浅谈水泥生产节能技术

浅谈水泥生产节能技术

宋绪强

新疆圣雄水泥有限公司 新疆 吐鲁番 838100

摘要：随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，进入新时期以来，我国各项事业均快速发展，取得了十分理想的成绩，特别是建筑行业以惊人的速度向前发展，水泥的应用量在不断的增加。现阶段，我国已经将双碳目标纳入生态文明建设整体布局，制定碳达峰行动计划，全力以赴实现双碳目标。我国水泥产量已经稳居世界第一，水泥行业碳排放比例已经在我国工业生产中排在前列，在双碳背景下的水泥行业降碳已经迫在眉睫。

关键词：水泥生产；节能技术

引言

近几年，水泥行业产业结构不断优化，但产能过剩矛盾尚未根本解决，产能置换政策导致有效产能增加[1]，节能减排路径及技术亟待探讨。

1能源结构调整

能源结构调整是水泥行业降碳减排的必由之路。水泥行业需要进一步减少煤电占比，大幅度提高绿色能源、可替代能源的使用比例，持续推动能源清洁低碳安全高效利用。目前水泥窑协同处置废弃物技术利用生物质燃料，燃煤替代率可达40%以上。目前，全国水泥熟料生产线1 600余条，其中70条是生活垃圾协同处置设施，约占4%。其次，传统生产工艺以生石灰原料生产熟料过程中，高温环境下将会分解产生40%左右的CO 2，采用含CaO但CO 2含量低的替代原料，可以有效降低水泥生产过程中碳排放。今后水泥窑协同处置覆盖率将大幅度提升，这种提升资源综合利用水平、替代原燃料成熟技术将成为水泥行业新的增长点。

2水泥行业ＣＯ２减排技术措施

原材料替代技术目前已被大多数水泥企业所接受，原材料替代不仅可以节约原材料、减少成本，而且可以协同处置部分城市固废，向政府申请一定的补贴。目前水泥原材料替代技术研究较成熟，通常研究顺序是先分析物质的成分是否会影响水泥强度、初凝时间等，若前两项条件满足则可进行试验，制备样品后测定相关参数是否满足水泥要求。目前可用于水泥原材料替代的固废渣种类较多，按要求比例制备还可制备出性能优越的水泥产品。但是，原材料的替代只能减少部分的原材料使用，对于提前实现“碳达峰、碳中和”所需要的减排量还远远不够。节能改造是行业长期发展必不可少的措施，同时也是国家为应对我国工业蓬勃发展带来的能耗负荷和污染物排放逐渐增加现象而制定的一项政策引导。我国从２０１９年开始在全国推行工业节能诊断，由财政拨款支持该项工作，由此可以看出我国对节能工作的重视。节能诊断工作发现问题，提出节能措施，企业进行节能改造后所获得的节能成效将会长期影响企业的能源消耗。同时，先进的节能改造经验还可进行推广，促进行业其他企业能效提升。节能改造间接地实现ＣＯ２减排，其效益具有长久性。碳捕集技术目前在理论研究层面已相对成熟，但在实际应用中发现了部分问题，如技术不够成熟、经济可行性差、下游市场需求不足等问题。２０２０年９月相关研究人员带领团队在实验室实现了从ＣＯ２到淀粉的全合成，为ＣＯ２到淀粉生产的工业车间制造开创了一种可能，该成果为解决水泥行业碳捕集到产品的转化提供了思路。水泥行业碳捕集技术若能够得以推广应用，将解决水泥生产６５％以上的ＣＯ２排放。

3窑炉节煤

（1）应用新型高性能窑头燃烧器。水泥企业在选用窑头燃烧器时，必须选用与本企业水泥窑型相适应的燃烧器，窑头一次风机的选型也是燃烧器节煤的关键，根据相关研究表明，窑头一次风用量每降低1%，煤耗降低1kg/t.cl。（2）应用高性能隔热材料。窑、预热器、篦冷机等热工设备的隔热也是窑炉节煤较为关键的一环。传统不定型耐火材料施工采用硅酸钙板隔热，硅酸钙板较厚，隔热效果也一般，新型纳米隔热材料更薄，隔热效果更好。采用新型纳米隔热材料替代硅酸钙板可以有效降低热工设备表面温度，也可以扩充分解炉炉容，水泥企业可以重点考虑。窑耐火砖也可以采用隔热效果更好的耐火砖，有效降低窑筒体表面温度，降低水泥窑热损失，从而起到节煤作用。另外三次风管砌砖时，采用保温砖替代硅酸钙板也可以有效降低表面温度，可以延长耐火砖使用寿命。（3）治理系统漏风。理论上，每增加1%过剩空气系数，熟料煤耗增加1kg/t.cl。一般窑尾氧含量控制在2%~3%，窑尾烟囱氧含量控制在7%以下。水泥企业重点检查窑头、窑尾密封，预热器检修门、窑投窑门、预热器翻板阀等处漏风，保证在窑系统用风基础上，尽量降低系统漏风，节能降耗。（4）设置合理工艺参数。企业应根据自身窑炉特点制定合理的工艺技术指标，确定料、煤（油）、风、窑速、温度、压力等合理参数范围，处理好窑、炉、篦冷机的相互关系，稳定系统热工制度，提高窑系统稳定性和运转率，延长安全运转周期。

4产业结构调整是做好全行业节能降碳工作的定海之针

水泥行业是典型的流程性材料行业，生产线工艺的先进性、合理性，不仅很大程度上决定了产品的产量与质量水平，也很大程度上决定了产品的能源消耗与污染物排放处于什么水平范围。由于其全天候连续性生产、产量大，一般的水泥厂年产量均以百万吨计，当不同生产线及其生产设备之间在单位时间的产品能耗、污染物排放值存在不大差异时，一年下来，其最终的能耗水平、污染物排放水平的绝对值差异也是相当惊人的。因此，做好宏观调控，政府主管部门及其行业协会出台节能减排的产业政策时，要牢牢扭住产能规模、生产工艺及其配套设备这个牛鼻子不放松，认真总结水泥行业先进企业在节能减排、经济运行等诸方面处于先进水平，且投资收益比高的生产线的成功经验，不断出台、更新相应的行业准入政策门槛，辅以对现有落后产能的有序淘汰（推出相应的时间表），精准施策，有的放矢，一张蓝图绘到底，全行业的节能减排工作必将走上良性循环的健康之路。

5安装

云平台智能优化控制系统，对所获得的运行数据进行收集、处理、调节，找出节能运行的最佳工艺参数，并迅速判断可能出现的异常参数偏差作出反馈纠正，以维持系统稳定在最佳参数下的运行。很多智能化项目开发商，急于获得成果，担心拿不到项目，不敢向用户提出上述条件，这恰恰成为智能化难于取得明显经济效益的原因所在。孰不知，建成智能工厂，决非是只要业主肯于投资，开发商一家就能单打独斗的。业主还要为建成智能工厂创造出前三项基本条件，才会与开发商共同实现生产线本身的智能与高效节能。

结语

水泥行业稳定运行与健康发展,行业自律与错峰限产是最重要手段。须强化建材(水泥)行业协会及龙头企业的引领与协调作用，展现更大智慧与担当。

参考文献

［１］李继峰，郭焦锋，高世楫，等．我国实现２０６０年前碳中和目标的路径分析［Ｊ］．发展研究，２０２１．

［２］徐明洪，冯东琴，邵泽超，等．我国有色金属行业碳达峰之见解［Ｊ］．中国有色金属，２０２１．

［３］李若男，杨力俊，赵晓丽．基于空间模型的中国碳交易减排效果分析［Ｊ］．全球能源互联网，２０２１．