張偉中

水泥行業(yè)一直以來(lái)是高耗能，高污染，低附加值的典型代表，這其中又以生產(chǎn)過(guò)程中的高能耗讓人最為頭疼，因?yàn)榘殡S著各種礦石原料的入廠，要經(jīng)過(guò)粉碎，煅燒，研磨這三大工藝流程，每一步都時(shí)時(shí)刻刻消耗著大量的熱能，電能，如何降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，如何對(duì)能源進(jìn)行最大化的利用，如何對(duì)已有設(shè)備，工藝進(jìn)行技術(shù)改造是擺在我們技術(shù)人員面前必須解決的問(wèn)題，使水泥生產(chǎn)體現(xiàn)其節(jié)能環(huán)保，優(yōu)質(zhì)高效和可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。

1 原料及工藝的改進(jìn)

1.1 引入礦化劑

只要加入少量的礦化劑，就可以對(duì)熟料的煅燒過(guò)程和質(zhì)量有重要的影響。近年來(lái)，采用氟化鈣和石膏作為復(fù)合礦化劑取得了良好效果，熟料礦物組成除C3S，C2S，C3A和C4AF外，還可能存在C4A3S′、C11A7·CaF2等礦物。復(fù)合礦化劑中的硫酸銅、石膏都能夠降低熟料燒成時(shí)液相出現(xiàn)的溫度，能降低液相黏度，促使水泥熟料可以在1300～1350℃的較低溫度下形成。

1.2 工業(yè)廢渣的利用

我國(guó)每年從工礦企業(yè)排出大量廢渣，其中包括粉煤灰、煤矸石、高爐礦渣、電石渣等。通過(guò)積極開(kāi)展試驗(yàn)、研究工作，作為混合材與水泥熟料一起研磨制成水泥。經(jīng)測(cè)算：以我廠普通硅酸鹽水泥為例，2013年水泥總產(chǎn)量為190萬(wàn)噸，假如按每噸水泥摻 1%的混合材，就可節(jié)省 1.9 萬(wàn)噸熟料。按新型干法窯每噸熟料熱耗 110～130kg 煤計(jì)算，這樣做就可節(jié)約2280噸標(biāo)準(zhǔn)煤，若合理的將普通硅酸鹽水泥的混合材含量提高5個(gè)百分點(diǎn)，單原煤這一項(xiàng)就可節(jié)約11400噸標(biāo)準(zhǔn)煤，按噸煤600元計(jì)算，每年即可節(jié)約684萬(wàn)元。將具有活性的混合材摻入水泥中可改善水泥的某些性能，而且可以變廢為寶，化害為利，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1.3 水泥助磨劑的使用

水泥生產(chǎn)可以簡(jiǎn)單的概括為“兩磨一燒”，其中水泥成品粉磨電耗約占生產(chǎn)總電耗的70%左右，粉磨成本占生產(chǎn)總成本的35%左右。目前我國(guó)各大水泥廠仍以球磨機(jī)為主，生產(chǎn)效率極低，幾乎有90%的電能轉(zhuǎn)化為熱能白白浪費(fèi)，且改造成本高昂。水泥助磨劑的出現(xiàn)正好解決這一問(wèn)題，助磨劑是由一種或幾種表面活性物質(zhì)組成，添加助磨劑的目的是為了改善物料的易磨性，減輕顆粒之間的粘聚結(jié)團(tuán)作用，消除微細(xì)顆粒糊球糊襯板現(xiàn)象，提高磨機(jī)內(nèi)物料的流動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)的目標(biāo)。可以在不增加固定資產(chǎn)投產(chǎn)和不增加運(yùn)行費(fèi)用的情況下，給水泥生產(chǎn)增加一種節(jié)能、降耗、改善水泥性能的調(diào)控手段。使用水泥助磨劑后可節(jié)省熟料6%～8%，多用混合材5%～8%，節(jié)電15%～20%，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

1.4 窯協(xié)同處理生活廢棄物

我國(guó)每年有將近1.5億噸生活垃圾的產(chǎn)生，并且以每年5%的速度增長(zhǎng)，用垃圾煅燒生料生產(chǎn)水泥屬于新興課題，但卻是降低水泥生產(chǎn)成本的有效途徑，國(guó)外已經(jīng)有先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可供我們學(xué)習(xí)參考，利用垃圾和窯內(nèi)熟料煅燒技術(shù)現(xiàn)已在我國(guó)一些水泥廠試驗(yàn)線(xiàn)成功，可以使垃圾和灰渣全部得到利用，不僅減輕環(huán)境污染，更有利于水泥粉磨，還可以減少30%～40%的傳統(tǒng)燃料的生產(chǎn)成本。

2 生產(chǎn)設(shè)備的改進(jìn)

2.1 變頻調(diào)速的使用

在水泥廠的工藝設(shè)備中，風(fēng)機(jī)的耗電量是巨大的，尤其是生料制備和燒成系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)約占總耗電量的40%，風(fēng)機(jī)的電耗直接影響到水泥企業(yè)的生產(chǎn)成本，使用了變頻器不僅實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)電機(jī)的壽命，減少對(duì)電網(wǎng)其他大型設(shè)備的干擾，比不使用機(jī)械式檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量減少了風(fēng)道的振動(dòng)和磨損。近年來(lái)，大功率變頻器逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械式擋板風(fēng)門(mén)，利用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量，能有效的降低生產(chǎn)成本。

2.2 采用先進(jìn)的粉磨工藝設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能

對(duì)于中小水泥廠還普遍使用的普通水泥磨加以改造成高細(xì)磨，普通水泥磨生產(chǎn)的水泥，粒徑較粗，顆粒微觀形態(tài)不夠均勻，且磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量上不去，這都達(dá)不到現(xiàn)代水泥節(jié)能降耗的要求。以某廠MB30130高產(chǎn)高細(xì)磨為例，其水泥磨共分四倉(cāng)，一、二倉(cāng)中間位內(nèi)粉篩，雙層隔倉(cāng)板結(jié)構(gòu)，物料經(jīng)一倉(cāng)破碎沖擊作用，進(jìn)入二倉(cāng)，在二、三倉(cāng)設(shè)有篩分雙層隔倉(cāng)板裝置，篩板篦縫孔徑在5mm，三、四倉(cāng)設(shè)有普通雙層隔倉(cāng)板，活化擋料環(huán)，磨尾出料裝置與篩分隔倉(cāng)板相似，出料端采用組合式出料篦板，實(shí)現(xiàn)了料和球的分離。一倉(cāng)、二倉(cāng)裝有階梯襯板，三倉(cāng)、四倉(cāng)裝有小波紋襯板。普通水泥磨改造成高細(xì)磨，水泥產(chǎn)品細(xì)度提高顆粒效果好，增產(chǎn)、節(jié)能效果更加顯著。而且運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，更加符合我國(guó)國(guó)情。它有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①當(dāng)保證水泥強(qiáng)度不變時(shí)，可使水泥磨增產(chǎn)25-35%，最低增產(chǎn)幅度也能保證20%，節(jié)電17-25%。 ②增加水泥標(biāo)號(hào)，保證水泥質(zhì)量的穩(wěn)定。③通過(guò)多摻混合材來(lái)提高水泥產(chǎn)量，從而可使水泥總產(chǎn)量增加5%左右，效益非常顯著。

3 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)

現(xiàn)在的各新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)中，窯尾預(yù)熱器和窯頭篦冷機(jī)的廢氣只有一部分用于生料及煤粉制備，仍有大量熱能排入大氣浪費(fèi)掉，如果將這部分能源加以回收利用，可以極大的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，一定程度緩解水泥廠的用電緊張。

純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的基本原理是：分別在窯頭和窯尾設(shè)立兩臺(tái)余熱鍋爐。從篦冷機(jī)中部抽出熱風(fēng)，進(jìn)入窯頭余熱鍋爐，Ⅰ段產(chǎn)生1.1MPa，340℃過(guò)熱蒸汽。Ⅱ段產(chǎn)生180℃熱水，其中30%提供給Ⅰ段管路，70%作為補(bǔ)償進(jìn)入窯尾余熱鍋爐；窯尾余熱鍋爐產(chǎn)生1.1MPa，310℃過(guò)熱蒸汽與窯頭余熱鍋爐Ⅰ段產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽匯合，此時(shí)過(guò)熱蒸汽在管路中損失一部分，壓力和溫度分別至1.0MPa和310℃，然后經(jīng)母管路一起進(jìn)入汽輪機(jī)組做功，做功后的乏汽通過(guò)冷凝塔凝結(jié)成60℃熱水，經(jīng)補(bǔ)充軟化水和真空除氧被再次送進(jìn)窯頭余熱鍋爐Ⅱ段完成一個(gè)循環(huán)。

純低溫余熱發(fā)電主要利用窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器的340℃左右的廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電，一頭一尾廢氣的熱量約占水泥熟料燒成系統(tǒng)總熱耗量的35%。經(jīng)多方測(cè)算，每噸熟料的余熱可以產(chǎn)電25kWh～33kWh。若一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)配套4.5MW低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目，工程總造價(jià)為5000萬(wàn)元，年發(fā)電量4000萬(wàn)kWh，扣除維護(hù)使用成本，3到4年即可收回投資。可以預(yù)計(jì)，利用好水泥純低溫余熱發(fā)電的市場(chǎng)價(jià)值還是很可觀的。

參考文獻(xiàn)

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