水泥厂节能技术

浅谈水泥厂节能技术

摘要：本文作者结合实际工作经验，对水泥厂节能技术措施进行了探讨，供同行参考借鉴。

关键词：水泥厂；节能技术

abstract: the authors combine practical work experience, the cement plant saving technical measures for peer reference draw.keywords: cement plant; energy-saving technologies 中图分类号：tv42+1文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）

1 国内外新型干法水泥生产线能耗状况

目前, 国产装备的大中规模新型干法预分解窑生产线总体技术如下: 最大生产线规模为10000t/d, 但绝大部分为 6000t/d 及以下规模;熟料热耗<3180kj/kg,先进的低于 3010kj/kg;水泥综合电耗<110kwh/t,先进的低于 90kwh/t(不掺混合材); 窑系统年运转

率约 85%, 先进的接近90%;粉尘排放量<50mg/m3(标),先进的小于30mg/ m3 (标);业废弃物用作原料和混合材,生产中低标号的普通硅酸盐水泥和矿渣水泥;用作燃料刚起步。

我国新型干法技术虽然取得了令人瞩目的成绩,但总体技术装

备水平仍然落后于世界先进水平,技术最为先进的国产装备

6000t/d生产线,其能耗、控制水平、运转率及可靠性方面与国外先进水平相比仍有一定差距,应尽快通过科研开发和技术创新手段提高新型干法技术水平,以节能降耗、环保、改善水泥质量和提高劳动生产率为中心, 逐步实现清洁生产和高效集约化生产,实现水泥

工业的可持续发展。我国水泥工业在高速发展过程中,存在的主要问题有:

1.1 结构仍不合理,技术落后的立窑和传统回转窑的总产量,还占总数的38%左右,有待调整

1.2 新型干法工艺装备技术的平均生产水平和国际先进技术相比,尚有较大差距,有待提高

1.3 具有自主知识产权的原创性工艺技术装备较少。

2 新型干法水泥生产线的节能技术

从设计的角度来看, 新型干法水泥生产线的节能技术主要包括烧成系统节能技术、粉磨系统节能技术、废弃物的处置和利用高效纯低温余热发电技术等。目前，许多科研院所及设备制造厂家正在积极研发和推出新一代水泥工厂的技术装备,其烧成系统主要由带高效分解炉的新一代六级预热器系统、两档短窑、新一代步进式稳流高效冷却机以及新型大推力的煤粉燃烧器等组成。粉磨系统节能技术装备主要是原料粉磨采用辊磨、水泥和混合材粉磨采用辊磨终粉磨或大辊压机小球磨的联合粉磨技术。

2.1 新一代新型干法烧成系统节能技术

对于水泥工业窑炉的研究, 国内外主要研究机构均依据水泥熟料形成热、动力学机制,研究水泥窑炉工艺过程,并对各设备子系统工作机理和料气运动、换热规律进行探讨;通过建立单级和多级粉体悬浮热交换器热力学理论模型和分解炉系统热稳定性理论模型,建立全系统的热效率模型,系统研究了悬浮预热器和分解炉的热效

率及其影响因素、悬浮预热器系统特性组合流程、流场、温度场、浓度场的合理分布和碳酸盐分解及固液相反应动力学特性,并在此

理论成果的指导下,开发出新型干法水泥熟料生产技术装备。由新

一代六级新型预热预分解系统、两档支撑回转窑、步进式稳流新型冷却机、新型大推力的窑头燃烧器组成新一代烧成系统,其技术经

济指标将较正常水泥生产线有大幅度提高,其主要技术经济指标为: 熟料热耗 2885kj/kg(690kcal/kg); 系统年生产平均热耗

3136kj/kg(750kcal/kg);熟料电耗≤58kwh/t;环保要求接近国际

先进水平,nox排放量<500mg/m3(标)。

2.1.1 新一代带高效环保分解炉的六级预热器系统

目前, 国内常规五级预分解系统正常生产时,预热器出口废气

的平均温度为310～330℃,可满足综合水分7%原料烘干的需要。而国内常用砂岩配料,原料综合水分一般低于 3%,从而导致大量预热

器出口废气热量没有得到有效利用就排至大气,造成整个系统能量

的浪费。若窑尾预热器系统提升为六级,预热器级数增加,有利于系统热交换,降低预热器出口废气温度。上述技术措施实施后, 预热

器出口废气温度可降至≤280℃,仍可满足原料综合水分 4%的烘干

要求,降低预热器出口温度 30～50℃,热耗降低约每公斤熟料

83.6～104.5kj/kg。新一代六级预热器预分解系统的特点和关键技术是:通过计算机仿真技术和冷态模型实验,对窑尾预热器系统气

固热交换过程进行研究;对提高多级热交换效果措施进行研究, 提

高预热器的热交换效率,降低废气温度;优化预热器及部件结构,降

低系统阻力,提高热效率;在提高换热效率的前提下,适当降低系统内装备高度。另外,窑尾预热器级数增加,废气温度相应降低,废气排放前的喷水降温的喷水量下降, 常规的增湿塔可改为管道喷水,基建投资和生产用水量均有所下降,为窑尾废气处理袋收尘器取消增湿塔创造了较好的条件。

2.1.2 新型大推力的煤粉燃烧器

回转窑燃烧器是烧成系统的重要工艺设备。它不仅影响窑系统的热耗及操作性能,还对熟料质量和有害物质排放量产生影响。目前国内外燃烧器的种类繁多, 国外公司主要为 pil－lard、fls、khd 等,国内则生产企业众多。一台好的燃烧器首先要有足够高的火焰温度生产质量好的熟料;同时又要求火焰峰值温度稳定,以保持窑皮稳定,延长耐火砖的使用周期;火焰形状调节灵活,保证燃料燃烧完全,减少窑尾co的生成量; 同时燃烧器设计时尽可能降低一次风量,以降低热耗及减少nox的排放。

2.1.3 行进式稳流篦式冷却机

从目前水泥熟料的冷却技术发展来看,篦式冷却机应是水泥熟料冷却的主要装备,这从国外各大水泥公司的装备开发情况也可得知。篦冷机的发展使用目前已经历了所谓的四代的历程,但总体要求是一致的:高效、节能、低消耗、低成本等。第四代冷却机在装备结构及性能上有大幅提升,因此推广应用也是大势所趋。新型篦冷机具有依料床变化自动敏感地恒定冷却风量(设计篦板下采用staff 阀)、无漏料等特点,使冷却机真正实现了高效、低故障率,