。在水泥窑上，合理配置耐火材料，可 使回转窑系统表面温度降低 4050C,降低表面散热损失约 170kj/kg熟料。正确、 合

3、理的选择耐火材料， 以实现功能价值的统一， 是我们在生产过程中极其重要的工 作。耐火材料的选择影响因素很多，除了使用价格外，通常应考虑：1、较长的使用寿命。2、较好的保温效果。 3、较简易的砌筑方式和较快的砌筑速度。4、维修容易和速度较快。操作方便快捷！ 5、通用性比较好。我们在配置和选择耐火材料时， 往往更多地注意使用价格和使用寿命， 而忽略了保温效果， 这样导致表面散热损失大，增加了能耗。预热器和分解炉耐火材料的配置一、预热器和分解炉的热工特点1 、在预热器和分解炉中，燃料是在与生料混合的状态下燃烧的，壁面烟气温度始终控制在1000 C以下，从第一级预热器到第五级预热器和分解炉的温度依次为

4、：不高于450C、650C、750C、900C、1000C和 1100C。2、在这样的温度下，耐火材料通常不需要过高的耐火度和强度。由于在预热器和分解炉 中温度变化的频度和幅度均较小，因此对耐火材料的热振稳定性也没有过高的要求。3、由于在预热器和分解炉为静止设备，设计中应考虑选用导热系数较低的保温材料，可 大幅度降低设备外壳的温度，从而达到节能的目的。4、由于在预热器和分解炉形状比较复杂，留有各种测孔。一般在较复杂的部位，可选用 成型功能比较灵活的耐火浇注料。5、 在800C 1200 C范围内是碱金属氧化物发生冷凝沉积的温度带，所以在预热器和分解 炉中耐火材料要考虑碱金属氧化物的化学侵蚀。二

5、、预热器和分解炉对耐火材料的要求 上述的热工环境，决定了各级预热器和分解炉耐火材料的配置，通常应遵循以下原则：1、结构按两层材料配置，外层为导热系数低、强度也较低的保温材料，工作面为有一定 强度且能够较好抵抗碱侵蚀的耐火材料。2、形状复杂处、顶盖以及小直径下料管内，多采用耐火浇注料。大面积直墙部分多采用 耐火砖。3、对一、二级预热器，可综合考虑耐火和保温的耐火材料，一般选用粘土质耐碱耐火材料。三级以下的预热器，应考虑耐火度为1100C以上的耐碱耐火材料。对于耐火材料的强度要求，主要取决于气流的速度，气流速度较高的部位，采用较高强度的耐火材料。4、对于有各种测孔预埋件的部位，可采取小范围的耐火浇

6、注料，以利于施工。5、对容易富集碱的部位，如四、五级预热器和分解炉，应在满足较高耐火度的前提下， 考虑采用耐碱的耐火材料。天津水泥工业设计研究院对预热器和分解炉耐火材料的配置很有经验，如果我们严格按设计选择和施工，一般表面温度不会超过 150°C,表面散热损失也会很小； 如果我们在选择和 施工中不加注意，有可能表面温度达到 200 C以上，表面散热损失会增加 40kj/kg熟料以上, 会明显地增加熟料热耗。回转窑耐火材料的配置一、水泥回转窑的机械特点新型干法窑入窑物料在 800 C以上，通过窑的旋转，物料被加热到 1450 C出窑。回转窑 基本可分为 5 个热工带。 由于回转窑内耐火

7、材料必须固定在不断旋转的窑筒体上，基于以下原因，应用于回转窑上的耐火材料必须有较高的强度。1、耐火材料与回转窑壳体之间有一定程度的滑动或滑动趋势，产生一定的摩擦，耐火材 料必须有一定的强度，抵抗摩擦带来的损害。2、回转窑从轴向看，不是绝对的刚性，由于回转窑筒体在支撑点之间的挠度，造成回转 窑筒体随回转窑的运转出现与旋转同步的周期性弯曲。 另外多点支撑将产生窑筒体同轴度的 偏差。这些超额的附加应力将通过窑筒体最终作用在窑衬上。3、从回转窑筒体的径向看，也不是绝对的刚性体而始终保持理想的圆周，也是随窑筒体 的旋转产生周期性的椭圆化，将使窑衬承受较大的交变负荷。二、回转窑的各个热工带及对耐火材料的要

8、求1 、喂料带喂料带在回转窑的尾部，长度大约 1.52.0m。主要接受由预热器分解炉系统经过预热和 分解的生料。 由于这一段的形状为锥体， 且要与窑尾烟室深入回转窑的喂料舌头相配合故意 采用强度较高并耐碱的耐火材料。2、预热带预热带也称为分解带， 大约在回转窑的 1214D 之后。在这一区间， 生料将进一步被预热。 这一区间一般物料的热负荷较小， 固体物料的冲刷和磨损也较轻。 回转窑的传动系统一般配 置在这一段。在耐火材料配置上，应考虑适当的耐火度和抗碱侵蚀能力还要兼顾保温性能。 这样既保证有较长的使用寿命， 也能有效地隔热， 不仅有效地降低散热损失， 也给回转窑传 动系统创造了一个较好的温度

9、环境。3、后过渡带后过渡带长度大约为 24D。这一区间为回转窑连接预热带和烧成带的过渡段。在这一区 间内，生料完全分解，并形成部分矿物，要放出大量的热量。生料温度快速升高，并出现一 定的液相。 一定的物料粘结在窑壁上，形成窑皮， 该窑皮并不稳定，经常会出现大片脱落现 象。在过渡带里， 回转窑的耐火材料不仅要承受较大的热负荷和较大范围的温度变化， 还要 承受一定强度的熟料颗粒冲刷。 因此在这一区间， 耐火材料的配置应综合考虑较高的耐火度、 较高的强度、 较好的热震稳定性和较低的导热系数。 这一段中是经常在没有窑皮下运行， 耐 火材料暴露在高温气流中， 如果耐火材料的导热系数较高， 窑筒体温度也会

10、较高， 表面散热 损失也会增加较多。4、烧成带烧成带的长度大约为 46D。这一区间是回转窑温度最高的区域，温度高达1450C。在这一区域内， 是形成水泥熟料的过程。 由于物料会出现较多的液相， 在耐火材料上会形成较稳 定的窑皮， 但由于窑内热工温度的变化， 也会造成窑皮的损坏。 因而烧成带的耐火材料要有 承受最高温度的能力，还要有较高的高温强度，也要与形成窑皮的物料有较高的结合强度。5、前过渡带新型干法回转窑的前过渡带非常短，一般为1D。在这一区间内，窑皮不如烧成带坚固，耐火材料要经受熟料的强烈冲刷， 且温度波动幅度和变化频度远远超过其他区段， 因此在这 一区间的耐火材料除了具备烧成带耐火材料

11、的高耐火度、 高荷重软化点和高强度外， 还特别 要求高热震稳定性。6、窑口窑口是指回转窑前部出料带，长度约1.0m。在这一阶段内，耐火材料要承受高温辐射，还要承受高温物料的磨损和冲刷， 而且温度变化也很大。 在耐火材料配置时， 既要考虑高耐 火度和高温强度， 还要考虑较好的热震稳定性。 可选择合适的耐火砖， 也可选择合适的耐火 浇注料。回转窑内耐火材料的配置， 应根据其热工特点， 既要保证适当的运行周期， 还要保证适当 的筒体温度，合理地配置耐火材料， 回转窑的筒体温度可控制在 330C以内，否则筒体温度 可能达到380C以上。表面散热损失将会增加 120kj/kg熟料。篦式冷却机耐火材料的配

12、置： 篦式冷却机是烧成系统的关键设备， 其主要功能是对熟料进 行冷却和余热回收。 良好的耐火材料配置和施工是保证较高的热回收率和设备运转率的重要 措施。篦式冷却机的热工特点及耐火材料的配置：篦式冷却机的耐火材料表面要承受 300C 1450C的高温熟料的摩擦和热侵蚀。由于篦式冷却机有较大面积的直墙，而且耐火材料和壳体均为静止。 由于以上的特点，我们在配置耐火材料时，应着重考虑耐火度、高耐磨 和很低的导热系数。由于篦式冷却机内空间较大，一般在耐火材料设计和施工时分成两层， 内层用较高档的高耐火度和高强度材料， 外层由低档的很低导热系数的材料。 从现在发展的 趋势来看，直接采用耐火浇注料的较多。综上所述， 在水泥窑耐火材料的配置上， 既要考虑经济性和适当的使用寿命，还要研究其散热损失。 如果我们不重视