预分解窑耐火材料的发展趋势
发布日期： 2020-09-28 10:45:46 阅读量（363） 作者：目前水泥品种仍然以硅酸盐水泥为主，而新型干法预分解窑熟料煅烧技术是当前最为节能的生产方式。水泥工业所需耐火材料的数量与水泥产量及生产方式有着直接关系，更与水泥生产使用的原燃料及生产技术进展关连，耐火材料的技术和产能变化是紧随着水泥行业技术和产能发展的步伐的，这在前文已经有所叙述。
1.1水泥产量发展状况
我国预分解窑水泥产量从2000年的5500万t，上升至2014年的22.8亿t，其规模和发展速度远远超过世界任何一个国家。
对于未来水泥产量，估计若干年内，随着国民经济建设需求，水泥产量还将继续增加。按13.67亿人计算，2014年我国人均年水泥消费量约1820kg。一般认为是不会增加，但从我国经济发达的长三角地区和国外经济发展较快的沙特及海湾国家来看，人均年水泥消费量均超过2000kg，从国内各省市的近期发展规划来看，高铁、地铁、高速公路、城市化建设以及大型水利建设等基础设施的大量兴建，仍需消耗大量水泥，估计人均超过2200kg才会出现拐点，也就是说，当我国水泥年产量约30亿t才出现下降趋势。由于我国各地经济发展不平衡，各地区出现的拐点时间也不一致，在相当长的时间内，水泥年消费将平稳下降。2015~2020年，我国水泥产量平均年可能增加约8000万t，考虑到尚有2亿t立窑产量转为预分解窑，则预分解窑水泥年平均增加约1亿t，熟料产量约6000万t，之后将出现平稳下降的情况。
估计在年产28~30亿t之间出现拐点，然后保持相当一段时间的平稳下降趋势。
1.2预分解窑用耐火材料消耗状况
(1)生产消耗
我国预分解窑生产耐火材料消耗的品种中，碱性砖的寿命大致为，好的10~12个月，一般约6~8个月，差的不足3个月。新投入的5000t/d级
表1水泥回转窑用耐火材料的配置建议(JC/T2196-2013)
表2我国新型干法水泥及熟料产量(供参考)单位：亿t
表32000~2020我国预分解窑生产消耗耐火材料数量(供参考)
表4基建消耗耐火材料量(供参考)
生产线的砖耗为(0.4~0.5)kg/t熟料。随着生产技术的进展及耐火材料产品性能的进一步优化，砖耗逐年下降，估计到2015年技术先进的窑会进一步下降至(0.3~0.4)kg/t熟料以下。其次是回转窑和预热器分解炉、冷却机、三次风管高温部位使用的特种高铝砖和高铝质耐火浇注料，约为碱性砖消耗量的60%~70%，低温部位使用的耐碱砖和耐碱浇注料则更低，估计为0.02kg/t熟料。
我国暂无水泥工业耐火材料消耗材料的统计数据，很难进行较为准确的估算。现仅以一些有代表性的生产线的消耗数据来估计。
表5新生产线消耗的耐火材料量(供参考)
(2)基建消耗
改革开放以来，我国经济快速发展，生产建设需要水泥，30余年来，是世界上新生产线投产最多的国家，规模越来越大，其数量超过世界总量的50%。以2500t/d级至5000t/d级生产线为例，所需的耐火材料见表5。由于各设计单位新建的预分解窑规模不一致，且不同年代同一级别生产线的规格也不尽相同，各条生产线选用的品种和耐火材料的重量也不一致，国内的统计部门对新生产线消耗的耐火材料也不进行统计，现只能按投产的新生产线产能估算，2008年以前，按2500t/d级60%，5000t/d级40%;2008年开始，以各占50%估算;2010年以后，按20%、80%估算，估算结果见表4。
(3)耐火材料消耗量
预分解窑耐火材料消耗量应为生产消耗量和基建消耗量之和，估算的历年来我国预分解窑用各个品种的耐火材料生产消耗和基建消耗总量见表6。近年来，随着我国水泥预分解窑技术的进展，工程造价比国外工程公司低，我国水泥设计、工程企业大量承接且这一比例数值还在上升。按照国外的一些研究公司预测，2015~2020年期间，水泥年平均增长5%估算，新建生产线年增加为8000~11000万t，年所需基建耐火材料大致为，碱性砖约1.7~2.3亿t，非碱性耐火材料10~13万t。随着这些生产线的全部投产，消耗的碱性耐火材料数量约35万t，非碱性耐火材料约23万t。耐火材料企业结合国际市场需求，生产质优、价格合理的产品是能占有这个市场，在此基础上，还会扩大至国外现生产企业。
预分解窑系统中作为配套的耐火衬料在熟料煅烧过程中，承受热、热化学、热机械应力，并随生产技术进展而发展。我国水泥工业现已进入低碳、循环经济的时代，预分解窑生产系统未来的技术进展主要是围绕着节能减排、工业废物利用、提高熟料产品质量来增加混合材的掺加量等。
2.1节能减排的影响节能减排以提高装备效率和降低筒体散热损失为主要手段。
(1)装备效率继续提高预热器的结构及其撒料、锁封、内筒、密封
表6预分解窑耐火材料消耗量(供参考)
结构的型式和材质将进一步作出改进，预热器系统效率将进一步提高，阻力进一步下降。
分解炉的结构及规格以及燃烧器的型式将进一步优化，确保煅烧不同挥发分和高含硫量的燃料及低的NOx排放，入窑物料分解率将提高。
回转窑的长径比进一步降低，二支承窑将大量推广应用，窑的规格进一步扩大，大于5m直径的回转窑比例将进一步提高，烧成带的热力强度将进一步增加。
篦冷机的通风单元将逐步减小，冷风与热交换效率将进一步改善，冷却效率从现有的70%~74%提高至接近76%~80%，入窑二次风温及入炉的三次风温将进一步提高。
燃烧器动量(冲量)可满足各种燃料包括工业废物的煅烧，燃烧温度将进一步提高，确保质优的熟料产品。
(2)筒体散热损失逐步降低
不动装备衬体降低筒体散热损失主要措施一是提高装备容积产量，减少单位熟料筒体的散热面积，相应减少散热量;另一种方式是增大隔热层材料的厚度或降低热导率来增加隔热层材料的热阻，减少散热损失。但不论哪种方法，结果都是散出去的热量要聚集在工作层内，导致隔热材料的工况温度相应提高。
以上对节能减排技术的实施，是意味着熟料煅烧温度相应增加，即整个烧成系统内的衬体的热应力相应增大，将对耐火材料抗高温性能要求进一步提高;再就是随着装备规模的扩大，带来窑内衬砖砖型设计及砌筑的困难，大型窑的窑门罩及预热器的衬体顶盖及平墙受热变形必然增大衬体的热机械应力，对耐火材料抗热机械应力提出新的要求。
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