水泥作為高能耗、高排放工業，所屬產業領域是我國節能減排的重點和難點，其節能減排效果對完成我國能源消耗目標、產業可持續發展起著舉足輕重的作用。耐火材料作為保障水泥窯安全運行關鍵環節，在推動水泥工藝節能、減排的作用日趨突出。北京金隅通達耐火技術有限公司（簡稱通達耐火）近年來推出特種硅莫紅磚（TD-HSM）、低導熱莫來石磚（TD-M45、TD-M55）等新型節能耐火材料（見圖1所示）可代替鎂鋁尖晶石磚，硅莫磚等產品用于水泥窯過渡帶及預熱帶、安全帶，三次風管等區域，降低筒體溫度50℃以上和載荷8%-10%，噸熟料煤耗可降低1kg，節能減排效果顯著。
1.特種硅莫紅磚
表1為特種硅莫紅磚與鎂鋁尖晶石磚物理指標對比，從表可見兩種產品在同樣具有超過1700℃荷重軟化溫度的條件下，特種硅莫紅各項性能指標優異，特別是導熱系數降低20%以上，體積密度降低10%左右。特種硅莫紅紅磚完全可代替鎂鋁尖晶石磚使用于水泥窯過渡帶，明顯降低筒體溫度和載荷。該產品質量穩定，性能優異，陸續在金隅冀東、華潤、臺泥等大型水泥集團水泥窯過渡帶使用，降低筒體溫度降低50℃以上，使用壽命18個月以上（見圖2，圖3所示），提高水泥運行安全性的基礎上，達到節能長壽的目的。
2.低導熱莫來石磚
表2列出了低導熱莫來石磚TD-M55、TD-M45與硅莫磚1650、硅莫磚1550理化性能對比，低導熱莫來石磚性能優異，具有低氣孔、低密度、高荷重軟化溫度、高熱震穩定性、低導熱的優點。超低的氣孔率、低的鋁含量有利于改善材料抗硫堿侵蝕滲透性能；另外由于材質為莫來石結構，結構穩定性高，使其具有優良熱震穩定性和耐磨性能。低導熱莫來石磚體積密度低，可降低回轉窯載荷5-15%，導熱系數低，只有硅莫磚的50-60%。低導熱莫來石磚優異性能，其克服多層復合結構缺陷，達到同樣的節能效果，可代替硅莫磚應用于水泥窯預熱帶，安全帶及三次風管，分解爐等區域，經金隅冀東，臺泥，華沃等40多個項目使用，筒體溫度可降低50℃以上（見圖4所示），使用壽命達到3年以上。
3.典型案例介紹
通達耐火的特種硅莫紅磚和低導熱莫來石磚在金隅1號項目銅川萬噸線成功應用，其中特種硅莫紅磚使用在45-55m，筒體溫度低導熱莫來石磚使用在55-89m，經過5個月使用水泥窯筒掃溫度見圖5所示，目前特種硅莫紅磚區域溫度低于300℃，低導莫來石磚區域溫度低于250℃，為該項目順利達產，并實現噸熟料煤耗降低至92-95kg做出積極貢獻。
4.節能新產品節能減排計算
耐火材料節能通常采用降低筒體散熱來進行估算，根據多平壁傳熱公式，筒體向大氣的散熱量為筒體自然對流傳熱和輻射傳熱損失之和，按照特種硅莫紅磚、低導熱莫來石磚在水泥窯使用效果，以5000t/d水泥窯為例，使用區域為25m-70m，使用前后筒體溫度降低50℃計算（具體技術過程見表3所示）。噸熟料煤耗可以降低約1Kg，按照5000t/d水泥窯設計產能150萬噸可節煤1500噸。按照目前煤價按照1000元/噸進行估算，僅節煤可降控成本150萬元，根據國家發改委提供的數據: 工業鍋爐每燃燒一噸標準煤,就產生二氧化碳2620公斤,二氧化硫8.5 公斤,氮氧化物7.4公斤計算，每年可減少CO2排放3930噸，減少SO2排放12.75噸，減少NOx排放11.1噸。
注：Ts-筒體外表面溫度（330℃-280℃），Ta-環境溫度（20℃），ε-窯筒體材料黑度（0.96），Γ-自然對流常數（1.5），D-筒體直徑（4.8m），L-降溫區域筒體長度（45m）
水泥窯用特種硅莫紅磚、低導熱莫來石磚等新產品質量穩定，性能優異，節能效果優良。
（1）降低筒體溫度同時可降低筒體載荷，可同時達到節煤節電的目的。
（2）降低筒體溫度可降低鋼材高溫氧化還原反應和硫堿侵蝕反應速率，提高水泥窯運行安全性。
（3）性價比高，降低采購成本。可為水泥廠創造良好的經濟效益。新型節能耐火材料推廣應用對水泥廠節能減排意義重大，對加速我國碳達峰、碳中和進程具有積極意義。
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