基于水泥工業(yè)的節(jié)能環(huán)保設(shè)備研究

董文松

（中海油能源物流有限公司，天津 300452）

0 引言

作為一種常見(jiàn)的建筑用材料，水泥與鋼筋材料的配合，可以有效提高建筑物的穩(wěn)定性。隨著建筑數(shù)量的逐漸加大，當(dāng)前工程項(xiàng)目中水泥的用量逐漸增多，間接地加大了水泥制造過(guò)程所產(chǎn)生的污染物，當(dāng)污染物超出一定的標(biāo)準(zhǔn)后將對(duì)我國(guó)生態(tài)造成較大影響，不利于我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)。從生產(chǎn)角度來(lái)看，水泥主要是搭載專(zhuān)業(yè)化機(jī)械設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，想要從根源上解決其污染問(wèn)題，不僅要嚴(yán)格遵守操作準(zhǔn)則，更應(yīng)對(duì)承接其生產(chǎn)工序的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，以最大限度減少其加工過(guò)程對(duì)環(huán)境形成的破壞。

1 節(jié)能環(huán)保理念的重要性

經(jīng)濟(jì)新常態(tài)發(fā)展背景下，綠色節(jié)能環(huán)保的重要性逐漸凸顯出來(lái)，人們生活在自然生態(tài)圈內(nèi)，工業(yè)化生產(chǎn)加工要想與大自然環(huán)境達(dá)成協(xié)同化發(fā)展態(tài)勢(shì)，不僅需要相關(guān)制度進(jìn)行管制約束，還需要人們具有一定的環(huán)保意識(shí)，并將其映射到思想、行為體系中，做到以身作則，為社會(huì)環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)一份力量。

幾年前，全國(guó)人大會(huì)議中就明確界定了國(guó)家現(xiàn)階段的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并將能源緊缺問(wèn)題、環(huán)境污染問(wèn)題等作為亟待解決的目標(biāo)。從建筑領(lǐng)域的發(fā)展情況來(lái)看，目前我國(guó)物質(zhì)建設(shè)已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，越來(lái)越多的建筑物呈現(xiàn)在人們的視野。在多元化能源的綜合利用下，建筑物質(zhì)量性能得到提升，然而也觸發(fā)了環(huán)境污染問(wèn)題，如水污染、地質(zhì)污染、光污染、噪聲污染等，對(duì)人們生活環(huán)境造成一定影響。鑒于此，必須開(kāi)展節(jié)能環(huán)保工作，將節(jié)能理念落實(shí)到建筑工程項(xiàng)目中，從而減少建筑物所造成的環(huán)境污染問(wèn)題，共同建立生態(tài)化家園。

2 水泥工業(yè)的污染現(xiàn)狀解析

建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，間接地使關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)升級(jí)，水泥作為建筑物的主要原材料，產(chǎn)量和需求量也隨之提升。然而，水泥工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中將消耗大量的能源，并且容易對(duì)環(huán)境造成一定危害。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2019 年2—12 月，全國(guó)水泥耗用量約為30 億噸，同比增長(zhǎng)18%，并且水泥需求仍然呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。水泥的大量生產(chǎn)，是在消耗能源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，高耗能的工作形式與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出比未能達(dá)成一致，尤其是在當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題比較嚴(yán)峻的態(tài)勢(shì)下，更是凸顯出水泥工業(yè)生產(chǎn)存在的弊端。為此，相關(guān)部門(mén)必須對(duì)現(xiàn)有的工作機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，降低水泥工業(yè)生產(chǎn)中的消耗比。依據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的能源法條例，經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的發(fā)展必須站在可持續(xù)能源角度之上，各項(xiàng)工藝的實(shí)施應(yīng)在社會(huì)環(huán)境的承受范圍之內(nèi)，且應(yīng)對(duì)各個(gè)耗能環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格審查，最大限度降低能源耗用量，減少水泥產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。

從當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)耗能情況來(lái)看，水泥總量在全國(guó)耗能產(chǎn)業(yè)中的耗能比約為7.8%，在建筑領(lǐng)域中占比約為48.6%，而水泥生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生粉塵、煙氣等對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，在水泥總產(chǎn)量中的占比高達(dá)3.5%，這意味著水泥工業(yè)造成的粉塵污染約為1500 萬(wàn)噸/年。與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，如美國(guó)、日本等，我國(guó)水泥工業(yè)產(chǎn)生的污染要高出180 多倍。水泥工業(yè)化生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染物將對(duì)環(huán)境造成巨大污染，同時(shí)無(wú)用功也將耗用大量的能源。為了徹底解決該類(lèi)問(wèn)題，必須從水泥工業(yè)生產(chǎn)體系入手，在確保管控工序滿(mǎn)足國(guó)家制定基準(zhǔn)的前提下，加大新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的應(yīng)用力度，為水泥工業(yè)化的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

3 水泥工業(yè)的節(jié)能環(huán)保設(shè)備優(yōu)化形式

傳統(tǒng)的水泥加工形式是以干法類(lèi)為主，在后來(lái)新工藝技術(shù)的支持下，水泥工業(yè)化逐漸形成一個(gè)更高的基準(zhǔn)，但其對(duì)資金的需求也逐漸加大，不僅需要引進(jìn)高新技術(shù)，還應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新升級(jí)，此過(guò)程需要大量的資金支持。然而，大多數(shù)企業(yè)的資金鏈屬于浮動(dòng)狀態(tài)，要想完全實(shí)現(xiàn)設(shè)備與技術(shù)的升級(jí)是不實(shí)現(xiàn)的，而且升級(jí)后無(wú)法在短期內(nèi)回籠資金，會(huì)使企業(yè)面臨一定的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，從而減弱企業(yè)的更新意圖。為此，企業(yè)必須先對(duì)現(xiàn)行的生產(chǎn)觀念進(jìn)行更正，將節(jié)能環(huán)保理念滲透到工業(yè)化生產(chǎn)中，如果企業(yè)本身具備相應(yīng)的環(huán)保意識(shí)但沒(méi)有充足的資金來(lái)進(jìn)行節(jié)能化轉(zhuǎn)變，地方政府則應(yīng)發(fā)揮充分協(xié)調(diào)的作用，通過(guò)政策扶持為企業(yè)節(jié)能化轉(zhuǎn)型創(chuàng)造空間，起到更好的促進(jìn)作用。

當(dāng)下，低溫余熱發(fā)電技術(shù)是水泥工業(yè)化生產(chǎn)的一項(xiàng)核心技術(shù)，在節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)量耗用率等方面都具有一定的優(yōu)勢(shì)，但其同樣存在設(shè)備高成本的問(wèn)題，這對(duì)企業(yè)發(fā)展有較大影響。為了減小節(jié)能轉(zhuǎn)型中企業(yè)資金鏈斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，地方職能部門(mén)必須制定出相應(yīng)的扶持機(jī)制，大力倡導(dǎo)節(jié)能化的升級(jí)，促使企業(yè)安裝節(jié)能化設(shè)備，降低節(jié)能損耗，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的節(jié)能化、環(huán)?；?。

另外，我國(guó)應(yīng)充分借鑒國(guó)外的環(huán)保節(jié)能理念，特別是在生產(chǎn)加工體系中要施行各類(lèi)節(jié)能化工序，并應(yīng)樹(shù)立基于我國(guó)國(guó)情下的環(huán)保觀念，令基層工作人員與管理人員等貫徹落實(shí)各種規(guī)章制度，提高實(shí)際管理效用。至于設(shè)備方面，新設(shè)備的運(yùn)用固然可以降低水泥生產(chǎn)中的能源耗用問(wèn)題，但必須依據(jù)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)維修，保證其以最佳性能投入到運(yùn)作中，降低能源損耗，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效用。

4 水泥工業(yè)節(jié)能環(huán)保設(shè)備的實(shí)踐研究

水泥加工工序一般為原料破碎、預(yù)均化處理、生料制備、生料均化、預(yù)熱分解、熟料燒制、水泥粉加工等環(huán)節(jié)。石灰石原料經(jīng)由開(kāi)采碎化處理，然后通過(guò)干法水泥生產(chǎn)體系對(duì)各項(xiàng)組分原料進(jìn)行制備，通過(guò)詳盡的工藝參數(shù)設(shè)定，對(duì)組分占比進(jìn)行確定，以備均化工序的運(yùn)用。在預(yù)熱分解中，以物料分離、氣固分離、預(yù)分解等為主，最后再經(jīng)過(guò)料粉燒制及研磨得出水泥材料。在加工體系中，每一道工序均是對(duì)物質(zhì)的形態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化期間不可避免會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，特別是在部分機(jī)械化加工體系中，一些加工指標(biāo)參數(shù)甚至不符合國(guó)家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。下面以某水泥加工企業(yè)為例，對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程中的消耗問(wèn)題進(jìn)行分析，并制定出相應(yīng)解決策略。

4.1 生產(chǎn)體系概況

某企業(yè)水泥生產(chǎn)加工體系以立窯形式為主，車(chē)間主要消耗能源為煤炭、電力等，大約占廠區(qū)總耗能的80.51%，整個(gè)加工車(chē)間中共有23 處氣體導(dǎo)出位置、3 處有毒氣體處理位置、5 處噪聲處理位置以及18 臺(tái)環(huán)保設(shè)備。其中，原料加工工段配置1 臺(tái)布袋除塵器、1 臺(tái)靜電除塵器、1 臺(tái)電阻啟動(dòng)器，生料配置及選粉機(jī)器中配置1 臺(tái)配料除塵器、2 臺(tái)生料除塵器，生料研磨環(huán)節(jié)配置1 臺(tái)電阻啟動(dòng)器，生料圓庫(kù)、立窯機(jī)械設(shè)備中配置4 臺(tái)大型收塵器、1 臺(tái)變頻控制器，水泥磨工序配備3 臺(tái)收塵器、1 臺(tái)變頻器。

4.2 節(jié)能機(jī)械設(shè)備的效用

水泥生產(chǎn)加工質(zhì)量與效率由機(jī)械設(shè)備所決定，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的功率耗能問(wèn)題是急需解決的，尤其是原料破碎機(jī)、立窯機(jī)等設(shè)備，在工作過(guò)程中通過(guò)安裝電阻啟動(dòng)器對(duì)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)定，可以降低電流能源的消耗，以此來(lái)提高設(shè)備及內(nèi)部系統(tǒng)的使用時(shí)限。

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)車(chē)間的粉塵點(diǎn)、噪聲點(diǎn)進(jìn)行污染測(cè)定，并在原有的裝置上添設(shè)除塵設(shè)備、噪聲隔離設(shè)備等，為水泥生產(chǎn)建構(gòu)環(huán)保體系，降低各項(xiàng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的污染。以生料研磨工序?yàn)槔沂鳛榉蹓m產(chǎn)生的主要載體，無(wú)論是生產(chǎn)加工還是運(yùn)輸階段，半開(kāi)放式的運(yùn)作體系將產(chǎn)生大量粉塵，對(duì)周邊環(huán)境及工作人員的健康造成一定危害。通過(guò)添設(shè)布袋除塵器、靜電除塵器等設(shè)備，可以將生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的粉塵顆粒通過(guò)電子導(dǎo)通的形式進(jìn)行吸附，降低粉塵排放濃度。試驗(yàn)測(cè)得，在此工序中添加6 臺(tái)除塵裝置，可以使生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的粉塵排放濃度降低到38 mg/m3，比原來(lái)的粉塵排放量下降15.9%，除塵效果較好。

在生料煅燒階段將產(chǎn)生大量的有害氣體，如二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等，對(duì)環(huán)境影響較高。在此工序中添設(shè)除塵裝置，可以將氣體導(dǎo)入凈化裝置。經(jīng)測(cè)定，排放濃度比原有加工工序的粉塵排放量、有害氣體排放量平均下降13.7%，有利于對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)。

考慮到水泥生產(chǎn)工序的差異性，應(yīng)用環(huán)境、加工工藝因素的影響，其污染形式?jīng)]有規(guī)律性。為此，不僅應(yīng)考慮設(shè)備本身的問(wèn)題，還應(yīng)對(duì)原料的運(yùn)輸、存儲(chǔ)、管理環(huán)節(jié)等制定較為精密的管控手段，如在進(jìn)料口、卸料口區(qū)域處加設(shè)密封設(shè)備，降低材料裝卸過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵污染等，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水泥行業(yè)的高耗能、粉塵污染等作為生態(tài)能源環(huán)境體系中亟待解決的問(wèn)題，承載水泥原料加工與生產(chǎn)的企業(yè)，必須制定較為嚴(yán)格的管控手段，在遵循國(guó)家基準(zhǔn)參數(shù)的前提下，對(duì)每一項(xiàng)加工工序進(jìn)行優(yōu)化處理，引進(jìn)高新的節(jié)能技術(shù)，對(duì)水泥原料生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵進(jìn)行針對(duì)性處理。另外，還應(yīng)針對(duì)具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)添設(shè)節(jié)能技術(shù)，降低生產(chǎn)過(guò)程中的能源損耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，期待政府能起到主導(dǎo)作用，通過(guò)政策建設(shè)、執(zhí)行與監(jiān)督，對(duì)地域內(nèi)加工企業(yè)進(jìn)行管理，使之符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施路徑。