水泥生产工艺节能技术探讨

水泥生产工艺节能技术探讨

李建利

陵川金隅冀东环保科技有限公司 山西省晋城市 048306

摘要：随着我国建筑行业的迅速发展，作为基础建筑材料的水泥生产技术也得到了长足发展，其中随着生态环保政策的颁布和节能降耗观念的深入人心，我国水泥行业技能潜力也被充分的挖掘，为建筑行业的长远健康发展贡献更大的作用。本文分析了水泥先进工艺节能技术，结合当前低碳环保和节能降耗政策措施，阐述了烧成系统节能技术、粉磨系统节能技术和智能化节能技术的优点，以期为水泥行业发展提供一些参考意见。

关键词：水泥；生产工艺；节能技术；应用

一、水泥行业节能潜力分析

现代社会发展过程中，水泥作为重要的基础性原材料被广泛应用于建筑工程中，随着时代的发展，我国水泥产业也得到迅速发展。在相当长的时间水泥都是建筑行业里必不可少也暂时无可替代的材料。但水泥生产会耗用大量的煤炭资源，且需要电力能源作为支撑。部分企业为了控制成大量使用质量较差的煤炭，导致水泥生产过程中产生大量的附加污染物，其中以二氧化硫及氮氧化物为主，很大程度上污染了周边生态环境，与国家生态环保及节能降耗的政策理念背道而驰。因此，节能减排优化产业结构并把落后的产能进行淘汰是水泥行业长远健康发展的必然治理措施。随着对水泥生产技术的研发，二代水泥技术等先进节能技术及装备被广泛应用到水泥生产企业中，通过对生产设备的更换或节能改造，推进水泥窑协同处置替代燃料，并应用智能化的生产技术手段，最终提升了水泥生产工艺，降低水泥行业的污染及能耗水平。因此水泥行业有着非常大的节能潜力，水泥行业要健康长远发展同时满足现代社会对生态环保及节能降耗要求就必须在保证水泥产品质量性能的基础上最大限度降低生产资源的消耗，并尽可能减少排放污染物，保护周边生态环境。

二、先进节能工艺技术在水泥生产中的应用分析

（一）预热器分解及先进烧成技术应用分析

旋风预热器、分解炉和篦冷机是水泥熟料煅烧工艺中决定水泥生产能耗水平的重要组成部分。旋风预热器是在回转窑和分解炉排出的炽热气流与来自窖尾的高温气流进行热交换的过程中把生料充分分散和悬浮，使得生料能够得到预热致使料中的碳酸钙得以分解。此外旋风预热器还能层层收集生料粉并进行气固分离，然后把生料输送到回转窖或分解炉中。分解炉则是能够把生料中的碳酸钙分解过程提前到回转窖之前，促使生料分解速度与效率都得到一定的提升，减轻了回转窖中碳酸钙的分解任务。经过分解炉的燃料能够改善回转窖的热力分布，是窖内耐火材料承担的热负荷得到减轻。在二代水泥技术中就对旋风预热器有明确的要求，

要突破六级旋风预热器技术，当前随着建筑行业的发展，水泥生产行业六级旋风预热器技术已经实现了，有关的技术指标甚至已经达到了国际领先水平。在分解炉方面，则是针对分解炉的分级燃烧进行研究改造，相关技术研发也比较完善，尤其是分解炉喷煤管位置和三次风管位置的改造使得氮氧化物的排放量大大降低，达到了生态环保及节能降耗的目的。

在回转窖技术研发方面，目前的两档支撑短回转窖技术具有较大的优势，两档短窖与传统的回转窖相比，长径比小于或等于12.5。当前我国主流水泥产品新型干法水泥就是使用两档支撑短回转窖生产工艺的，水泥窖与与旋风预热器相配合，高效提升了生料的传热速率，使得生料分解速度更快。此外两档短窖在能源消耗方面也发挥着极大的作用，两档短窖通过降低窖表面损的方式降低传统的水泥生产能源消耗，并且熟料质量也得到提升，对原煤原料的适应性也达到新的高度。熟料篦冷机能够对窖内进行二次风和三次风输送，并完成熟料的急冷，但又防止了熟料中C3S矿物晶体长大，从而保证了熟料的活性与强度，因此篦冷机是水泥生产过程中重要的设备之一。在水泥生产过程中，篦冷机发挥着发动机的作用，其运行状态决定了水泥生产能耗水平，目前篦冷机设备技术发展较快，从传统的单筒到多筒到篦式，接着是二代三代直到现在的四代，篦冷机设备不断创新改造升级，以达到降耗的目的。国际上先进的篦冷机可以热回收75%以上，极大降低了水泥生产过程中能耗水平。

2. 粉磨设备相关节能技术应用分析

目前二代水泥生产技术中对粉磨技术的研发与创新也达到了新发展高度，高效节能料床粉磨技术被研发出来了，优化了水泥立磨终粉磨技术和辊压机终粉磨技术，但在实际生产过程中，粉磨设备技术更新改造成本及难度都相当大，除非重新建设生产线，或下重金进行完整的设备更新改造升级，否则节能改造都是在原有水泥粉磨工艺基础上进行少量改造，效果相对来说稍小。因此对现有工艺技术特点进行研发，是粉磨工艺技术人员迫切需要解决的任务。以立磨入磨锁风设备为例，由于自身结构设计问题，利用回转下料器叶轮阻隔立磨与外部空气的间隙控制精度收到一定程度的影响，且容易磨损下料器内套和叶轮，间隙会加大漏风情况容易出现。而漏风又会影响生料粉磨系统循环风机和窖尾废气系统排风机，总体上会提高磨机的电耗。此外，入磨物料潮湿会使下料器内粘结，尤其是在冬天的时候，冻结粘料严重立磨喂料就比较困难，然后锁风阀就会频繁的卡跳停机，立磨运行受到了极大的影响，磨机电耗也进一步提高。

随着对相关工艺研发，锁风技术得到了创新发展，新式密封转子喂料机就是锁风技术创新的体现。新式密封转子喂料机是利用料封原理在密封喂料机的称重仓内稳定料位，从而实现料封，使系统漏风的频率有所下降，最终降低了磨机的电耗。根据研究显示，新式密封转子喂料机可以有效降低电耗0.2千瓦时/吨，同时降低窖尾1.5%以上的氧含量，总体来说节能降耗的效果非常显著。

（三）智能化节能技术应用分析

水泥的生产制造需要消耗大量的能源，其中熟料烧成需要消耗大量的燃煤，两磨工艺需要消耗大量的电能，水泥制造业成为了大能源消耗密度产业。能源消耗量巨大不仅不符合国家生态环保及节能降耗的政策理念，也极大的增加了水泥生产成本。据调查研究发现，能源消耗占据水泥生产成本40%到70%之间，因此对水泥生产节能降耗技术的研究也是对水泥生产成本的控制。所以从能源管理及智能化控制方面来看，提高能源使用率可以给水泥行业带来降本增效的效果。

目前我国新型干法水泥生产企业应用的工艺及设备相对来说都比较先进，但在能源管理方面仍存在一定的问题，仍然以传统人工统计分析方法为主，导致能源管理效率低，节能降耗效果不大。而精细化的能源管理应该是数字化智能化的，以水泥智能工厂为例，能源管理系统是水泥智能工厂中的基础性管理模块，并建立有相关的能源管理中心及管理体系，能源消耗得到精细化的管理。水泥智能工厂的能源管理系统是变量采集系统，生产 DCS数据、高压电表数据、低压电表数据、化验数据、物流数据可以通过网络汇集、分类和存取。生产过程中可以随时进行工艺参数分析查询和存储，并能够将能耗数据进行多样化挖掘分析和展示。例如峰谷平运行情况等。

结束语

随着我国人工智能技术、云计算及大数据技术的发展进步，水泥行业的智能改造升级也在不断的研发中，水泥生产技术也突飞猛进，为了保证基础性原料的使用质量，达到国家倡导的节能降耗和生态环保目标，水泥生产企业需要积极投入到技术研发及设备更新改造升级中，为水泥行业长远发展保驾护航。

参考文献：

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[3]张朝发.节能环保低投资新型水泥生产工艺技术简介[J].辽宁建材,2007(02):34-36.