水泥企業(yè)生產(chǎn)中的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)

【摘 要】近年來，我國水泥行業(yè)加快技術(shù)發(fā)展步伐，積極進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能，新型干法水泥成為發(fā)展主流，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大型水泥裝備國產(chǎn)化和生產(chǎn)過程自動(dòng)化，水泥質(zhì)量、產(chǎn)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率均實(shí)現(xiàn)了快速提高?；诖?，本文就將對(duì)水泥企業(yè)生產(chǎn)中的新型干法水泥生產(chǎn)相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】水泥企業(yè)；新型干法水泥；技術(shù)；措施

1、新型干法水泥生產(chǎn)線排

1.1、水泥在生產(chǎn)工藝過程

新型干法水泥生產(chǎn)工藝見圖中，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(chǔ)存以及水泥產(chǎn)品的包裝出廠等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，均會(huì)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(huì)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)形式如、、等排放到大氣中，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。除煅燒及有外加熱源的車間產(chǎn)生的廢氣外，水泥廠其他原材料的加工過程均為物理過程，其他生產(chǎn)過程產(chǎn)生的一次超細(xì)顆粒物均為可過濾性微粒。

1.2、新型干法水泥廠排放點(diǎn)的特征

表給出了新型干法水泥廠各個(gè)車間環(huán)節(jié)排放顆粒物的濃度限值，并給出了典型成分、、的排放濃度限值、濕度及溫度范圍。由表可見，水泥生產(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。

2、新型干法水泥技術(shù)要點(diǎn)

2.1、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理論，以計(jì)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(hào)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，大幅度地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；致力創(chuàng)新預(yù)熱器新技術(shù)，不僅挖掘現(xiàn)有效能，而且由5節(jié)變6節(jié)突破；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，降低氮氧化物的產(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。

2.2、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)能效率的基礎(chǔ)上，通過料床擠壓粉碎的計(jì)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)的效能效率，開發(fā)與完善適用不同原料、燃料和熟料配比的新型磨盤-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(duì)水泥的級(jí)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。

2.3、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

主要是研究與提升不同原料、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(chǎng)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(chǎng)煤低位熱值標(biāo)準(zhǔn)偏差不高于630kJ/kg或均化系數(shù)≥4。

3、水泥生產(chǎn)過程優(yōu)化

3.1、確定優(yōu)化目標(biāo)

本次生產(chǎn)優(yōu)化的范圍是熟料生產(chǎn)線，即從生料的預(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(dòng)態(tài)，參考DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)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。這些指標(biāo)都從一個(gè)角度表明了產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量的優(yōu)劣。經(jīng)過分析，在這些指標(biāo)中，以產(chǎn)量及熟料強(qiáng)度指標(biāo)為主，其它為輔。原因是當(dāng)產(chǎn)量提高后，可使能耗指標(biāo)相對(duì)下降，也說明了生產(chǎn)的工況是穩(wěn)定的。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(gè)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。

3.2、提高熟料產(chǎn)量

由于原來的控制系統(tǒng)是通用的控制系統(tǒng)，對(duì)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。

3.3、提高窯操作水平

由于影響熱工制度的因素很多，對(duì)象復(fù)雜，對(duì)它的控制問題是一個(gè)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(duì)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。

對(duì)于主要參數(shù)的分析，生成一套歷史數(shù)據(jù)鏈，即將生料檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、平均工況數(shù)據(jù)、熟料質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、熟料產(chǎn)量數(shù)據(jù)、熟料3天、28天強(qiáng)度數(shù)據(jù)連成數(shù)據(jù)鏈，將生產(chǎn)過程參數(shù)與產(chǎn)量、質(zhì)量數(shù)據(jù)相關(guān)連，就可以分析出在質(zhì)量較好的情況下，某幾個(gè)參數(shù)的變化范圍，進(jìn)而得出一般性的結(jié)論，來指導(dǎo)窯操的控制范圍，可以有效地提高窯操的操作水平，間接地提高了熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.4、制定優(yōu)化方案

通過以上對(duì)生產(chǎn)狀況的分析，生產(chǎn)優(yōu)化采用以下解決方案：

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

2）參數(shù)分析：對(duì)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(cè)等。

4、結(jié)論

總言之，當(dāng)前，節(jié)能已成為我國水泥工業(yè)的首要問題，對(duì)我國水泥工業(yè)來說，降低熟料能耗的空間還較大。針對(duì)我國新型干法水泥生產(chǎn)優(yōu)化和節(jié)能技術(shù)存在的不足，有必要對(duì)生產(chǎn)控制和生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)做進(jìn)一步優(yōu)化。由于在水泥生產(chǎn)過程中，除熟料的形成熱耗外，影響水泥熟料熱耗的主要因素是預(yù)熱器一級(jí)筒和篦冷機(jī)出口廢氣帶走的熱損失、出冷卻機(jī)的熟料帶走的熱損失和系統(tǒng)的表面散熱損失。因此，熟料的熱耗與入窯原燃材料性能及組成、蜜系統(tǒng)控制參數(shù)如預(yù)熱器出口氧含量及溫度、入窗生料表觀分解率、分解爐出口溫度、窯速、窯用燃料比等有關(guān)。除此之外，還與熟料產(chǎn)量、質(zhì)量等有密切關(guān)系，而這些因素對(duì)熟料熱耗的綜合影響及自身的相互作用非常復(fù)雜。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(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)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(duì)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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