淺談新型干法水泥熟料生產(chǎn)過程節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用

李國慶

摘要：水泥是房屋建筑施工的主要的建筑材料，建筑行業(yè)是一個高耗能的行業(yè)。建筑施工中需要使用大量的水泥，由于水泥生產(chǎn)制作的時候回產(chǎn)生大量的二氧化碳，對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，在水泥生產(chǎn)制作中使用節(jié)能技術(shù)，可以達(dá)到節(jié)能降耗，減少環(huán)境污染和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。本文主要簡單闡述了新型干法水泥熟料生產(chǎn)加工工藝并結(jié)合具體的工廠進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：新型干法;水泥熟料生產(chǎn);節(jié)能減排技術(shù)

水泥工業(yè)的耗能和二氧化碳排放量占整個建筑行業(yè)的70%，隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的提出，水泥工業(yè)必須轉(zhuǎn)型升級，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)節(jié)能，實(shí)施節(jié)能減排措施。水泥工業(yè)的能源消耗主要是水泥熟料形成過程中產(chǎn)生大量的熱量以及生產(chǎn)過程中資源的利用率。

一、新型干法水泥生產(chǎn)線排放

（一）水泥在生產(chǎn)工藝過程

新型干法水泥生產(chǎn)工藝，從礦石開采、原料和燃料的破碎和粉磨、熟料的煅燒、到原材料的運(yùn)輸和儲存以及水泥產(chǎn)品的包裝出廠等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，均會產(chǎn)生粉塵。我國水泥廠煅燒水泥熟料的原料以煤為主，按煤質(zhì)的特性可分為：煙煤、無煙煤、褐煤。在煤粉燃燒過程中會產(chǎn)生超細(xì)顆粒物主要可分為兩類，即直接排出的一次超細(xì)顆粒物和以氣態(tài)形式排放到大氣中，通過復(fù)雜的大氣物理化學(xué)過程生成的二次超細(xì)顆粒物。一次超細(xì)顆粒物又可分為直接以固態(tài)或液態(tài)形式排出的一次超細(xì)顆粒物和在煙氣溫度狀態(tài)下以氣態(tài)或蒸汽形式排出，在煙囪的稀釋和冷卻過程中凝結(jié)成固態(tài)或液態(tài)的一次凝結(jié)超細(xì)顆粒物。

（二）新型干法水泥廠排放點(diǎn)的特征

新型干法水泥廠各個車間環(huán)節(jié)排放顆粒物的濃度會限值，并給出了典型成分的排放濃度限值、濕度及溫度范圍?？梢姡嗌a(chǎn)線顆粒物排放必須予以重視，當(dāng)然隨著水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)和除塵技術(shù)的進(jìn)步，顆粒物排放的具體總量還有待于進(jìn)一步實(shí)踐調(diào)研。

二、新型干法水泥熟料生產(chǎn)過程節(jié)能減排技術(shù)要點(diǎn)

（一）高能效低氮預(yù)熱預(yù)分解及先進(jìn)燒成技術(shù)研發(fā)攻關(guān)技術(shù)達(dá)標(biāo)要求

運(yùn)用先進(jìn)的高效能和低氮燃燒的理論，以計算機(jī)模型和數(shù)字化模擬的科學(xué)方法，指導(dǎo)研究水泥窯拓展功能、提高效率，不僅能生產(chǎn)高標(biāo)號水泥，而且在利用廢棄物替代燃料降低能耗和排放等方面全面提升資源能源利用效率，大幅度降低各種污染物排放。致力創(chuàng)新預(yù)熱器、分解爐、噴煤管、篦冷機(jī)的節(jié)能降耗技術(shù)，提升分解爐和第四代篦冷機(jī)的能耗技術(shù)與效率;研究開發(fā)新型耐火材料，提高窯體保溫效果，實(shí)現(xiàn)熟料燒成可比熱耗達(dá)到2680kJ/kg.cl，燒成系統(tǒng)電耗達(dá)到18kWh/t。致力開發(fā)更先進(jìn)的旋窯、預(yù)熱器、分解爐、燃燒器、冷卻機(jī)的功能與效能，進(jìn)一步提高懸浮預(yù)熱、預(yù)分解和高溫?zé)蛇^程的燃燒、傳熱效率，降低氮氧化物產(chǎn)生量，研究與攻破氮氧化物在窯體內(nèi)大部分先消化的功能。

（二）高效節(jié)能料床粉磨技術(shù)攻關(guān)達(dá)標(biāo)要求

在料床粉磨已顯現(xiàn)出更高的能效和產(chǎn)能效率基礎(chǔ)之上，通過料床擠壓粉碎的計算機(jī)仿真模型、高效料床破碎理論研究，提升水泥立磨終粉磨優(yōu)化技術(shù)和提升水泥輥壓機(jī)終粉磨優(yōu)化技術(shù)，進(jìn)一步提升無球化料床粉磨技術(shù)效能效率，開發(fā)與完善適用不同原料、燃料和熟料配比新型磨盤-磨輥水泥輥磨，提高運(yùn)行可靠性和不同粉體性能的可控性，特別要滿足混凝土對水泥的級配、粒徑、粒型和需水性等要求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)量180t/h，水泥粉磨可比綜合電耗達(dá)到27kWh/t以下。

（三）研究與提升原料、燃料均化配置技術(shù)攻關(guān)達(dá)標(biāo)要求

主要是研究并提升不同原料、不同燃料的均化配置技術(shù)，使不同質(zhì)的原料、燃料都有科學(xué)的配方和合理使用的規(guī)則，做到物盡其用，把其作為促進(jìn)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、物耗、減少排放、充分?jǐn)U大資源利用成功的重要支撐。實(shí)現(xiàn)石灰石出堆場CaO標(biāo)準(zhǔn)偏差≤1%或均化系數(shù)≥6，生料出均化庫CaO標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.20%或均化系數(shù)≥5，煤預(yù)均化出堆場煤低位熱值標(biāo)準(zhǔn)偏差不高于630kJ/kg或均化系數(shù)≥4。

三、水泥生產(chǎn)過程優(yōu)化

（一）確定優(yōu)化目標(biāo)

本次生產(chǎn)優(yōu)化范圍是熟料的生產(chǎn)線，即從生料預(yù)均化直到熟料的冷卻階段。在這一階段生產(chǎn)中，窯操主要根據(jù)入窯生料的情況、觀察各項(xiàng)參數(shù)據(jù)實(shí)際動態(tài)，參考DCS系統(tǒng)實(shí)時采集的數(shù)據(jù)，對窯尾分解爐用煤量、喂料量、窯頭用煤量、冷卻機(jī)推速、窯速等一些重要參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳燒成效果。熟料的指標(biāo)比較多，有產(chǎn)量、單位煤耗、單位電耗、熟料游離鈣、熟料立升重、3天抗壓、抗折強(qiáng)度、28天抗壓、抗折強(qiáng)度等。水泥強(qiáng)度也代表了熟料的最終質(zhì)量指標(biāo)，其次考慮游離鈣及立升重，因?yàn)檫@兩個指標(biāo)比較復(fù)雜，影響的因素很多，從原料的配比到鍛燒溫度、冷卻速度等，可放在第二階段進(jìn)行考慮。

（二）提高熟料產(chǎn)量

原來的控制系統(tǒng)是通用的控制系統(tǒng)，對于本生產(chǎn)線存在著一定的缺陷，只要將這些問題進(jìn)行控制策略的細(xì)化改造，就能使生產(chǎn)線局部更加穩(wěn)定，進(jìn)而提高生產(chǎn)線的熟料生產(chǎn)能力。

（三）提高窯操作水平

影響熱工制度的因素很多，對象復(fù)雜，對它的控制問題是一個難題。為了給窯操提供可調(diào)整的參考值，輔助窯操做好判斷，優(yōu)化系統(tǒng)利用歷史數(shù)據(jù)，采用人機(jī)交互方式，為窯操提供在相近的工況下與歷史上最好水平的參數(shù)對比，當(dāng)達(dá)到了當(dāng)前工況的狀態(tài)后，繼續(xù)為窯操尋找更好的工況參考值，這樣循序漸進(jìn)，使工況逐漸接近歷史最好水平。

（四）制定優(yōu)化方案

（1）實(shí)現(xiàn)部分操作自動化：彌補(bǔ)原系統(tǒng)粗放控制的缺陷，減輕窯操的勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，見效快。

（2）參數(shù)分析：對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取參數(shù)的優(yōu)化范圍值，為窯操提供可靠的參考，提高窯操的操作水平。

（3）其它輔助功能：方便窯操掌握操作規(guī)律，總結(jié)、保存操作經(jīng)驗(yàn)，重要參數(shù)據(jù)的分析、預(yù)測等。

四、結(jié)束語

總而言之，節(jié)能已成為我國水泥工業(yè)的首要問題，對我國水泥工業(yè)來說，降低熟料能耗的空間還較大。通過本文的實(shí)踐，挖掘系統(tǒng)最優(yōu)潛能，提高熟料產(chǎn)量和降低熟料熱耗，使該生產(chǎn)線各項(xiàng)生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力，同時也為國內(nèi)其他新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化和改造提供了一定的參考，對新型干法水泥生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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（作者單位：棗莊市沃豐水泥有限公司）