新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展淺析

鄭海暉

【摘 要】新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)以其優(yōu)越性贏得了國(guó)際的認(rèn)可，是我國(guó)普遍采用的水泥生產(chǎn)方法，但也存在能耗高等缺點(diǎn)。文章概述了新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀，以及第二代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，指出第二代新型干法水泥生產(chǎn)將是我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】第二代新型干法；節(jié)能減排；協(xié)同處置；低碳技術(shù)

當(dāng)前在世界范圍內(nèi)，先進(jìn)水泥工業(yè)以預(yù)分解技術(shù)為核心，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的最新成果廣泛用于水泥生產(chǎn)的全過(guò)程，形成了一套具有現(xiàn)代高科技特征和符合優(yōu)質(zhì)高效、節(jié)能、環(huán)保以及大型化、自動(dòng)化的現(xiàn)代綠色水泥生產(chǎn)方法，這就是新型干法水泥技術(shù)，這種技術(shù)現(xiàn)已成為我國(guó)水泥生產(chǎn)技術(shù)的主流。

1.新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀

2011年底，我國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)線已達(dá)1513條之多，水泥總產(chǎn)量達(dá)到20.85億噸，新型干法水泥產(chǎn)量約為總產(chǎn)量的89%，約占世界總產(chǎn)量58%。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)水泥行業(yè)在預(yù)分解窯節(jié)能煅燒、原料均化、“料床”粉磨、自動(dòng)化控制和環(huán)境保護(hù)技術(shù)、余熱發(fā)電技術(shù)等方面，從設(shè)計(jì)到裝備制造都快速接近、達(dá)到或超過(guò)世界先進(jìn)水平。

國(guó)內(nèi)新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)及裝備的現(xiàn)狀如下：

1.1節(jié)能粉磨粉碎技術(shù)與裝備

（1）粉碎技術(shù)與裝備。目前破碎石灰石采用的多數(shù)的是臺(tái)時(shí)產(chǎn)量從80～1800t/h的不同形式的錘式破碎機(jī)，破碎粘土和煤多數(shù)使用輥壓機(jī)。同時(shí)，針對(duì)難破碎物料的技術(shù)裝備和破碎工藝也已發(fā)展較成熟，完全可以滿足現(xiàn)代水泥生產(chǎn)的需要。

（2）生料粉磨系統(tǒng)，主要是輥磨系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有粉磨效率高、烘干能力強(qiáng)、基建投資省等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著我國(guó)機(jī)械加工工業(yè)和材料工業(yè)的發(fā)展，已開(kāi)發(fā)出國(guó)產(chǎn)的新一代的輥式磨，使磨機(jī)的節(jié)電效果得到進(jìn)一步的提升，使用壽命和可靠性也得到了較好的保證。

（3）水泥粉磨系統(tǒng)，主要是管磨閉路系統(tǒng)。該系統(tǒng)被公認(rèn)為是高新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)流程進(jìn)行改造的最典型的實(shí)例，其組成包括電收塵器、高效籠型選粉機(jī)和管磨機(jī)。

1.2預(yù)分解窯節(jié)能煅燒工藝和技術(shù)裝備

（1）中國(guó)境內(nèi)的各大水泥制造商南京院、成都院等所開(kāi)發(fā)的回轉(zhuǎn)窯基本都是長(zhǎng)徑比L/D=14～16的三檔窯，南京院僅有一條仿制KHD公司的Φ5.2×61m兩檔窯在江蘇聯(lián)合投產(chǎn)運(yùn)行。

（2）開(kāi)發(fā)了燃燒器系列產(chǎn)品，可適用包括無(wú)煙煤在內(nèi)的不同性能燃料的燃燒需要，具有可靈活調(diào)節(jié)、對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)、可延長(zhǎng)窯皮的使用壽命等顯著優(yōu)點(diǎn)。目前燃燒器發(fā)展的一個(gè)主要特點(diǎn)是提高風(fēng)速，減少一次風(fēng)用量，同時(shí)考慮燃燒廢氣物的通道，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

（3）開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)壓損在4000Pa左右的低壓損五級(jí)旋風(fēng)高效預(yù)熱器系統(tǒng)，目前已投入運(yùn)行的主要有單系列和雙系列兩種類型。以此同時(shí)，鎖風(fēng)閥、預(yù)熱器內(nèi)筒及耐火材料等的改進(jìn)，也為熟料煅燒系統(tǒng)的低能耗和高可靠性提供了保障。

1.3自動(dòng)控制技術(shù)

一條新型干法水泥生產(chǎn)工藝線相當(dāng)復(fù)雜，有上千個(gè)開(kāi)關(guān)和閥門(mén)、近千臺(tái)電動(dòng)機(jī)、數(shù)百臺(tái)機(jī)械設(shè)備、數(shù)百個(gè)檢測(cè)點(diǎn)和數(shù)十個(gè)調(diào)節(jié)回路，人工管理存在費(fèi)用高、出錯(cuò)較多等缺點(diǎn)；所以為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就必須通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程。

目前，我國(guó)水泥行業(yè)廣泛采用的是國(guó)際上先進(jìn)的圖形顯示技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和集中管理、分散控制的集散型控制系統(tǒng)，并自行研發(fā)了工廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，保障了系統(tǒng)的安全性和可靠性，也符合了實(shí)用性的要求。

2.新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向

至2012年，第二代新型干法水泥的研究和創(chuàng)新正在加快進(jìn)行中，水泥行業(yè)在工業(yè)技術(shù)、自動(dòng)化水平、節(jié)能減排等各個(gè)方面的研究也都有一定發(fā)展。恰恰是產(chǎn)能過(guò)剩所帶來(lái)的緊迫感，才促進(jìn)了各水泥生產(chǎn)企業(yè)加快新技術(shù)研發(fā)的步伐，從而提高質(zhì)量，拓展市場(chǎng)的廣度與深度。

第二代新型干法水泥技術(shù)可以定義如下：第二代新型干法水泥技術(shù)，是指以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心，利用現(xiàn)代流體力學(xué)、燃燒動(dòng)力學(xué)、熱工學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)、粉體工學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)進(jìn)行水泥工業(yè)生產(chǎn)的綜合技術(shù)。其主要產(chǎn)品為能不斷滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)各種功能要求的膠凝物質(zhì)。具有高效節(jié)能減排、“協(xié)同處置”廢棄物、充分利用余熱、高效防治污染、低碳技術(shù)等功能，其產(chǎn)業(yè)將逐步發(fā)展成新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)的一員。

2.1粉磨系統(tǒng)的發(fā)展方向

實(shí)踐證明輥磨磨制的水泥完全可以達(dá)到球磨磨制的水泥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且水泥輥磨在節(jié)能減排上的優(yōu)勢(shì)是有目共睹的，水泥粉磨采用終粉磨系統(tǒng)已成趨勢(shì)。開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)化大型水泥輥磨是水泥粉磨裝備技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。2010年5月首臺(tái)國(guó)產(chǎn)大型水泥輥磨TRMK4541在越南福山水泥公司成功投產(chǎn)，磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)合同要求，水泥成品的顆粒分布、標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量與圈流球磨系統(tǒng)的產(chǎn)品相當(dāng)，用其配制的混凝土具有良好的工作性能。

2.2窯系統(tǒng)的發(fā)展方向

在現(xiàn)代燒成系統(tǒng)中，回轉(zhuǎn)窯所取的作用比重逐漸降低，原先作為水泥廠核心裝備的概念已逐步改變，目前從工藝技術(shù)的角度來(lái)講只要回轉(zhuǎn)窯能保證燒成系統(tǒng)的產(chǎn)量就行，因此盡可能減少回轉(zhuǎn)窯的熱損失就是當(dāng)代回轉(zhuǎn)窯研究的努力的方向之一。

降低回轉(zhuǎn)窯表面散熱的途徑一是采用兩檔支撐的短回轉(zhuǎn)窯，另一方案是提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，減小回轉(zhuǎn)窯規(guī)格，兩者的目的均是減少回轉(zhuǎn)窯表面積從而降低表面散熱；還有一措施是采用隔熱性能較好的特種復(fù)合耐火磚以達(dá)到降低表面散熱的目的。

2.3水泥窯協(xié)同處置廢棄物技術(shù)

作為一種主要依賴規(guī)模效益的行業(yè)，水泥生產(chǎn)過(guò)程中如何有效的降低原燃料成本是相當(dāng)重要的，而采用來(lái)源于其他生產(chǎn)生活部門(mén)的廢棄物作為部分原燃料的替代品，一方面可以降低在原燃料上的支出成本，另一方面還可以借助對(duì)某些廢棄物的有償處置額外獲得部分效益。在水泥窯中處理有毒有害廢棄物與專業(yè)焚燒爐相比具有運(yùn)行成本低、處置徹底、資源化等等方面的優(yōu)勢(shì)。

利用水泥窯協(xié)同處置廢棄物具有以下特性：

（1）溫度高，焚燒空間大，停留時(shí)間長(zhǎng)，可徹底分解廢棄物中有害有機(jī)物。

（2）回轉(zhuǎn)窯熱容量大、工作狀態(tài)穩(wěn)定，廢棄物處理量大。

（3）廢棄物可替代部分原料和燃料。

（4）可選擇不同溫度點(diǎn)處置廢棄物，避免二噁英等有毒有害氣體產(chǎn)生。

（5）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堿性環(huán)境抑止酸性氣體和除水銀、鉈以外的絕大部分重金屬排放。

（6）水泥回轉(zhuǎn)窯是負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，煙氣和粉塵很少外溢，且無(wú)殘?jiān)w灰產(chǎn)生。

（7）尾氣處理投資省，總處理費(fèi)用較低。

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