近年來，為推動水泥行業轉型升級、降本增效，加快供給側結構性改革，水泥企業主動采用新技術、新裝備、新經驗，補齊發展短板、培育壯大新動能。

　　淄博山水水泥有限公司日產5000噸熟料生產線，自投產以來由于原材料中有害成分含量偏高和工藝系統的局限，原先使用的抗結皮澆注料效果并不理想，生產過程中一直存在預熱器系統結皮較為嚴重的問題。燒成系統連續運轉2個月后五級筒結皮厚度能達到20cm左右，因下料管結皮造成預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熱器結皮多的難題。

　　結皮產生的主要原因是原燃材料中的揮發性的有害成分，隨溫度升高揮發物富集循環，產生的氯化堿(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壁、最低兩級預熱器錐體和下料管內壁上形成了結皮，大量的結皮附著勢必影響系統通風，影響窯系統況，嚴重時結皮脫落堵住錐體及下料管部位，影響回轉窯的正常運轉，給企業帶來經濟損失和安全隱患。

　　針對預熱器下料管系統結皮嚴重的問題，2018年底淄博山水水泥有限公司開始嘗試采用新型抗結皮耐火材料，希望可以解決預熱器下料管結皮多、易造成卡堵、清理難度大的問題。在試用過的新型抗結皮耐火材料中，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℃的溫度下反應形成微晶化氮化硅多相復合特種耐磨材料，不與其他物料產生結晶，所以防結皮效果很好，微晶高溫耐磨材料具有以下優點：

　　1、質量輕：微晶材料的密度只有2.7-3.0g/cm3，與耐火材料密度相當。

　　2、耐高溫：微晶材料的長時間耐高溫溫度是1200℃，短時間耐高溫可達到1300℃，隨著溫度的升高，性能有所下降。

　　3、熱穩定性好：微晶新材耐急冷急熱性實驗在750℃水冷條件下>10次不破壞，實際應用溫度是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雜環境下使用。

　　6、優良的抗結皮性能：由于微晶材料特殊的物理性且表面光滑，能使物料不與其發生反應，也不會粘結在內襯材料上，非常適合水泥行業煙室、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、施工簡便。

　　二、NJS950型納米隔熱板

　　4～5級下料管使用微晶高溫耐磨材料同時，采用新型的NJS950型納米隔熱材料為背襯隔熱層，彌補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，添加了獨特的反紅外輻射材料，采取特殊的工藝生產出來的納米級微孔隔熱材料，相比較于傳統陶瓷纖維和微孔硅酸鈣板這類微米級氣孔隔熱材料，納米隔熱材料的氣孔在20納米左右，導致其導熱系數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隔熱材料要好4倍，詳細隔熱性能對比見下表-1。

　　隔熱材料主要性能指標對比 表-1

 

　　三、實施和效果

　　拆除4～5級舊下料管，重新制作直徑D950mm鐵質外筒，內部安裝內徑為Φ700mm微晶高溫耐磨筒，在外筒內壁上焊接V80扒釘，然后在內壁的錨固件之間鑲貼30mm的NJS950型納米隔熱板，填充澆注料，在合適部位預留清灰孔。施工中要求上下的每節微晶高溫耐磨筒必須卡入自身的端頭卡槽內，接縫處無爬臺現象;確保納米隔熱板鑲貼嚴密、澆注料厚度均勻。4～5級下料管總長度為48m，總的使用面積為143m2，詳細施工見下圖-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，在正常生產運行中，用專門的紅外線成像測溫儀器，對更換的部位進行測溫，溫度改善效果詳細見下表-2。

　　4～5級下料管外殼溫度對比表 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溫效果對比圖：

　　圖-3：4～5級下料管紅外線成像測試外殼溫度

　　由上表和圖片可以看出，原來外殼溫度平均為187℃，現在平均為93.2℃，下降了93.8℃，由此可以節省大量的燃料費用。

　　四、結皮觀察

　　4～5下料管更換微晶高溫耐磨材料，運行半年后觀察下料管內部時，幾乎沒有看到結皮現象。這就大大減少了人工的清理頻次，降低職工勞動強度，減少清理時高溫燙傷的風險，詳細圖片見下圖-4。

　　圖-4：下料管內壁結皮觀察

　　五、經濟效益

　　1、增產效益

　　減少下料管結皮造成卡堵停窯事故，具有增產效益。因堵塞事故造成停窯，按照每次處理時間平均在兩小時左右，歷年因下料管卡堵造成停窯平均為2次，熟料臺時產量250t/h，熟料價格為400元/噸，每年因下料管卡賭造成損失計算為40萬元。

　　2、節省清理費用

　　外協施工隊伍清理下料管結皮費用為860元/米，4～5級下料管總長度共計48m，按照每年清理一次計算，每年節約結皮清理費用為4.13萬元。

　　3、節省耐火材料

　　原下料管結皮較多，日常中須用高壓水槍進行清理，對澆注料損傷嚴重，按照每兩年對澆注料更換一次計算，節約耐火材料費用13萬元，施工費用4.6萬元，每次費用合計17.6萬元，折合為每年節省8.8萬元。

　　4、節能降耗效益

　　由于采用了優異的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，按每年實際運行200d，原煤價格770元/t，收到基低位發熱量按24697 kJ/kg計算，每年可節省燃料成本約為15.42萬元。

　　上述的四項總計，技改后每年產生的經濟效益為68.35萬元;燒成系統下料管總長度48m，使用面積為143m2，材料費用和施工費總投資合計77.32萬元，投資回報期為14個月，增產和節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