水泥作为高能耗、高排放工业，所属产业领域是我国节能减排的重点和难点，其节能减排效果对完成我国能源消耗目标、产业可持续发展起着举足轻重的作用。耐火材料作为保障水泥窑安全运行关键环节，在推动水泥工艺节能、减排的作用日趋突出。北京金隅通达耐火技术有限公司（简称通达耐火）近年来推出特种硅莫红砖（TD-HSM）、低导热莫来石砖（TD-M45、TD-M55）等新型节能耐火材料（见图1所示）可代替镁铝尖晶石砖，硅莫砖等产品用于水泥窑过渡带及预热带、安全带，三次风管等区域，降低筒体温度50℃以上和载荷8%-10%，吨熟料煤耗可降低1kg，节能减排效果显著。

图1  通达节能型新产品

1.特种硅莫红砖

表1 特种硅莫红砖与镁铝尖晶石砖性能对比表

表1为特种硅莫红砖与镁铝尖晶石砖物理指标对比，从表可见两种产品在同样具有超过1700℃荷重软化温度的条件下，特种硅莫红各项性能指标优异，特别是导热系数降低20%以上，体积密度降低10%左右。特种硅莫红红砖完全可代替镁铝尖晶石砖使用于水泥窑过渡带，明显降低筒体温度和载荷。该产品质量稳定，性能优异，陆续在金隅冀东、华润、台泥等大型水泥集团水泥窑过渡带使用，降低筒体温度降低50℃以上，使用寿命18个月以上（见图2，图3所示），提高水泥运行安全性的基础上，达到节能长寿的目的。

图2特种硅莫红砖在上过渡带和窑口使用1年照片

图3特种硅莫红砖在7500t/d上过渡带（27m-34m）筒体降温情况

2.低导热莫来石砖

表2低导热莫来石砖与硅莫砖性能对比表

表2列出了低导热莫来石砖TD-M55、TD-M45与硅莫砖1650、硅莫砖1550理化性能对比，低导热莫来石砖性能优异，具有低气孔、低密度、高荷重软化温度、高热震稳定性、低导热的优点。超低的气孔率、低的铝含量有利于改善材料抗硫碱侵蚀渗透性能；另外由于材质为莫来石结构，结构稳定性高，使其具有优良热震稳定性和耐磨性能。低导热莫来石砖体积密度低，可降低回转窑载荷5-15%，导热系数低，只有硅莫砖的50-60%。低导热莫来石砖优异性能，其克服多层复合结构缺陷，达到同样的节能效果，可代替硅莫砖应用于水泥窑预热带，安全带及三次风管，分解炉等区域，经金隅冀东，台泥，华沃等40多个项目使用，筒体温度可降低50℃以上（见图4所示），使用寿命达到3年以上。

图4 低导热莫来石砖在3200t/d上过渡带（40m-50m）筒体降温情况

3.典型案例介绍

通达耐火的特种硅莫红砖和低导热莫来石砖在金隅1号项目铜川万吨线成功应用，其中特种硅莫红砖使用在45-55m，筒体温度低导热莫来石砖使用在55-89m，经过5个月使用水泥窑筒扫温度见图5所示，目前特种硅莫红砖区域温度低于300℃，低导莫来石砖区域温度低于250℃，为该项目顺利达产，并实现吨熟料煤耗降低至92-95kg做出积极贡献。

图5 低导热产品在铜川万吨线（45m-89m）筒体降温情况

4.节能新产品节能减排计算

耐火材料节能通常采用降低筒体散热来进行估算，根据多平壁传热公式，筒体向大气的散热量为筒体自然对流传热和辐射传热损失之和，按照特种硅莫红砖、低导热莫来石砖在水泥窑使用效果，以5000t/d水泥窑为例，使用区域为25m-70m，使用前后筒体温度降低50℃计算（具体技术过程见表3所示）。吨熟料煤耗可以降低约1Kg，按照5000t/d水泥窑设计产能150万吨可节煤1500吨。按照目前煤价按照1000元/吨进行估算，仅节煤可降控成本150万元，根据国家发改委提供的数据: 工业锅炉每燃烧一吨标准煤,就产生二氧化碳2620公斤,二氧化硫8.5 公斤,氮氧化物7.4公斤计算，每年可减少CO2排放3930吨，减少SO2排放12.75吨，减少NOx排放11.1吨。

表3低导热莫来石砖在水泥窑使用节煤计算表

注：Ts-筒体外表面温度（330℃-280℃），Ta-环境温度（20℃），ε-窑筒体材料黑度（0.96），Γ-自然对流常数（1.5），D-筒体直径（4.8m），L-降温区域筒体长度（45m）

水泥窑用特种硅莫红砖、低导热莫来石砖等新产品质量稳定，性能优异，节能效果优良。

（1）降低筒体温度同时可降低筒体载荷，可同时达到节煤节电的目的。

（2）降低筒体温度可降低钢材高温氧化还原反应和硫碱侵蚀反应速率，提高水泥窑运行安全性。

（3）性价比高，降低采购成本。可为水泥厂创造良好的经济效益。新型节能耐火材料推广应用对水泥厂节能减排意义重大，对加速我国碳达峰、碳中和进程具有积极意义。

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