近年來，為推動(dòng)水泥行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、降本增效，加快供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，水泥企業(yè)主動(dòng)采用新技術(shù)、新裝備、新經(jīng)驗(yàn)，補(bǔ)齊發(fā)展短板、培育壯大新動(dòng)能。
淄博山水水泥有限公司日產(chǎn)5000噸熟料生產(chǎn)線，自投產(chǎn)以來由于原材料中有害成分含量偏高和工藝系統(tǒng)的局限，原先使用的抗結(jié)皮澆注料效果并不理想，生產(chǎn)過程中一直存在預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮較為嚴(yán)重的問題。燒成系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2個(gè)月后五級(jí)筒結(jié)皮厚度能達(dá)到20cm左右，因下料管結(jié)皮造成預(yù)熱器下料管堵塞的工藝事故較多，雖然后來通過增加空氣炮定點(diǎn)噴吹和人工清理稍有改善，但由于石灰石整體有害成分偏高，無法從根本上解決預(yù)熱器結(jié)皮多的難題。
結(jié)皮產(chǎn)生的主要原因是原燃材料中的揮發(fā)性的有害成分，隨溫度升高揮發(fā)物富集循環(huán)，產(chǎn)生的氯化堿(RCl)和硫酸堿(R2SO4)等低共熔化合物，包裹部分生料附著在煙室內(nèi)壁、最低兩級(jí)預(yù)熱器錐體和下料管內(nèi)壁上形成了結(jié)皮，大量的結(jié)皮附著勢(shì)必影響系統(tǒng)通風(fēng)，影響窯系統(tǒng)況，嚴(yán)重時(shí)結(jié)皮脫落堵住錐體及下料管部位，影響回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。
針對(duì)預(yù)熱器下料管系統(tǒng)結(jié)皮嚴(yán)重的問題，2018年底淄博山水水泥有限公司開始嘗試采用新型抗結(jié)皮耐火材料，希望可以解決預(yù)熱器下料管結(jié)皮多、易造成卡堵、清理難度大的問題。在試用過的新型抗結(jié)皮耐火材料中，效果最為突出的是微晶筒、澆注料和納米隔熱板的技改方案。
一、微晶高溫耐磨材料
微晶高溫耐磨材料經(jīng)注漿或壓制成型工藝制成胚體后，采用一次燒成工藝制成，在1400?1500℃的溫度下反應(yīng)形成微晶化氮化硅多相復(fù)合特種耐磨材料，不與其他物料產(chǎn)生結(jié)晶，所以防結(jié)皮效果很好，微晶高溫耐磨材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、質(zhì)量輕：微晶材料的密度只有2.7-3.0g/cm3，與耐火材料密度相當(dāng)。
2、耐高溫：微晶材料的長(zhǎng)時(shí)間耐高溫溫度是1200℃，短時(shí)間耐高溫可達(dá)到1300℃，隨著溫度的升高，性能有所下降。
3、熱穩(wěn)定性好：微晶新材耐急冷急熱性實(shí)驗(yàn)在750℃水冷條件下>10次不破壞，實(shí)際應(yīng)用溫度是1200℃至100℃度交互作用不破壞。
4、高耐磨：微晶新材具有優(yōu)異的耐磨性能， 磨耗量為0.03 g/cm2，耐磨性是鑄石(0.09g/cm2)的3倍。
5、耐酸堿：微晶新材即耐酸又耐堿，特別是在高溫下也能在酸堿交替的復(fù)雜環(huán)境下使用。
6、優(yōu)良的抗結(jié)皮性能：由于微晶材料特殊的物理性且表面光滑，能使物料不與其發(fā)生反應(yīng)，也不會(huì)粘結(jié)在內(nèi)襯材料上，非常適合水泥行業(yè)煙室、下料管等高溫、酸堿度及溫度變化頻繁的部位，而且制作、安裝、施工簡(jiǎn)便。
二、NJS950型納米隔熱板
4～5級(jí)下料管使用微晶高溫耐磨材料同時(shí)，采用新型的NJS950型納米隔熱材料為背襯隔熱層，彌補(bǔ)了微晶材料和耐火澆注料的隔熱性能不足的問題。NJS950型納米隔熱材料是采用納米技術(shù)，添加了獨(dú)特的反紅外輻射材料，采取特殊的工藝生產(chǎn)出來的納米級(jí)微孔隔熱材料，相比較于傳統(tǒng)陶瓷纖維和微孔硅酸鈣板這類微米級(jí)氣孔隔熱材料，納米隔熱材料的氣孔在20納米左右，導(dǎo)致其導(dǎo)熱系數(shù)成為迄今為止最低的隔熱材料，同樣溫度下的隔熱性能比傳統(tǒng)隔熱材料要好4倍，詳細(xì)隔熱性能對(duì)比見下表-1。
隔熱材料主要性能指標(biāo)對(duì)比 表-1
三、實(shí)施和效果
拆除4～5級(jí)舊下料管，重新制作直徑D950mm鐵質(zhì)外筒，內(nèi)部安裝內(nèi)徑為Φ700mm微晶高溫耐磨筒，在外筒內(nèi)壁上焊接V80扒釘，然后在內(nèi)壁的錨固件之間鑲貼30mm的NJS950型納米隔熱板，填充澆注料，在合適部位預(yù)留清灰孔。施工中要求上下的每節(jié)微晶高溫耐磨筒必須卡入自身的端頭卡槽內(nèi)，接縫處無爬臺(tái)現(xiàn)象;確保納米隔熱板鑲貼嚴(yán)密、澆注料厚度均勻。4～5級(jí)下料管總長(zhǎng)度為48m，總的使用面積為143m2，詳細(xì)施工見下圖-1和圖-2。
圖-1：納米隔熱板下料管施工圖片
圖-2：微晶耐磨高溫材料下料管施工圖片
新型的4～5下料管投入使用后，在正常生產(chǎn)運(yùn)行中，用專門的紅外線成像測(cè)溫儀器，對(duì)更換的部位進(jìn)行測(cè)溫，溫度改善效果詳細(xì)見下表-2。
4～5級(jí)下料管外殼溫度對(duì)比表 表-2
為直觀形像地觀察下料管外殼溫度情況，下面為紅外線成像測(cè)溫效果對(duì)比圖：
圖-3：4～5級(jí)下料管紅外線成像測(cè)試外殼溫度
由上表和圖片可以看出，原來外殼溫度平均為187℃，現(xiàn)在平均為93.2℃，下降了93.8℃，由此可以節(jié)省大量的燃料費(fèi)用。
四、結(jié)皮觀察
4～5下料管更換微晶高溫耐磨材料，運(yùn)行半年后觀察下料管內(nèi)部時(shí)，幾乎沒有看到結(jié)皮現(xiàn)象。這就大大減少了人工的清理頻次，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少清理時(shí)高溫燙傷的風(fēng)險(xiǎn)，詳細(xì)圖片見下圖-4。
圖-4：下料管內(nèi)壁結(jié)皮觀察
五、經(jīng)濟(jì)效益
1、增產(chǎn)效益
減少下料管結(jié)皮造成卡堵停窯事故，具有增產(chǎn)效益。因堵塞事故造成停窯，按照每次處理時(shí)間平均在兩小時(shí)左右，歷年因下料管卡堵造成停窯平均為2次，熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量250t/h，熟料價(jià)格為400元/噸，每年因下料管卡賭造成損失計(jì)算為40萬元。
2、節(jié)省清理費(fèi)用
外協(xié)施工隊(duì)伍清理下料管結(jié)皮費(fèi)用為860元/米，4～5級(jí)下料管總長(zhǎng)度共計(jì)48m，按照每年清理一次計(jì)算，每年節(jié)約結(jié)皮清理費(fèi)用為4.13萬元。
3、節(jié)省耐火材料
原下料管結(jié)皮較多，日常中須用高壓水槍進(jìn)行清理，對(duì)澆注料損傷嚴(yán)重，按照每?jī)赡陮?duì)澆注料更換一次計(jì)算，節(jié)約耐火材料費(fèi)用13萬元，施工費(fèi)用4.6萬元，每次費(fèi)用合計(jì)17.6萬元，折合為每年節(jié)省8.8萬元。
4、節(jié)能降耗效益
由于采用了優(yōu)異的NJS950型納米隔熱材料，使得下料管的外殼溫度下降了93.8℃，減少散熱損失1.03×106kJ/h，按每年實(shí)際運(yùn)行200d，原煤價(jià)格770元/t，收到基低位發(fā)熱量按24697 kJ/kg計(jì)算，每年可節(jié)省燃料成本約為15.42萬元。
上述的四項(xiàng)總計(jì)，技改后每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為68.35萬元;燒成系統(tǒng)下料管總長(zhǎng)度48m，使用面積為143m2，材料費(fèi)用和施工費(fèi)總投資合計(jì)77.32萬元，投資回報(bào)期為14個(gè)月，增產(chǎn)和節(jié)能降耗效益非常顯著。
本文作者：
孫帥、沈紅浩、王鵬 淄博山水水泥有限公司
劉禮龍 天津南極星隔熱材料有限公司