淺析水泥生產(chǎn)工藝的節(jié)能技術(shù)

鞏 政

（山東省建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院， 山東 濟(jì)南 250000）

0 前言

水泥是建筑業(yè)最常用的建筑材料之一。水泥混凝土由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為建筑業(yè)不可缺少的材料，進(jìn)一步提高了水泥的重要性。目前我國水泥生產(chǎn)過程相對落后。部分地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)工藝，是傳統(tǒng)的立窯生產(chǎn)工藝。由于大量的投資和嚴(yán)重的污染，這一生產(chǎn)過程越來越不能滿足社會(huì)生產(chǎn)的需要。能耗是回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)成本的重要指標(biāo)。普通水泥回轉(zhuǎn)窯熱效率約為30%，先進(jìn)旋風(fēng)預(yù)熱器窯熱效率僅為50%左右。

1 節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

1.1 變頻控制技術(shù)

回轉(zhuǎn)窯主傳動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力主要用來驅(qū)動(dòng)頻率控制技術(shù)電機(jī)。工作的特性要求電機(jī)系統(tǒng)只有具有高的起動(dòng)扭矩和穩(wěn)定的調(diào)速性能的電機(jī)系統(tǒng)才能適配回轉(zhuǎn)窯。上個(gè)世紀(jì)七十年代都是通過電機(jī)串聯(lián)電阻調(diào)速來驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)窯的。晶體管技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)八十年代的發(fā)展是非常迅速的回轉(zhuǎn)窯中對直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的使用頻率也不斷增加。因?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯散熱高，直流電機(jī)會(huì)快速損壞碳刷和換向器頭，導(dǎo)致不穩(wěn)定低速運(yùn)行，產(chǎn)生大量功耗。轉(zhuǎn)窯電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，形成交流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將直流調(diào)速系統(tǒng)完全取代了，節(jié)能效果非常明顯。變頻器和交流電機(jī)組成交流調(diào)速系統(tǒng)。逆變器是無源逆變器，其將商用頻率相互轉(zhuǎn)換。通過控制變頻器、變頻交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)來完成回轉(zhuǎn)窯的拖動(dòng)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯牽引變頻控制和同步控制?？梢詫⒒剞D(zhuǎn)窯高扭矩要求充分滿足。在調(diào)速過程中十分穩(wěn)定，節(jié)能效果也是非常明顯?；剞D(zhuǎn)窯的所有主傳動(dòng)系統(tǒng)都可以運(yùn)用技術(shù)。

1.2 燃燒技術(shù)的改進(jìn)

1.2.1 新型雙管燃燒器介紹了KBN 系列新型雙管煤粉燃燒器。除了傳統(tǒng)的多通道燃燒器的優(yōu)點(diǎn)外，燃燒器可以將燃燒區(qū)局部高溫現(xiàn)象消除，更加合理的分布火焰溫度，可以使窯爐長時(shí)間的運(yùn)行。新型雙管燃燒器的主要優(yōu)點(diǎn)是可以消除了內(nèi)管道，調(diào)整旋流器和外管道旋流強(qiáng)度。當(dāng)環(huán)形射流的厚度增加到三倍于管道燃燒器厚度時(shí)，燃燒器的燃燒效率會(huì)大大降低?？梢詫⒖諝夂兔悍鄣狞c(diǎn)火速度延緩，降低火焰的最高溫度，將燒結(jié)區(qū)耐火磚的使用壽命不斷延長。省去了傳統(tǒng)多風(fēng)燃燒器的內(nèi)外空氣調(diào)節(jié)閥，簡化了系統(tǒng)，一次風(fēng)機(jī)大概節(jié)約百分之三十。由變速箱的手輪調(diào)節(jié)火焰的形狀，通過變速箱上的顯示器提示?？梢院唵?、準(zhǔn)確的控制火焰。煤粉螺旋給料機(jī)安裝螺旋泵在上方方。風(fēng)機(jī)通過螺桿泵將煤粉送入雙管式燃燒器，高壓離心風(fēng)機(jī)提供外部空氣。

1.2.2 煤粉燃燒技術(shù)同時(shí)，由于煤粉在足夠的氧區(qū)內(nèi)完全燃燒，煤粉的化學(xué)不完全燃燒損失顯著降低。

1.2.3 減少窯熱損失在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過程中，汽缸空氣中損失的熱量占總熱量大于百分之二十。周圍的空氣通過襯套和汽缸接收回轉(zhuǎn)窯中的熱氣流的熱量。內(nèi)襯的導(dǎo)熱系數(shù)越大，熱阻越小，熱損失越大。因此，提高窯襯的熱阻，即絕熱效果，降低窯缸的熱損失是提高窯襯熱阻的重要措施。

2 節(jié)能措施

2.1 分解和節(jié)能措施

2.1.1 采用CB20 單層防潮磚。CB20 單層加濕保溫磚是由工作層和保溫層組成的輕質(zhì)高強(qiáng)耐磨耐高溫磷化磚。由于保溫磚強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)低，抗熱震性好，可將圓筒表面冷卻至70～90℃。同時(shí)，磚體密度比普通粘土磚輕，減少了窯系統(tǒng)的重量負(fù)荷和窯的能耗。采用CB20 磚后，在一定程度上提高了分解區(qū)的材料溫度、氣流和襯里材料，且材料的分解反應(yīng)較為完整。

2.1.2 砌筑技術(shù)為了減緩物料在分解區(qū)的移動(dòng)速度，延長物料的加熱時(shí)間，提高分解速度，可采用防剝落高、低磚三通固定環(huán)強(qiáng)化分解區(qū)的功能。在鋪設(shè)高和低的磚之后，攪拌材料層，這增加了向表面供給的材料的機(jī)會(huì)。材料內(nèi)層的傳熱也不斷增加，材料的移動(dòng)速度也同時(shí)減緩了，加快了材料的分解速度，氣流、耐火磚和材料之間的溫差不斷增大，為提高傳熱能力準(zhǔn)備了條件。使材料的預(yù)熱能力增加了，增加了生產(chǎn)，減少了熱消耗。

2.2 使用熱管技術(shù)的排氣系統(tǒng)

煙氣具有較高的溫度和大的體積，并且?guī)ё叽蠹s33%的熱量，這是最大的熱損失。使用余熱來提高爐膛熱效率、將能耗的關(guān)鍵降低。由廢氣帶走的熱量與廢氣溫度和廢氣量的乘積成比例。近年來，在煙氣余熱回收中廣泛的應(yīng)用熱管技術(shù)，取得的效果也是明顯的。熱管技術(shù)可用于降低廢氣溫度并因此減少來自廢氣的熱損失。熱管是根據(jù)傳熱技術(shù)需要開發(fā)的高效傳熱元件。有許多類型的熱管。為了節(jié)約投資，重力熱管已在中國得到了廣泛的應(yīng)用。熱管為填充有一定量工作介質(zhì)的密封、干凈、抽真空的真空管。介質(zhì)可以是純水、丙酮、乙醇或有機(jī)化合物和無機(jī)鉀、鈉、堿金屬等。當(dāng)?shù)蜏睾透邷責(zé)嵩聪蚬軆?nèi)傳熱時(shí)，當(dāng)管下端的液體工質(zhì)被加熱時(shí)，它迅速蒸發(fā)并上升到熱管的上端。由于在上殼體外部的低溫冷源的吸熱作用，蒸汽冷凝成水滴，散發(fā)汽化潛熱。根據(jù)其自身的重力，液滴沿著管壁流回并加熱并再次蒸發(fā)。該過程是連續(xù)的，并且非常快速地完成了熱回收的任務(wù)。

2.3 除灰、除水能耗

2.3.1 降低除灰、除渣能耗

窯粉塵帶走的熱量占熱耗的約1%-4%。雖然窯灰的重量較小，但也是不能忽略的原料。避免了電除塵器的開啟和關(guān)閉，提高了除塵器的效率，選擇了合適的窯風(fēng)速，原料顆粒重量和換熱設(shè)備可以減少窯粉塵的數(shù)量，減少窯塵帶走的熱量。

2.3.2 降低除濕能耗

漿液的含水量越高，蒸發(fā)所消耗的熱量就越大。為了減少泥水蒸發(fā)的熱量，有必要減少泥水，減少或消除外部的抽水。采用稀漿提高漿料的流動(dòng)性是降低漿料蒸發(fā)熱量的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能、提高濕窯產(chǎn)量的一種經(jīng)濟(jì)、方便的途徑。理論上，對于漿料水分的每1%的還原，熟料的熱消耗可以降低1%-2%，熟料的產(chǎn)率可以提高1.5%-2.5%。

3 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球化的加強(qiáng)，企業(yè)之間日益激烈的競爭，加上環(huán)境和資源問題，是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展面臨的一個(gè)緊迫問題。企業(yè)的發(fā)展必須改變傳統(tǒng)。企業(yè)發(fā)展的方向。傳統(tǒng)的概念是加強(qiáng)管理，同時(shí)最大限度地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。