水泥熟料煅燒過程中的節(jié)能降耗

秦曉明

摘要：在可持續(xù)發(fā)展不斷推進(jìn)的背景下，各個(gè)行業(yè)都加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)的改革和優(yōu)化。水泥行業(yè)需要的大量能源支撐，生產(chǎn)成本較高，加劇了社會(huì)能源問題。因此，水泥廠應(yīng)該大力推行新技術(shù)新裝備，不斷優(yōu)化內(nèi)部的生產(chǎn)線，借助高效率的電機(jī)與變頻器，控制生產(chǎn)能耗，確保水泥廠可持續(xù)發(fā)展?；诖?，本文將主要論述水泥熟料煅燒過程中的節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：水泥;熟料煅燒;節(jié)能降耗

引言

水泥應(yīng)用于建筑、交通、國防等多個(gè)領(lǐng)域，水泥生產(chǎn)作為基礎(chǔ)工業(yè)材料，對(duì)整個(gè)工業(yè)體系的發(fā)展至關(guān)重要。因此企業(yè)要持續(xù)升級(jí)水泥生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，借助P LC中心控制系統(tǒng)，完善內(nèi)部的能耗設(shè)計(jì)，去除不必要的節(jié)點(diǎn)，平衡產(chǎn)品質(zhì)量與總成本之間的關(guān)系，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的控制，推動(dòng)節(jié)能降耗技術(shù)可持續(xù)發(fā)展。

一、水泥熟料煅燒過程中概述

水泥作為一種硬性的無機(jī)膠凝材料，是由碎石制成的混凝土，在硬化過程中強(qiáng)度較高，能夠抵抗含鹽水的侵蝕。水泥作為一種常見的建筑材料，在基建市場(chǎng)發(fā)展中占據(jù)著重要地位。水泥按用途可以分為通用水泥、特種水泥。當(dāng)下我國基建事業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)水泥的需求量也在逐年上漲，水泥廠應(yīng)該重點(diǎn)分析水泥鍛燒過程中的重要節(jié)點(diǎn)，持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)步驟，綜合分析硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥，火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，白色硅酸鹽水泥的品質(zhì)特性。水泥在生產(chǎn)過程中需要經(jīng)過破、配料、熟化、冷卻等多個(gè)步驟。熟料斷燒作為水泥成型過程中的重要一環(huán)，在水泥鍛燒中需要外界做工，運(yùn)用到的設(shè)備包括立窯和回轉(zhuǎn)窯兩大類，立窯一般適用于小型生產(chǎn)，立窯生產(chǎn)較為靈活，可以滿足多重的作業(yè)要求，而大中型生產(chǎn)一般采用回轉(zhuǎn)窯，其生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值可觀。

二、水泥熟料煅燒過程中存在的問題

（一）技術(shù)水平不足

就目前大多數(shù)水泥廠而言，技術(shù)水平有限，內(nèi)部資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，只注重短期的經(jīng)濟(jì)效益，不符合可持續(xù)發(fā)展理論。熟料煅燒過程中運(yùn)行情況較差，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，工況超出最優(yōu)范圍，造成了大量的資源浪費(fèi)。

（二）工作環(huán)境特殊

水泥廠日常作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，壓力較大?；剞D(zhuǎn)窯在工作過程中，內(nèi)部的鍋爐液體水加熱到蒸汽的狀態(tài)，外部條件變化，都會(huì)導(dǎo)致液態(tài)水過多過少，影響回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)行。此外，預(yù)熱器作為熟料煅燒中重要一環(huán)，運(yùn)行過程中存在著大量的粉塵，空氣預(yù)熱管中灰塵堆積和內(nèi)部流向改變，導(dǎo)致通風(fēng)口堵塞，造成電動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度升高，不能有效排氣。

（三）缺乏統(tǒng)一的節(jié)能設(shè)計(jì)

水泥廠熟料煅燒中存在部分輔助設(shè)備，不同設(shè)備之間功能集成存在差別，不同廠家的應(yīng)用標(biāo)序復(fù)雜，周期較長，后續(xù)投入使用過程中仍然存在著許多問題，企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益，往往不按照規(guī)范施工，嚴(yán)重降低了其使用壽命，出現(xiàn)了一定程度上資源浪費(fèi)現(xiàn)象?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)部接頭不規(guī)范，加劇了事故發(fā)生故障的概率，在信息管理過程中存在不兼容問題，整體作業(yè)效率低下。

三、水泥熟料煅燒過程中的節(jié)能降耗

（一）實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

縱觀水泥生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展，水泥助磨劑已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，助磨劑可以有效降低磨損電耗，使熟料煅燒整體作業(yè)效率得到質(zhì)的飛躍。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，作業(yè)人員需要明確水泥的產(chǎn)品種類，確定混合材料種類與之間的配比關(guān)系。采取變頻器的方式，對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。構(gòu)建閉環(huán)監(jiān)控體系，從而完成整體數(shù)據(jù)監(jiān)控與測(cè)試分析工作。降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，將質(zhì)量控制設(shè)備、風(fēng)量優(yōu)化控制設(shè)備、控溫設(shè)備結(jié)合起來，構(gòu)成整體化的操作，在整體層面上動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，以達(dá)到控制熟料質(zhì)量的目的，降低整體的能源消耗。

例如，要借助變頻器連接到不同的控制單元，搭建數(shù)據(jù)庫。充分利用大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，用數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)創(chuàng)新，增強(qiáng)故障預(yù)測(cè)能力。整合大數(shù)據(jù)內(nèi)的信息，避免經(jīng)驗(yàn)主義帶來的錯(cuò)誤，優(yōu)化和動(dòng)能緩沖等眾多標(biāo)準(zhǔn)功能。同時(shí)在熟料煅燒生產(chǎn)線中引入非線性模型的預(yù)測(cè)控制器，基于機(jī)理模型實(shí)現(xiàn)對(duì)熟料煅燒過程中的信息進(jìn)行多種預(yù)測(cè)，通過預(yù)測(cè)信息優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，在特定的約束條件內(nèi)得到最優(yōu)解，確保操作的穩(wěn)定性。將加熱單元與PLC相聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)熟料煅燒的全面監(jiān)控，確保變頻器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與實(shí)用性。

（二）明確作業(yè)流程

水泥煅燒系統(tǒng)由預(yù)熱器，分解爐，回轉(zhuǎn)爐，燃燒器等不同設(shè)備組成，在煅燒過程中，生料進(jìn)入預(yù)熱器中，首先進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱器利用自立用回轉(zhuǎn)窯分解爐排出的熱。首先加熱生料，碳酸鹽開始發(fā)生分解，預(yù)熱后的生料進(jìn)入分解爐內(nèi)，在分解爐內(nèi)，分解爐再次燃燒，碳酸鹽分解率可以達(dá)到90%以上。完成預(yù)熱和分解之后，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成燒成過程，在此過程中，碳酸鹽進(jìn)一步分解成小分子物質(zhì)，并發(fā)生一系列的固相反應(yīng)，以此提高整體材料的熱度。經(jīng)過降溫卻至80～120℃，之間，以滿足出場(chǎng)、運(yùn)輸?shù)囊?。熟料煅燒的生產(chǎn)流程連續(xù)性，時(shí)效性較強(qiáng)，能夠滿足水泥生產(chǎn)高產(chǎn)量低效能低排放的要求。在生產(chǎn)過程中要綜合考量煅燒過程中的溫度、壓力、生料成分、進(jìn)氣量等多種信息，建立完善的自動(dòng)化控制動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，確保系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)維持在最佳狀態(tài)，在滿足產(chǎn)量的要求上達(dá)到環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的雙重要求。

例如，要針對(duì)于水泥熟料在鍛造過程中本身的材料特性，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)時(shí)分析采集數(shù)據(jù)，采用多變量非線性的預(yù)測(cè)控制技術(shù)，控制生料喂料量，實(shí)現(xiàn)對(duì)于水泥熟料煅燒過程中的閉環(huán)優(yōu)化，從整體層面上弱化班次之間的操作差異，降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。綜合考量水泥廠回轉(zhuǎn)窯的拆卸、焊接、更換等各種要求，明確分析回轉(zhuǎn)窯的失效率以及失效模式，設(shè)定電流和瞬間應(yīng)力的最大值。應(yīng)該根據(jù)外界的工作環(huán)境，匹配型號(hào)、壽命等，及時(shí)尋求專業(yè)幫助，擴(kuò)大其的應(yīng)用范圍。明確水位上限與下限之間的耦合關(guān)系，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，避免出現(xiàn)熱量空載。

（三）完善內(nèi)部的管理機(jī)制

水泥廠要持續(xù)加強(qiáng)創(chuàng)新，根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)淘汰落后產(chǎn)能工作的通知》，關(guān)停一些能源超限的項(xiàng)目，應(yīng)在6個(gè)月內(nèi)完成整改達(dá)標(biāo)的經(jīng)申請(qǐng)，確保水泥質(zhì)量達(dá)到國家的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，不斷升級(jí)自身的工業(yè)技術(shù)與裝備產(chǎn)能，提高整體的作業(yè)生產(chǎn)效率。要定期進(jìn)行停機(jī)檢驗(yàn)，避免設(shè)備老化造成的大規(guī)模安全事件。在進(jìn)行檢修過程中，要合理潤滑重要部件，實(shí)現(xiàn)防腐、防銹，清除爐內(nèi)的可燃，開展全面的除銹工作。避免由于管道堵塞或泄漏，影響水蒸氣導(dǎo)熱，通過完善的檢修管理機(jī)制，提高整體熟料煅燒效率。

例如，可以采用雙管燃燒器，實(shí)現(xiàn)工作過程中的迅速降溫，保證火焰溫度均勻，保持在熟化內(nèi)部存在充足的氧氣，提高了煤粉的燃燒效率，降低了一氧化碳含量，同時(shí)有效避免了的熱量損失，將進(jìn)口負(fù)壓降低500～1500Pa，電流維持在4～10A。

四、總結(jié)

熟料煅燒作為水泥加工生產(chǎn)中的核心步驟，熟料煅燒耗電量約占到總體耗電量的30%，如何提高熟料煅燒工作效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是各大水泥廠節(jié)能減排的主要目標(biāo)。管理人員應(yīng)該合理使用水泥助磨劑，借助變頻設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)，強(qiáng)化整體的能耗分析，實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。

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