一、技術名稱
水泥窯用綠色節能耐火材料和成套技術。
二、技術所屬領域及適用范圍
建材水泥行業，水泥窯用耐火材料。
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
目前水泥熟料熱耗國際先進水平約為2842kJ/kg，而國內先進水平為2970kJ/kg，差距中很大一部分是由整體配置耐火材料產品性能不合理造成的。應用本技術方案可實現節能量171.02萬tce/a，減排約451.5萬tCO2/a。
四、技術內容
1.技術原理
本技術在保證使用性能不低于現有材料的前提下，以降低窯襯材料的導熱系數作為技術突破口，從材料的微觀結構和礦物相成份進行調控，研制低導熱系列耐火材料并配套應用于水泥窯系統，降低窯筒體散熱損失，降低窯體的表面溫度，以達到降低水泥生產熱耗的目的。
2.關鍵技術
（1）基于成分設計、結構的多尺度調控以及新工藝、新技術等研制出了低導熱系列新材料，并首次在國內外實現了水泥窯用耐火材料的全線低導熱和節能匹配，大幅度降低了水泥窯筒體表面溫度和散熱損失。
（2）基于對耐火材料抗熱震穩定性、抗侵蝕性等使用性能的調控，使各段帶低導熱材料使用壽命有了大幅度提高，在國內外首次實現了水泥窯用系列低導熱耐火材料在使用壽命和檢修周期上的協調與同步，檢修次數減少，生產效率明顯提高。
（3）全系列低導熱耐火材料在水泥窯上的匹配，不但實現了耐材無鉻化和節能減排，而且實現了窯襯材料的輕量化，降低了采購費用和窯的負荷。
3.工藝流程
本技術通過全線采用研制的新型低導熱耐火材料替代現有水泥窯用耐火材料，明顯降低水泥窯筒體表面溫度和散熱損失，并相應提高水泥窯用耐火材料的使用性能、減輕重量，從而綜合實現水泥窯在運轉過程中節能降耗的目的。
本技術與原配置方案對比見工藝原理圖（圖一）。
五、主要技術指標
（1）鎂鐵鋁尖晶石磚：體積密度：≥2.9g/cm3，導熱系數（350℃±25℃）：3.50w/m.k；
（2）低導熱鎂鋁尖晶石磚：體積密度：工作層2.90～3.05 g/cm3，隔熱層≤2.65g/cm3，導熱系數（700℃）：3.713w/m.k，隔熱層2.508w/m.k；
（3）低導熱30抗剝落磚：體積密度：≤2.2g/cm3，導熱系數（700℃）：1.433w/m.k；
（4）低導熱50抗剝落磚：體積密度：≤2.4g/cm3，導熱系數（700℃）：1.58w/m.k；
（5）窯體散熱損失：82.31～84.38kJ/kg-cl。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
本技術關鍵耐火材料鎂鐵鋁尖晶石磚獲得2項國家發明專利，于2012年11月獲得山東省科技進步二等獎并列入國家重點新產品，于2016年10月19日通過中國建筑材料聯合會科技成果鑒定。目前，本技術已在國內中國建筑材料集團有限公司、華潤水泥控股有限公司、唐山冀東水泥股份有限公司、吉林亞泰集團、山東重山集團魯中水泥有限公司、山東山鋁環境新材料有限公司等水泥企業多條水泥窯生產線上應用，整體運行效果優于國內現有水平，產業化前景十分廣闊。
七、典型應用案例
典型用戶：中國建筑材料集團有限公司、唐山冀東水泥股份有限公司、吉林亞泰集團、山東重山集團魯中水泥有限公司等水泥企業
典型案例1
案例名稱：淄博魯中水泥有限公司水泥用窯新型耐火材料綠色節能技術應用
技術提供單位：淄博市魯中耐火材料有限公司
用戶生產規模：5000t/d熟料生產線；應用條件：水泥窯正常大修期內；主要應用內容：按本技術更換原有回轉窯耐火材料；主要設備為：Φ4.8m×72m水泥窯。節能技改投資額：本技術為替代原有耐火材料，仍屬用戶正常大修期項目，未形成新的投資；工期：20天（與原用材料工期、施工方案相同）。應用本技術配置方案后，比使用原配置方案每年可節能2137.8噸標煤，可減少CO2排放約5643.8噸，減少SO2排放約160噸及減少NOX排放約80噸。年節能經濟效益為154萬元。投資回收期：0（未新增投資）。
典型案例2
案例名稱：冀東啟新水泥有限公司水泥窯用新型耐火材料綠色節能技術應用
技術提供單位：淄博市魯中耐火材料有限公司
用戶生產規模：5000t/d熟料生產線；應用條件：水泥窯正常大修期內；主要應用內容：按本技術更換原有回轉窯耐火材料；主要設備為：φ4.8m×72m水泥窯。節能技改投資額：本技術為替代原有耐火材料，仍屬用戶正常大修期項目，未形成新的投資；工期：20天（與原用材料工期、施工方案相同）。應用本技術配置方案后，比使用原配置方案每年可節能2253.6tce（標煤），可減少CO2排放約5949.5噸，減少SO2排放約169噸及減少NOx排放84.5噸。年節能經濟效益為163萬元。投資回收期：0（未新增投資）。
八、推廣前景及節能減排潛力（另附節能潛力計算過程）
目前，我國大型干法水泥回轉窯的數量已近1800余條，其熱量損失主要是窯體外表面的散熱損失。我公司提出的水泥窯用新型耐火材料綠色節能技術就是在保證材料整體使用性能的前提下，最大限度地發揮材料特性，實現最佳配置，進一步推動回轉窯窯襯材料的節能環保，預計可在1000余條回轉窯生產線上推廣，可推廣比例大于60%，保守估計至2020年在800條線上推廣應用。本技術基于替代原有耐火材料，成本沒有增加，按原生產檢修計劃實施即可，且使用壽命比原有材料有所增加，不需新增投資。使用本技術新型耐火材料后，可年節約標準煤171.02萬噸，一年可減少CO2排放451.5萬噸、SO2排放12.8萬噸、NOX排放6.4萬噸。
附、節能潛力計算過程
一、典型應用案例節能減排潛力測算
典型案例1
案例名稱：淄博魯中水泥有限公司水泥用窯新型耐火材料綠色
（1）節能量測算
根據測定結果，魯中水泥回轉窯窯體散熱損失84.38 kJ/kg-cl，與國內其他單位窯體散熱損失平均值122.29kJ/kg-cl相比，該方案減少窯體散熱損失37.91kJ/kg-cl。
根據我國慣用的標煤熱工測算標準29271kJ/kg折算，每公斤熟料可節省0.001295kg標準煤，熟料產量按5500t/d，可節約標準煤7.126t/d。按一年生產300天計算，可節約標準煤2137.8噸。
按每節約1kg標準煤可減排2.64kgCO2，減排0.075kgSO2，減排0.0375kgNOX來計算，可減少CO2排放約5643.8噸，減少SO2排放約160噸及減少NOX排放約80噸。
（2）節能效益測算
一年可節約標準煤2137.8噸，折算為實物煤（按5800 kCal/kg）可節約2578.18噸。按當前實物煤價格600元/噸計算，一年可節約成本154.69萬元。
典型案例2
案例名稱：冀東啟新水泥有限公司水泥用窯新型耐火材料綠色節能技術應用
（1）節能量測算
根據測定結果，冀東啟新水泥有限公司回轉窯窯體散熱損失82.31kJ/kg-cl，與國內其他單位窯體散熱損失平均值122.29kJ/kg-cl相比，該方案減少窯體散熱損失39.98kJ/kg-cl。
根據我國慣用的標煤熱工測算標準29271kJ/kg折算，每公斤熟料可節省0.001366kg標準煤，熟料產量按5500t/d，可節約標準煤7.512t/d。按一年生產300天計算，可節約標準煤2253.6噸。
按每節約1kg標準煤可減排2.64kgCO2，減排0.075kg SO2，減排0.0375kgNOX來計算，可減少CO2排放約5949.5噸，減少SO2排放約169噸及減少NOX排放84.5噸。
（2）節能效益測算
一年可節約標準煤2253.6噸，折算為實物煤（按5800 kCal/kg）可節約2719.86噸。按當前實物煤價格600元/噸計算，一年可節約成本163.19萬元。
二、推廣前景及節能減排潛力測算
以一條5000t/d水泥熟料生產線為核算基準，按窯體散熱損失減少37.91kJ/kg-cl，每年生產300天，日產熟料5500噸計算，全年可節約標準煤2137.8噸，若有800條水泥線得以應用，可節約標準煤171.02萬噸。
按每節約1kg標準煤可減排2.64kgCO2，減排0.075kg SO2，減排0.0375kgNOX來計算，可減少CO2排放約5643.8噸，減少SO2排放約160噸及減少NOx排放約80噸。若有800條水泥線得以應用，一年可減少CO2排放451.5萬噸、SO2排放12.8萬噸、NOX排放6.4萬噸。
標簽： 耐火材料
