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水泥窑用绿色节能耐火材料和成套技术

   编辑:文武  邮箱:info@mortar.cn
2018-08-01 10:09:24 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要: 一、技术名称

 一、技术名称

水泥窑用绿色节能耐火材料和成套技术。

二、技术所属领域及适用范围

建材水泥行业,水泥窑用耐火材料。

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

目前水泥熟料热耗国际先进水平约为2842kJ/kg,而国内先进水平为2970kJ/kg,差距中很大一部分是由整体配置耐火材料产品性能不合理造成的。应用本技术方案可实现节能量171.02万tce/a,减排约451.5万tCO2/a。

四、技术内容

1.技术原理

本技术在保证使用性能不低于现有材料的前提下,以降低窑衬材料的导热系数作为技术突破口,从材料的微观结构和矿物相成份进行调控,研制低导热系列耐火材料并配套应用于水泥窑系统,降低窑筒体散热损失,降低窑体的表面温度,以达到降低水泥生产热耗的目的。

2.关键技术

(1)基于成分设计、结构的多尺度调控以及新工艺、新技术等研制出了低导热系列新材料,并首次在国内外实现了水泥窑用耐火材料的全线低导热和节能匹配,大幅度降低了水泥窑筒体表面温度和散热损失。

(2)基于对耐火材料抗热震稳定性、抗侵蚀性等使用性能的调控,使各段带低导热材料使用寿命有了大幅度提高,在国内外首次实现了水泥窑用系列低导热耐火材料在使用寿命和检修周期上的协调与同步,检修次数减少,生产效率明显提高。

(3)全系列低导热耐火材料在水泥窑上的匹配,不但实现了耐材无铬化和节能减排,而且实现了窑衬材料的轻量化,降低了采购费用和窑的负荷。

3.工艺流程

本技术通过全线采用研制的新型低导热耐火材料替代现有水泥窑用耐火材料,明显降低水泥窑筒体表面温度和散热损失,并相应提高水泥窑用耐火材料的使用性能、减轻重量,从而综合实现水泥窑在运转过程中节能降耗的目的。

本技术与原配置方案对比见工艺原理图(图一)。

五、主要技术指标

(1)镁铁铝尖晶石砖:体积密度:≥2.9g/cm3,导热系数(350℃±25℃):3.50w/m.k;

(2)低导热镁铝尖晶石砖:体积密度:工作层2.90~3.05 g/cm3,隔热层≤2.65g/cm3,导热系数(700℃):3.713w/m.k,隔热层2.508w/m.k;

(3)低导热30抗剥落砖:体积密度:≤2.2g/cm3,导热系数(700℃):1.433w/m.k;

(4)低导热50抗剥落砖:体积密度:≤2.4g/cm3,导热系数(700℃):1.58w/m.k;

(5)窑体散热损失:82.31~84.38kJ/kg-cl。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

本技术关键耐火材料镁铁铝尖晶石砖获得2项国家发明专利,于2012年11月获得山东省科技进步二等奖并列入国家重点新产品,于2016年10月19日通过中国建筑材料联合会科技成果鉴定。目前,本技术已在国内中国建筑材料集团有限公司、华润水泥控股有限公司、唐山冀东水泥股份有限公司、吉林亚泰集团、山东重山集团鲁中水泥有限公司、山东山铝环境新材料有限公司等水泥企业多条水泥窑生产线上应用,整体运行效果优于国内现有水平,产业化前景十分广阔。

七、典型应用案例

典型用户:中国建筑材料集团有限公司、唐山冀东水泥股份有限公司、吉林亚泰集团、山东重山集团鲁中水泥有限公司等水泥企业

典型案例1

案例名称:淄博鲁中水泥有限公司水泥用窑新型耐火材料绿色节能技术应用

技术提供单位:淄博市鲁中耐火材料有限公司

用户生产规模:5000t/d熟料生产线;应用条件:水泥窑正常大修期内;主要应用内容:按本技术更换原有回转窑耐火材料;主要设备为:Φ4.8m×72m水泥窑。节能技改投资额:本技术为替代原有耐火材料,仍属用户正常大修期项目,未形成新的投资;工期:20天(与原用材料工期、施工方案相同)。应用本技术配置方案后,比使用原配置方案每年可节能2137.8吨标煤,可减少CO2排放约5643.8吨,减少SO2排放约160吨及减少NOX排放约80吨。年节能经济效益为154万元。投资回收期:0(未新增投资)。

典型案例2

案例名称:冀东启新水泥有限公司水泥窑用新型耐火材料绿色节能技术应用

技术提供单位:淄博市鲁中耐火材料有限公司

用户生产规模:5000t/d熟料生产线;应用条件:水泥窑正常大修期内;主要应用内容:按本技术更换原有回转窑耐火材料;主要设备为:φ4.8m×72m水泥窑。节能技改投资额:本技术为替代原有耐火材料,仍属用户正常大修期项目,未形成新的投资;工期:20天(与原用材料工期、施工方案相同)。应用本技术配置方案后,比使用原配置方案每年可节能2253.6tce(标煤),可减少CO2排放约5949.5吨,减少SO2排放约169吨及减少NOx排放84.5吨。年节能经济效益为163万元。投资回收期:0(未新增投资)。

八、推广前景及节能减排潜力(另附节能潜力计算过程)

目前,我国大型干法水泥回转窑的数量已近1800余条,其热量损失主要是窑体外表面的散热损失。我公司提出的水泥窑用新型耐火材料绿色节能技术就是在保证材料整体使用性能的前提下,最大限度地发挥材料特性,实现最佳配置,进一步推动回转窑窑衬材料的节能环保,预计可在1000余条回转窑生产线上推广,可推广比例大于60%,保守估计至2020年在800条线上推广应用。本技术基于替代原有耐火材料,成本没有增加,按原生产检修计划实施即可,且使用寿命比原有材料有所增加,不需新增投资。使用本技术新型耐火材料后,可年节约标准煤171.02万吨,一年可减少CO2排放451.5万吨、SO2排放12.8万吨、NOX排放6.4万吨。

附、节能潜力计算过程

一、典型应用案例节能减排潜力测算

典型案例1

案例名称:淄博鲁中水泥有限公司水泥用窑新型耐火材料绿色

(1)节能量测算

根据测定结果,鲁中水泥回转窑窑体散热损失84.38 kJ/kg-cl,与国内其他单位窑体散热损失平均值122.29kJ/kg-cl相比,该方案减少窑体散热损失37.91kJ/kg-cl。

根据我国惯用的标煤热工测算标准29271kJ/kg折算,每公斤熟料可节省0.001295kg标准煤,熟料产量按5500t/d,可节约标准煤7.126t/d。按一年生产300天计算,可节约标准煤2137.8吨。

按每节约1kg标准煤可减排2.64kgCO2,减排0.075kgSO2,减排0.0375kgNOX来计算,可减少CO2排放约5643.8吨,减少SO2排放约160吨及减少NOX排放约80吨。

(2)节能效益测算

一年可节约标准煤2137.8吨,折算为实物煤(按5800 kCal/kg)可节约2578.18吨。按当前实物煤价格600元/吨计算,一年可节约成本154.69万元。

典型案例2

案例名称:冀东启新水泥有限公司水泥用窑新型耐火材料绿色节能技术应用

(1)节能量测算

根据测定结果,冀东启新水泥有限公司回转窑窑体散热损失82.31kJ/kg-cl,与国内其他单位窑体散热损失平均值122.29kJ/kg-cl相比,该方案减少窑体散热损失39.98kJ/kg-cl。

根据我国惯用的标煤热工测算标准29271kJ/kg折算,每公斤熟料可节省0.001366kg标准煤,熟料产量按5500t/d,可节约标准煤7.512t/d。按一年生产300天计算,可节约标准煤2253.6吨。

按每节约1kg标准煤可减排2.64kgCO2,减排0.075kg SO2,减排0.0375kgNOX来计算,可减少CO2排放约5949.5吨,减少SO2排放约169吨及减少NOX排放84.5吨。

(2)节能效益测算

一年可节约标准煤2253.6吨,折算为实物煤(按5800 kCal/kg)可节约2719.86吨。按当前实物煤价格600元/吨计算,一年可节约成本163.19万元。

二、推广前景及节能减排潜力测算

以一条5000t/d水泥熟料生产线为核算基准,按窑体散热损失减少37.91kJ/kg-cl,每年生产300天,日产熟料5500吨计算,全年可节约标准煤2137.8吨,若有800条水泥线得以应用,可节约标准煤171.02万吨。

按每节约1kg标准煤可减排2.64kgCO2,减排0.075kg SO2,减排0.0375kgNOX来计算,可减少CO2排放约5643.8吨,减少SO2排放约160吨及减少NOx排放约80吨。若有800条水泥线得以应用,一年可减少CO2排放451.5万吨、SO2排放12.8万吨、NOX排放6.4万吨。

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来源:淄博市鲁中耐火材料有限公司
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