新型干法水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術

胡祝捷

（成都建筑材料工業(yè)設計研究院有限公司 610051）

新型干法水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術

胡祝捷

（成都建筑材料工業(yè)設計研究院有限公司 610051）

新型干法水泥生產(chǎn)工藝代表了我國水泥工業(yè)的發(fā)展方向，應國家建材工業(yè)規(guī)劃要求大，筆者基于多年的實踐經(jīng)驗，淺析了新型干法水泥生產(chǎn)中的高固氣比懸浮預熱分解技術、輥壓機粉磨節(jié)能工藝技術和新型蓖式冷卻機技術。

新型干法；高固氣比懸浮預熱分解；輥壓機粉磨節(jié)能技術；新型蓖式冷卻機技術

水泥是國民經(jīng)濟的基礎原材料，與經(jīng)濟建設密切相關。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的快速推進，在全面建設小康社會的關鍵發(fā)展階段，作為基礎性原材料行業(yè)，水泥工業(yè)與國民經(jīng)濟關聯(lián)度比較高，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程使得基礎設施建設步伐加快，城鄉(xiāng)居民住房水平升級也不斷崔進水泥工業(yè)的快速發(fā)展。但是，水泥工業(yè)是資源和能源消耗高、環(huán)境污染比較嚴重的產(chǎn)業(yè)，必須堅持循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展，走新型工業(yè)化發(fā)展道路，厲行資源節(jié)約，保護生態(tài)環(huán)境，是水泥工業(yè)發(fā)展的必然選擇，為此，討論新型干法水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術具有很重要的現(xiàn)實意義。

1 高固氣比懸浮預熱分解技術

1.1 技術特點

高固氣比懸浮預熱分解技術的工藝布置形式為氣路平分并聯(lián)、料路交叉串聯(lián)。交叉串聯(lián)的分布方式使物料進入預熱器后，經(jīng)過兩級預熱器預熱，增加物料與氣流間的換熱效率，提高換熱效率，降低熱耗。同時能大幅度提高旋風筒中物料流量，增加旋風預熱器的固氣比，降低水泥熟料生產(chǎn)的實際，使其熱耗趨向于理論熱耗。此系統(tǒng)還配置穩(wěn)定，物料經(jīng)過低阻力懸浮預熱器以及外循環(huán)裝置后通過增大預熱器和分解爐內固氣比，不僅提高預熱器熱效率，同時增加系統(tǒng)熱穩(wěn)定性，降低了預熱器廢氣溫度，減少因為廢棄帶走的能源消耗。

1.2 熱力型 NOx的減排技術

在新型干法水泥生產(chǎn)過程中，生料經(jīng)預熱后進入分解爐內發(fā)生分解反應，然后從窯尾進入回轉窯中，在回轉窯內完成燒成過程，最終形成熟料并從窯頭卸入冷卻機。由于煤粉在回轉窯窯頭及分解爐燃燒，故在回轉窯與分解爐處是氮硫化合物的主要產(chǎn)生處。高固氣比懸浮預熱分解技術通過外循環(huán)系統(tǒng)通過降低窯頭用煤量使得用煤量大大降低，同時通過窯內高溫區(qū)的空氣量減少使得窯頭噴煤管高溫火焰處的氣相溫度大幅度降低，窯頭噴煤管高溫火焰區(qū)的熱力型氮氧化物大幅下降。高固氣比懸浮預熱分解采用的外循環(huán)方式一方面增加固氣比，提高了分解爐生料的循環(huán)率，有效降低了分解爐燃燒溫度和分解溫度，有助于提高分解爐的熱穩(wěn)定性，不僅可以避免分解爐內煤粉燃燒局部高溫的出現(xiàn)，改善了窯內煅燒溫度場分布，使CaCO3的入窯分解率幾乎接近 100%，且可以防止有害廢棄氮硫化合物的產(chǎn)生。

1.3 燃料型氮氧化物的減排技術

水泥生產(chǎn)工藝中，燃料型氮氧化物主要是在分解爐處產(chǎn)生，外循環(huán)式分解爐低溫環(huán)境有效降低了煤粉的燃燒速率降低，延長煤粉的燃盡時間，使已生成的氮氧化物得到充分還原，大大降低了氮氧化物含量。外循環(huán)式分解爐低溫環(huán)境可以使煤粉中的氮氧化物在煤熱解過程中得以保留，由于煤粉燃燒初期的氮氧化物主要來源于揮發(fā)氮，控制了煤粉燃燒初期氮氧化物的生成。高固氣比懸浮預熱分解系統(tǒng)中超過70%的燃煤粉在外循環(huán)式的分解爐內燃燒，由于分解爐內的低溫環(huán)境，使得煤中的氮難以完全釋放，且該環(huán)境中形成的氮氧化物主要為低價的還原環(huán)境，通過生料中鐵鋁氧化物對還原氮氧化物有一定的催化作用，從而提高了煤粉燃燒過程中所生成的氮氧化物的還原率，減少了氮氧化物的排放量。

2 輥壓機粉磨節(jié)能工藝技術

2.1 基本概述

輥壓機預粉磨系統(tǒng)是分為預粉磨系統(tǒng)(或稱循環(huán)預粉磨系統(tǒng))、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、混合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)等。其中最典型的是循環(huán)預粉磨系統(tǒng)和聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，其他系統(tǒng)均由此演變而來。輥壓機屬于料床預粉磨系統(tǒng)，是料床擠壓粉磨的主導，主要由兩個速度相同、相向轉動的固定輥和活動輥組成。物料通過輥壓機上部進入雙輥間隙，物料基本上只受壓力，而純粹的壓力所產(chǎn)生的應變相當于剪力所產(chǎn)生的應變的5倍，在50～3000MPa的壓力作用下，受壓物料變成密實且充滿裂縫的扁平狀，稱料餅，料餅機械強度很低，含有大量的細粉，和微裂紋，容易破碎，易磨性改善明顯，便于后續(xù)球磨機系統(tǒng)的粉磨，大大降低了整個粉磨系統(tǒng)的單位電耗。輥壓機大幅度節(jié)能同時更好的保持水泥的原有特性。

2.2 循環(huán)預粉磨系統(tǒng)

在循環(huán)預粉磨系統(tǒng)中，物料先經(jīng)輥壓機粉碎，然后進入球磨機。為提高粉磨效率，產(chǎn)出的料片至少要部分返回輥壓機再次粉磨，一般循環(huán)系數(shù)不超過2，個別達到3.5。經(jīng)過輥壓機擠壓后的物料分為兩部分:擠壓效果較好的中間料餅部分入球磨，擠壓效果較差的邊料部分回輥壓機再擠壓，具有一定的增產(chǎn)節(jié)能效果。實踐表明，輥壓機負擔的粉磨任務小，單位吸收功率約4～7kwh/t，一般增產(chǎn)60%左右，節(jié)電＜15%左右。

2.3 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

聯(lián)合粉磨系統(tǒng)將輥壓機的節(jié)能優(yōu)勢發(fā)揮到最大，通過打散分選設備與輥壓機組成的粗料循環(huán)閉路系統(tǒng)，物料先經(jīng)輥壓機擠壓成料餅，經(jīng)過分選，粗料部分循環(huán)至輥壓機再擠壓，細粉部分進入后續(xù)球磨，這種工藝最大程度的體現(xiàn)了系統(tǒng)各設備的分工明確和優(yōu)勢互補。輥壓機的料床粉磨原理使物料擠壓的粒度控制到最佳化，粒度均勻，為后續(xù)磨機的粉磨提供了適宜的粒度分布，非常適合作為磨機的喂料，后續(xù)球磨配球球徑可小，可用單倉磨;打散分選設備既控制細粉達到入磨粒度的均勻，其粗顆粒則返回擠壓促進了輥壓機運行的穩(wěn)定。

2.4 混合粉磨系統(tǒng)

在混合粉磨系統(tǒng)中，物料由輥壓機粉碎，后由球磨機粉磨，通過選粉機把一部分粗粉循環(huán)反饋到輥壓機中進行再循環(huán)，增強了預粉磨的作用，細粉為成品，適當粗粉回輥壓機可使機內料床更密實，使輥壓機承擔了更多的任務，節(jié)能效果更好，約增產(chǎn)40%，節(jié)電30%。

2.5 半終粉磨系統(tǒng)

半終粉磨系統(tǒng)是將打散分級機的半成品與后續(xù)球磨機的出磨物料一同送入選粉機分選，一部分產(chǎn)品直接由輥壓機和選粉機直接產(chǎn)生。該系統(tǒng)由高壓輥壓機與選粉機形成回路，產(chǎn)出的料片在進入選粉機前先經(jīng)打散機，與出磨物料混合后由選粉機進行分選，粗粉回磨機和輥壓機，細粉直接成為系統(tǒng)的成品。在此流程中，預粉磨機可以充分發(fā)揮作用，并可使球磨機一倉的平均球徑減小。

3 新型蓖式冷卻機技術

現(xiàn)在蓖冷機運動部件主要采用液壓傳動方式驅動，運行更穩(wěn)定，承載能力大，液壓站位于離蓖冷機較遠的地方，操作上只須由液壓管道將高壓油引人油缸，從而節(jié)省了空間，便于檢修。低轉速輥式破碎機能力較大，轉速很低，耐磨性好能耗低，實踐表明，輥式熟料破碎機配合蓖冷機使用可使熟料破碎所需要電耗比使用錘式破碎機節(jié)省 50%。其次，通過調整輥間距來調整出破碎機熟料粒度分布均勻、粒度集中;再次，輥式破碎機輥子表面有凹凸不平的輥齒對直徑，破碎過程中，大塊熟料被輥齒一層一層剝掉，對于比較大的熟料塊破碎效果良好。每一個輥齒都被設計成同一規(guī)格，可以任意互換，從而也大大提高了輥齒的使用壽命。通過提高蓖冷機熱交換效率來減少冷卻風量，既保證了熱回收效率，又降低了冷卻風機能耗。

4 結語

總之，水泥生產(chǎn)資源消耗量大，對環(huán)境的影響嚴重，涉及到的節(jié)能減排技術除了上述三種，還有助磨劑應用、工業(yè)廢棄物再造資源利用、低溫余熱發(fā)電等技術，在國家鼓勵新型干法水泥技術推廣和實施裝備國產(chǎn)化的政策環(huán)境下，不僅要大力發(fā)展新型干法水泥技術，還需要在節(jié)能減排上有所改進和創(chuàng)新，優(yōu)化干法水泥生產(chǎn)技術。

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1007-6344（2016）10-0003-01