技术 | 新型干法水泥生产节能减排技术
引言
水泥是国民经济的基础原材料，与经济建设密切相关。随着我国工业化和城镇化进程的快速推进，在全面建设小康社会的关键发展阶段，作为基础性原材料行业，水泥工业与国民经济关联度比较高，工业化和城镇化进程使得基础设施建设步伐加快，城乡居民住房水平升级也不断促进水泥工业的快速发展。但是，水泥工业是资源和能源消耗高、环境污染比较严重的产业，必须坚持循环经济和可持续发展，走新型工业化发展道路，立行资源节约，保护生态环境，是水泥工业发展的必然选择，为此，讨论新型干法水泥生产节能减排技术具有很重要的现实意义。
01高固气比悬浮预热分解技术1.1 技术特点
高固气比悬浮预热分解技术的工艺布置形式为气路平分并联、料路交叉串联。交叉串联的分布方式使物料进入预热器后，经过两级预热器预热，增加物料与气流间的换热效率，提高换热效率，降低热耗。同时能大幅度提高旋风筒中物料流量，增加旋风预热器的固气比，降低水泥熟料生产的时间，使其热耗趋向于理论热耗。此系统还配置稳定，物料经过低阻力悬浮预热器以及外循环装置后通过增大预热器和分解炉内固气比，不仅提高预热器热效率，同时增加系统热稳定性，降低了预热器废气温度，减少因为废弃带走的能源消耗。
1.2 热力型NOx的减排技术
在新型干法水泥生产过程中，生料经预热后进入分解炉内发生分解反应，然后从窑尾进入回转窑中，在回转窑内完成烧成过程，最终形成熟料并从窑头卸入冷却机。由于煤粉在回转窑窑头及分解炉燃烧，故在回转窑与分解炉处是氮硫化合物的主要产生处。高固气比悬浮预热分解技术通过外循环系统通过降低窑头用煤量使得用煤量大大降低，同时通过窑内高温区的空气量减少使得窑头喷煤管高温火焰处的气相温度大幅度降低，窑头喷煤管高温火焰区的热力型氮氧化物大幅下降。高固气比悬浮预热分解采用的外循环方式一方面增加固气比，提高了分解炉生料的循环率，有效降低了分解炉燃烧温度和分解温度，有助于提高分解炉的热稳定性，不仅可以避免分解炉内煤粉燃烧局部高温的出现，改善了窑内煅烧温度场分布，使CaCO3的入窑分解率几乎接近 100%，且可以防止有害废弃氮硫化合物的产生。
1.3 燃料型氮氧化物的减排技术
水泥生产工艺中，燃料型氮氧化物主要是在分解炉处产生，外循环式分解炉低温环境有效降低了煤粉的燃烧速率降低，延长煤粉的燃尽时间，使已生成的氮氧化物得到充分还原，大大降低了氮氧化物含量。外循环式分解炉低温环境可以使煤粉中的氮氧化物在煤热解过程中得以保留，由于煤粉燃烧初期的氮氧化物主要来源于挥发氮，控制了煤粉燃烧初期氮氧化物的生成。高固气比悬浮预热分解系统中超过70%的燃煤粉在外循环式的分解炉内燃烧，由于分解炉内的低温环境，使得煤中的氮难以完全释放，且该环境中形成的氮氧化物主要为低价的还原环境，通过生料中铁铝氧化物对还原氮氧化物有一定的催化作用，从而提高了煤粉燃烧过程中所生成的氮氧化物的还原率，减少了氮氧化物的排放量。
02辊压机粉磨节能工艺技术2.1 基本概述
辊压机预粉磨系统是分为预粉磨系统(或称循环预粉磨系统)、联合粉磨系统、混合粉磨系统、半终粉磨系统等。其中最典型的是循环预粉磨系统和联合粉磨系统，其他系统均由此演变而来。辊压机属于料床预粉磨系统，是料床挤压粉磨的主导，主要由两个速度相同、相向转动的固定辊和活动辊组成。物料通过辊压机上部进入双辊间隙，物料基本上只受压力，而纯粹的压力所产生的应变相当于剪力所产生的应变的5倍，在50~3000MPa的压力作用下，受压物料变成密实且充满裂缝的扁平状，称料饼，料饼机械强度很低，含有大量的细粉，和微裂纹，容易破碎，易磨性改善明显，便于后续球磨机系统的粉磨，大大降低了整个粉磨系统的单位电耗。辊压机大幅度节能同时更好的保持水泥的原有特性。
2.2 循环预粉磨系统
在循环预粉磨系统中，物料先经辊压机粉碎，然后进入球磨机。为提高粉磨效率，产出的料片至少要部分返回辊压机再次粉磨，一般循环系数不超过2，个别达到3.5。经过辊压机挤压后的物料分为两部分：挤压效果较好的中间料饼部分入球磨，挤压效果较差的边料部分回辊压机再挤压，具有一定的增产节能效果。实践表明，辊压机负担的粉磨任务小，单位吸收功率约4~7kwh/t，一般增产60%左右，节电＜15%左右。
2.3 联合粉磨系统
联合粉磨系统将辊压机的节能优势发挥到最大，通过打散分选设备与辊压机组成的粗料循环闭路系统，物料先经辊压机挤压成料饼，经过分选，粗料部分循环至辊压机再挤压，细粉部分进入后续球磨，这种工艺最大程度的体现了系统各设备的分工明确和优势互补。辊压机的料床粉磨原理使物料挤压的粒度控制到最佳化，粒度均匀，为后续磨机的粉磨提供了适宜的粒度分布，非常适合作为磨机的喂料，后续球磨配球球径可小，可用单仓磨；打散分选设备既控制细粉达到入磨粒度的均匀，其粗颗粒则返回挤压促进了辊压机运行的稳定。
2.4 混合粉磨系统
在混合粉磨系统中，物料由辊压机粉碎，后由球磨机粉磨，通过选粉机把一部分粗粉循环反馈到辊压机中进行再循环，增强了预粉磨的作用，细粉为成品，适当粗粉回辊压机可使机内料床更密实，使辊压机承担了更多的任务，节能效果更好，约增产40%，节电30%。
2.5 半终粉磨系统
半终粉磨系统是将打散分级机的半成品与后续球磨机的出磨物料一同送入选粉机分选，一部分产品直接由辊压机和选粉机直接产生。该系统由高压辊压机与选粉机形成回路，产出的料片在进入选粉机前先经打散机，与出磨物料混合后由选粉机进行分选，粗粉回磨机和辊压机，细粉直接成为系统的成品。在此流程中，预粉磨机可以充分发挥作用，并可使球磨机一仓的平均球径减小。
03新型蓖式冷却机技术现在蓖冷机运动部件主要采用液压传动方式驱动，运行更稳定，承载能力大，液压站位于离蓖冷机较远的地方，操作上只须由液压管道将高压油引入油缸，从而节省了空间，便于检修。低转速辊式破碎机能力较大，转速很低，耐磨性好能耗低，实践表明，辊式熟料破碎机配合蓖冷机使用可使熟料破碎所需要电耗比使用锤式破碎机节省50%。其次，通过调整辊间距来调整出破碎机熟料粒度分布均匀、粒度集中；再次，辊式破碎机辊子表面有凹凸不平的辊齿对直径，破碎过程中，大块熟料被辊齿一层一层剥掉，对于比较大的熟料块破碎效果良好。每一个辊齿都被设计成同一规格，可以任意互换，从而也大大提高了辊齿的使用寿命。通过提高蓖冷机热交换效率来减少冷却风量，既保证了热回收效率，又降低了冷却风机能耗。
04结语总之，水泥生产资源消耗量大，对环境的影响严重，涉及到的节能减排技术除了上述三种，还有助磨剂应用、工业废弃物再造资源利用、低温余热发电等技术，在国家鼓励新型干法水泥技术推广和实施装备国产化的政策环境下，不仅要大力发展新型干法水泥技术，还需要在节能减排上有所改进和创新，优化干法水泥生产技术。
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作者：胡祝捷来源：《成都建筑材料工业设计研究院有限公司》如有侵权，请与我们联系！如果您有想与大家分享的文章，欢迎大家踊跃投稿投稿邮箱：chongzhang@cement365.com
