新式干法水泥生產(chǎn)工藝及節(jié)能減排技術(shù)

柳擎峰

摘 要：新式干法水泥生產(chǎn)技術(shù)作為一種新的技術(shù)，被廣泛運用在水泥生產(chǎn)中，可是在具體運用中，也存在高能耗問題，一定水平上牽制了企業(yè)發(fā)展。文章概述了新式干法水泥生產(chǎn)加工的特性，又對新式干法水泥生產(chǎn)流程進行了深入分析，并討論了新型干法水泥生產(chǎn)的節(jié)能減排技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：新式干法;加工;應(yīng)用;環(huán)境

中圖分類號：X78 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）06-088-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.042

建筑建材耗能在社會發(fā)展總耗能中占有非常大的比例。據(jù)不完全統(tǒng)計分析，建筑行業(yè)的耗能占全國各地總耗能的7%，而工業(yè)廢氣則占有機廢氣消耗量的18%。在當(dāng)今環(huán)境保護蔚然成風(fēng)的背景下，對節(jié)能減排技術(shù)進行科學(xué)研究和運用，是建筑行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，新式干法水泥生產(chǎn)技術(shù)也正好是在此情況下產(chǎn)生和發(fā)展起來的。

1 新式干法水泥加工簡述和特性

1.1 新式干法水泥加工簡述

新式干法水泥生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)階段均已完成集成化操作，確保了水泥生產(chǎn)過程的自動化、高效性和綠色環(huán)保性。在法國、日本等發(fā)達(dá)國家，預(yù)分解窯生產(chǎn)覆蓋率做到了95%。與傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)加工相比，該方式不但產(chǎn)量高，并且產(chǎn)品品質(zhì)好、耗能低，早已成為世界各地水泥生產(chǎn)的關(guān)鍵發(fā)展技術(shù)。

1.2 新式干法水泥生產(chǎn)加工特性

1.2.1 利于環(huán)境保護

由于其運用“均化鏈”技術(shù)，運用預(yù)分解、飄浮加熱與新式多通道燃燒器，能很好地運用再生資源及低質(zhì)燃料。值得一提的是，其還可以合理減少系統(tǒng)的工業(yè)廢氣量，其窯氣中所產(chǎn)生的N0x成分也可減少，為此可以使自然環(huán)境污染得到降低[1]。

1.2.2 保證質(zhì)量

干料機器設(shè)備基本上是運用原料調(diào)料、礦山開采及其干料氣體拌均化等多個階段互相進行，并密切進行配合。產(chǎn)品品質(zhì)與濕法同樣能讓干法所生產(chǎn)出的水泥熟料有質(zhì)量保證。

1.2.3 開發(fā)周期長

新式干法水泥生產(chǎn)技術(shù)對生產(chǎn)機器設(shè)備技術(shù)有較高的要求，耐火保溫材料耗費很大，因此總體投資也很大。

2 新式干法水泥熟料生產(chǎn)階段的節(jié)能減排

2.1 確立節(jié)能減排階段

在新式干法水泥生產(chǎn)過程中，不論是鐵礦石、燃料的粉碎，水泥熟料的鍛燒又或是水泥商品的包裝和運輸，都難以避免造成煙塵環(huán)境污染。而以煤碳為關(guān)鍵燃料的生產(chǎn)方式也會產(chǎn)生很多有害廢氣，導(dǎo)致空氣污染。做好節(jié)能減排工作是企業(yè)必須需要解決的問題。在企業(yè)中，關(guān)鍵節(jié)能減排階段有下列多個：首先是預(yù)熱器出入口，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計分析，依照4 500t/d的生產(chǎn)量計算，預(yù)熱器出入口的粉塵量均值為23.35t/h，需要對預(yù)熱器出入口的粉塵進行回收再利用，選用對應(yīng)的煙氣脫硝節(jié)能減排對策，盡量減少空氣污染物排放。其次是窯頭有塵廢氣，其粉塵量為5.92t/h，盡管能夠根據(jù)影響式收塵設(shè)備將絕大多數(shù)粉塵收集到水泥熟料中，但剩下的粉塵仍會造成窯頭排出的氣體煙塵成分超標(biāo)，必須要做好除灰技術(shù)改善工作。最后是固體廢棄物收集，能夠運用固體廢棄物替代一部分原料，既完成了資源回收，也降低了材料耗費[2]。

2.2 節(jié)能減排技術(shù)

2.2.1 加熱分解技術(shù)

預(yù)熱器系統(tǒng)應(yīng)重點關(guān)注各個出入口汽體的溫度差，維修期內(nèi)應(yīng)做好旋風(fēng)筒的查驗與維護保養(yǎng)，并提高原材料的換熱效率，減少熱耗，合理提高旋風(fēng)筒內(nèi)部原材料的總流量，減少氣固比，使水泥熟料生產(chǎn)的熱耗趨于基礎(chǔ)標(biāo)值。除此之外，預(yù)熱器和分解爐內(nèi)部的氣固兩相流比減少，在提高熱效的同時，還可以減少有機廢氣量，減少有機廢氣帶去的發(fā)熱量，達(dá)到較好的環(huán)保節(jié)能效果。分解爐內(nèi)部的溫度相對較低，能夠減少粉煤點燃的速度，使轉(zhuǎn)化成的氮氧化合物有充足的時間復(fù)原，減少廢氣排放。

2.2.2 粉磨節(jié)能環(huán)保技術(shù)

原材料在進入輥壓機的雙輥之間后，基本上總是受壓力的作用，而純粹由壓力造成的應(yīng)變力與剪應(yīng)力造成的應(yīng)變力對比，標(biāo)值最少在5倍上下。原材料被碾成密實且填滿縫隙的料餅。因為縫隙的存在，料餅非常容易粉碎，能在很大程度上減少粉磨對系統(tǒng)電能的消耗。以循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)為例，原材料歷經(jīng)輥壓機破碎后進到水泥球磨機中，而為了更好地提高粉磨效率，需要使料餅再度歷經(jīng)輥壓機，反復(fù)輾壓后再進行粉磨。有關(guān)實踐數(shù)據(jù)表明，根據(jù)此類方法，能節(jié)約電耗15%左右，高產(chǎn)實際效果則能夠達(dá)到60%。

2.2.3 篦冷機技術(shù)

現(xiàn)階段，篦冷機選用的驅(qū)動器方法一般是比較平穩(wěn)的液壓傳動系統(tǒng)，以篦冷機相互配合輥式破碎機，與傳統(tǒng)的錘破對比，能夠節(jié)能50%左右。此外，現(xiàn)階段配備新中式輥破的第四代篦冷機對塊狀水泥熟料的適應(yīng)能力，明顯好于其他篦冷機，能合理降低水泥熟料帶去的熱損耗，熱交換效率明顯增強。第三代篦冷機則應(yīng)重點關(guān)注空氣梁的作用和各風(fēng)室間的密封性，防止竄風(fēng)情況發(fā)生，盡量發(fā)揮高壓風(fēng)對水泥熟料的急冷作用。還可以提高篦冷機熱交換器效率，降低制冷排風(fēng)量，那樣不但能確保較高的熱交換效率，并且能夠減少制冷離心風(fēng)機的運作耗能。

2.2.4 運作中的技術(shù)改造

對于鎖風(fēng)規(guī)定不太高的機器設(shè)備，一部分企業(yè)對其進行了更新改造，如將分隔輪改成翻板閥;針對一些運輸能力較低的輸送機械設(shè)備，提升了全自動間隙啟動程序流程，既節(jié)約能耗，又減少了設(shè)備維護管理費用。

2.3 生產(chǎn)過程提升

一是應(yīng)當(dāng)在原料開采階段引進相應(yīng)的礦山開采綠色生態(tài)修復(fù)技術(shù)，降低對自然生態(tài)環(huán)境的損害;二是以工業(yè)生產(chǎn)廢棄物取代一部分原料，減少原料耗費及工業(yè)生產(chǎn)廢棄物的排放，值得關(guān)心的是，一部分工業(yè)生產(chǎn)廢棄物帶有特異性較高的水泥調(diào)料需要的成分，更利于減少水泥熟料燒制熱耗;三是在水泥熟料鍛燒階段引進離心風(fēng)機變頻器原理及富氧燃燒技術(shù)，減少能耗，配合超低溫余熱發(fā)電技術(shù)，完成對能源的回收再利用;四是對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害廢氣，選用相應(yīng)的脫硫除塵技術(shù)進行凈化處理，減少氮氧化合物和硫化物的消耗量，配合窯頭電改袋技術(shù)，完成污泥的回收再利用，減少煙塵環(huán)境污染;五是配合污水處理解決和循環(huán)利用技術(shù)，清除工業(yè)廢水，降低水源消耗[3]。

2.4 節(jié)能減排實際效果

在貫徹落實以上節(jié)能減排技術(shù)后，對其節(jié)能減排的預(yù)期效果進行剖析，以1t水泥熟料商品作為標(biāo)準(zhǔn)，能夠解決工業(yè)生產(chǎn)廢棄物0.071t，節(jié)省耗煤量0.412t，節(jié)電3.74kW·h，二氧化碳排放降低0.033t，去除技改項目需要的花費，水泥熟料的經(jīng)濟收益能夠提升34.45元/t。而自選用節(jié)能減排技術(shù)規(guī)范迄今，企業(yè)每年能夠節(jié)省煤碳使用量5.8萬t、省電524萬kW·h，氮氧化合物排放降低60%。

3 新式干法水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)

新式干法水泥關(guān)鍵技術(shù)水泥粉磨系統(tǒng)，可以減少能耗。水泥粉磨系統(tǒng)包括閉流磨系統(tǒng)和輥壓機，其中輥壓機自身便是環(huán)保節(jié)能機器設(shè)備，能耗較少，并且安全性和穩(wěn)定性較高，在水泥粉磨體系結(jié)構(gòu)中處于關(guān)鍵環(huán)節(jié);聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的運用不但提高了資源的使用率，還使水泥生產(chǎn)能夠更加節(jié)能、環(huán)保，為水泥廠產(chǎn)生更多的經(jīng)濟收益。

3.1 原料風(fēng)干粉磨系統(tǒng)

原料風(fēng)干粉磨系統(tǒng)與水泥粉磨的結(jié)構(gòu)極其類似，而原料風(fēng)干粉磨系統(tǒng)中的實際操作更為簡易，并且在完成風(fēng)干規(guī)定的同時，也更加節(jié)能和環(huán)保?，F(xiàn)階段，我國研發(fā)的輥磨系統(tǒng)，有比較明顯的環(huán)保節(jié)能優(yōu)點，常用燃料較少，且工作品質(zhì)及工作穩(wěn)定性都有顯著提升。原料風(fēng)干粉磨系統(tǒng)具有較高的適應(yīng)能力，對提升水泥生產(chǎn)效率，降低水泥生產(chǎn)成本有重要作用。

3.2 破碎技術(shù)應(yīng)用

為了更好地提升水泥生產(chǎn)效率，我國研發(fā)了諸多生產(chǎn)加工和生產(chǎn)機器設(shè)備，迄今為止，我國在石灰石單段破碎機方面的研究早已能夠做到80t/h～1 800t/h，而且在具體生產(chǎn)過程中獲得了巨大的進步。我國的粉碎加工及破碎機設(shè)備持續(xù)完善，對水泥生產(chǎn)領(lǐng)域具有重大推動作用，不但能減少水泥生產(chǎn)電力能源使用量，還有利于提升水泥生產(chǎn)效率，提升水泥工廠的市場競爭力[4]。

3.3 新式干法水泥全自動控制系統(tǒng)

新式干法水泥生產(chǎn)加工必須有很多工業(yè)設(shè)備同時工作，這種機器設(shè)備的操縱已成為新式水泥干法生產(chǎn)的一個問題。新式水泥干法需要的生產(chǎn)機器設(shè)備，如果單純借助人力管理進行監(jiān)管，不但效率不高，而且會增加人力管理成本，影響生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

如今，節(jié)能減排早已成為水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展中必須關(guān)注的主要問題，而從現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r來看，在水泥熟料生產(chǎn)過程中，具有巨大的節(jié)能減排空間。企業(yè)應(yīng)立足自身實際情況，有效引進節(jié)能減排技術(shù)，逐漸實現(xiàn)水泥熟料生產(chǎn)整個過程的提升，減少能耗和空氣污染物排放，提高企業(yè)的總體競爭力。

參考文獻

[1] 李愛莉，段丁杰.篦冷機換熱效率影響因素的研究進展[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2015（24）：17.

[2] 陳憶紅，郭瑞廣，李偉洋.基于水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)節(jié)能降耗途徑的分析[J].散裝水泥，2020（05）：33-34.

[3] 伍正國.淺談水泥生產(chǎn)工藝的節(jié)能技術(shù)[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2020（8）：184.

[4] 柴進.新型干法水泥熟料生產(chǎn)過程節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用研究[J].四川水泥，2018（9）：1.