實現“碳達峰、碳中和”，是黨中央、國務院作出的重大戰略決策，是推動實現高質量發展的內在要求。高耗能行業是國民經濟的重要組成部分，也是推動“雙碳”工作的重點難點行業，在此背景和行業特點下，耐火材料企業和水泥企業在新產品研發、工藝的升級改造方面都在積極發力，也開發出了一系列節能降耗的新產品。那么，在水泥窯用新型耐火材料的研發、生產和使用上，水泥企業和耐火材料企業應該怎么應對，結合模塊化節能窯襯技術在洛陽中聯的應用情況，談一下個人看法。

一、水泥窯用耐火材料的歷史

水泥窯用耐火材料的發展史就是隨著水泥生產工藝的不斷進步而在創新中持續自我提升、自我革命的發展史，也是水泥和耐火材料互相成就的發展史。

傳統水泥回轉窯用耐火材料品種比較單一，最早全窯采用Al2O3含量30%~40%的粘土磚。自二十世紀三十年代以后，為了提高窯襯壽命，在燒成帶開始配用Al2O3≥50%的高鋁磚。隨著窯爐規模逐漸增大和熟料產量、質量的不斷提高，燒成帶用高鋁磚的使用壽命不能滿足要求，1936年在瑞士試用了鎂鋁磚，1938年在意大利首先使用了鎂鉻磚，預熱帶用粘土磚、分解帶熱端及冷卻帶采用高鋁磚、燒成帶采用鎂鉻磚，這種配套方案基本滿足了傳統水泥窯的使用需求。

八十年代初，我國開始引進國外大型預分解水泥生產成套裝備，隨著水泥回轉窯向大型化預分解窯的方向發展，傳統的普通鎂鉻磚已不能適應，直接結合鎂鉻磚應運而生。在八十年代研制成功的適用于水泥回轉窯過渡帶的鎂鋁尖晶石磚，解決了過渡帶窯襯壽命低于燒成帶內襯壽命的一大難題，使其燒成帶和過渡帶的使用壽命相匹配。實現了我國大型預分解水泥窯配套用耐火材料國產化。

二、水泥窯用耐火材料面對的挑戰及新產品的探索應用

我國水泥工業發展迅速，從1985年起年產量及消費量均穩居世界第一，2020年全國累計生產水泥23.77億噸。但是，我國水泥行業業面臨的形勢也很嚴峻，一是熟料產能過剩，水泥企業的運轉率低，2020年，全國11省市產量絕對量同比出現下滑，二是國家對“兩高”企業管控越來越嚴格，2021年11月15日國家發展改革委等5部門印發《高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》通知，明確要求，水泥熟料單位產品綜合能耗基準水平是117Kg標準煤，標桿水平為100Kg標準煤。依據能效標桿水平和基準水平，限期分批（一般不超過3年）實施改造升級和淘汰，對于不能按期改造完畢的項目進行淘汰。產能嚴重過剩和“雙碳”背景下出臺的一系列的管控政策對水泥窯用耐火材料提出了三個挑戰：

1.在國家“雙碳”背景下，對耐火材料的保溫、節能、環保功能提出了更高要求；

2.產能嚴重過剩，因市場需求疲軟導致水泥窯開停頻繁，對窯用耐火材料的穩定性及使用壽命是一個嚴峻的考驗；

3.水泥企業積極開展智能化改造，耐火材料企業怎么從產品的施工及生產運行檢測方面提高綜合服務能力以滿足用戶智能化升級的需要；

面對新的發展形勢，為積極貫徹落實國家節能降碳及創新發展的理念，中國建筑材料聯合會提出了水泥工業應大力發展“第二代新型干法水泥技術”，耐火材料作為水泥燒成過程中不可或缺的內襯材料，是第二代新型干法水泥技術重要的支撐條件。為滿足第二代干法水泥技術的要求，耐火材料應具有節能降耗、綠色環保、長壽高效、安全穩定等多種功能。各耐火材料研究單位和耐火材料生產廠家做了大量研發推廣工作，研發了不同種類的效果穩定、壽命長、低導熱復合磚，開發出了各類新型耐火材料產品。在進一步提高耐火材料節能效果和適應頻繁協同停窯方面取得了較好效果。

洛陽中聯水泥有限公司通過與河南中聯節能工程有限公司、河南瑞泰耐火材料科技有限公司、武漢科技大學及鄭州大學聯合攻關，研制試用了模塊化節能窯襯，該技術是輕量化耐火磚、功能型托板、陶瓷保溫材料和納米絕熱材料的集合體，具有安全穩定的復合結構，實現了水泥回轉窯窯襯的整體模塊化施工，與傳統窯襯結構相比，整體重量更輕，絕熱性能更好，高溫負荷條件下的結構穩定性更強；與傳統的施工方式相比，投入人員數量更少，周期更短，效率更高，安全性更有保障。

模塊化節能窯襯于2018年開始在洛陽中聯試用，經過三年多的試用，產生了較好的節能效果，

1.模塊化節能窯襯比原來使用鎂鐵尖晶石+硅莫磚，窯襯總重量減輕122 t，減輕比例為：18.7%。

洛陽中聯ф4.8x72m回轉窯輕量模塊化節能窯襯配置方案

2.使用輕量模塊化節能技術燒成帶筒體溫度平180--250℃，溫度下降90-110℃左右，窯皮溫度比較均勻穩定；過渡帶筒體溫度平均230--260℃，溫度下降100-130℃左右。

窯筒體溫度對比表

3、使用輕量模塊化節能窯襯后回轉窯主電機電流下降222--250A，噸熟料綜合電耗降低1.5KWh左右。

4.使用輕量模塊化節能技術噸熟料標煤耗降低1.5到2.5kg。

5.噸熟料減少氮氧化物排放0.0738kg，年減少氮氧化物排放133t；噸熟料減少二氧化碳排放14.514kg，年減少二氧化碳排放26125t。

通過試用，在滿足節能降耗要求的同時，預熱帶、過渡帶等部位穩定性和壽命都較傳統耐火材料有明顯優勢，在燒成帶的使用上，由于模塊化節能窯襯與傳統的低導熱磚相比導熱率更低，不同種類材料在使用過程中共同承受熱負荷和荷載，導致在使用的過程中會出現停窯后磚縫過大的現象，對于此類情況，要從點火升溫和停窯冷卻的的過程加以控制，必須更加注重設計好升溫曲線，嚴格遵守慢升溫不回頭的升溫規定，停窯冷卻過程中，盡量晚開窯門，自然降溫，避免降溫過程中因為各種材料的導熱系數、收縮量不同而造成耐火材料的自我損傷。

面對耐火材料日新月異的創新發展，尤其是新型耐火材料的不斷面世，作為水泥企業，在耐火材料的管理使用上要從三個方面加大力度：

一是要有統一的耐火材料管理理念，更加注重新型耐火性材料的性能和使用條件，將耐火材料的使用管理作為水泥窯工藝管理的重要環節，回轉窯產質量的管理和耐火材料的使用要一體化管理，避免造成耐火材料的非正常損壞，

二是使用的原燃材料要保持穩定，盡量控制有害成分，防止結皮、副窯皮的產生；

三是處理危廢垃圾的生產線要與耐火材料生產廠家及時溝通，在耐火材料的配置方案上及時調整。

同時，耐火材料生產廠家也要加強技術攻關，通過結構優化，形成科學溫度梯度，將不同種類材料限定在其許用溫度和強度范圍內，在高溫高負荷的使用條件下，各種材料能夠發揮所長，絕熱材料能夠得到更好的保護，整體性能更加安全穩定。

總之，對于新型耐火材料的使用，水泥生產企業和耐火材料研發生產企業要同心同力，只有這樣，新產品、新技術才能順利使用，效果才能充分發揮。

三、窯用耐火材料的發展趨勢

隨著中國工業的高質量發展與國家十四五規劃實施方案的落地，耐火材料工業必然為迎合工業發展需求而不斷的創新；同時，國家對碳達峰、碳中和的高度重視，對“兩高”企業的嚴格管控，下游企業節能降耗、智能制造的改革，必將使優質、節能、低碳、長壽、高效等新型耐火材料的需求不斷的增加，也迫使耐火材料企業不斷向高端產品及高精尖工藝的方向研究發展，所以耐火材料企業需要不斷提高企業的綜合實力，更重要的是提高研發創新能力，持續不斷的開發低耗能、高壽命的新型耐火材料產品，提高綜合服務能力以滿足新工業時代下水泥用戶的需求。

不僅僅是耐火材料需要持續不斷的開發，在“雙碳”目標下，水泥行業新一輪節能降耗的浪潮正席卷而來。

為應對未來嚴峻節能形式，不少水泥企業已經開始積極行動，探索節能降碳技術研發與應用，布局光伏等新能源領域，但依然面臨眾多未知困難。為此，中國水泥網將于2021年12月21-22日，在安徽蕪湖海螺大酒店舉辦以“節能降碳 創新增效 綠色升級”為主題的“第九屆中國水泥節能環保技術交流大會暨水泥‘雙碳’大會”。誠邀政府主管領導、行業技術專家、科研單位、水泥生產企業和供應商等，共同探討水泥行業節能減排新途徑，加速實現綠色高質量發展。