水泥生产系统节能降耗小改造

水泥生产系统节能降耗小改造

周伟

身份证号码：230206197206030015

摘要：当前，我国工业行业飞速发展，人们对于工业环保的关注度也逐渐提高。水泥工业生产过程是一个复杂的过程，涉及多种工作和施工技术的使用。本文主要对水泥生产系统节能降耗小改造进行论述，详情如下。

关键词：水泥；生产系统；节能降耗

引言

目前水泥生产控制，最重要的是摆脱过多的人工干预，实现高度自动化控制过程，并在此基础上，建立各系统的动态优化控制模型，完善动态优化控制，实现智能化控制目标。

1负压孔的小改造

水泥生产系统中有几百个负压孔，专门用于测量压力与风量，负压的准确与否事关整个系统的安全稳定，值得我们加以重视。例如预热器，一旦预热器下料管或锥体的负压出现正压，中控室操作员要第一时间通知现场岗位进行检查，同时根据工作经验比对其他参数来判断是否真的发生堵塞现象。在现场岗位检查之前这段时间，中控为了防止出现真正的堵塞情况，轻则进行减料操作，重则进行止料，所以说负压对于操作员的正确判断是至关重要的参数之一。为解决负压管堵塞造成的问题，我们进行了如下优化改造：将预热器的负压管由原来的一个孔改为两个孔，并且串联在一起，一旦其中一个孔因为内部产生结皮而堵塞的情况下，另一个孔还能保证负压表的数值处于正常中。通过将单通道负压孔改为双通道负压孔，有助于中控操作的准确判断，提高了设备的运转率。

2优化耐火砖配置

原有回转窑的上过渡带使用的耐火砖为镁铝尖晶石砖，配置长度为25~38m，镁铝尖晶石砖具有较好的抗剥落性能。一般回转窑的主窑皮能够长到25.5m左右，因镁铝尖晶石砖的价格较贵，同时上过渡带后面的温度仅有350℃左右，故将回转窑内35~38m镁铝尖晶石砖更换为硅莫红砖，该种砖的荷重软化温度为1700℃，价格较为便宜。经过一年的实际使用效果来看，硅莫红砖的使用效果较好，使用寿命也能得到有效的延长。需要注意的是，不同的水泥生产企业，要根据自身的主窑皮长度和上过渡带的具体温度进行适当的优化调整，不可一概而论，照搬照抄，要找到适合自身有利的耐火砖配置，可做到有效的节约成本。

3再生骨料的应用

对于再生骨料的底基层配比，对照以往施工新集料各项参数，随着水泥用量的增加，其击实干密度呈逐渐递增趋势，而最佳含水量则随着再生骨料用量的增加而增大。以经济角度考虑，采用3%水泥掺量的水泥稳定再生料的强度符合设计要求。水泥稳定再生料的性能指标完全可以满足设计要求，比水泥稳定碎石的强度指标略低，压碎值的物理指标可以解释这一点，但是在水泥剂量3.5%~4.5%的水泥稳定再生料强度指标与水泥稳定碎石基本持平，甚至有所赶超。这是源自再生集料中存在一定的水泥砂浆，这是砂浆与水和水泥发生二次水化反应；抑或是再生集料颗粒的表面更为粗糙，且破裂面更为扩展，形成较大的摩擦力，增加了强度指数。在含水率使用量上分析，材料性质的吸水特性导致再生集料用水更多的必然性。综上考虑，从技术条件改进优化配合比，再生集料是可以用于底基层施工的。实践证明，将建筑垃圾中废弃混凝土加工成再生粗集料，经优化配合比和施工质量技术措施，水稳强度、弯沉值等技术性指标合格，可以应用于市政道路次干路、支路等较低等级道路施工。工程应用前景良好，经济效益可观，为当前的建筑业高质量发展提供了一条可持续发展的路径。

4在线分析配料系统

某水泥公司拥有2条4500t/d熟料生产线，且共用一个生料配料站。生料配料采用石灰石、黏土、转炉渣、硅石等4组分配料，石灰石矿石用量大、品位稳定性较差，辅料来源复杂，均化效果有限。前期生料配料控制是根据每小时X-荧光分析仪生料检测数据进行手动调配，由于X-荧光分析仪分析过程复杂，需要现场取样—室内制样—仪器检测—配比调整，耗时较长，存在调整滞后性，无法有效保证生料稳定性，影响出窑熟料质量及生产成本。当前，不少企业都开始使用中子活化多元素在线分析仪，有的不仅安装在配料站的皮带输送机上，还在破碎系统预配料环节使用。在高质量、低成本与智能化发展的迫切需求下，公司也购置了中子活化多元素在线分析仪配料设备系统，利用在线分析仪控制系统能够实现水泥生料配料实时在线控制，提高了出磨生料合格率，提升了熟料稳定性，有效降低了生产成本。

5水泥行业脱碳

水泥生产的主要原料为石灰石，石灰石在煅烧反应过程中会产生大量CO2排放，因此石灰石原料替代是水泥脱碳的重要手段。已有实践将矿渣、钢渣固废作为水泥替代原料应用到水泥生产中，在实现固体废弃物综合利用的同时大幅降低CO2排放。化石燃料替代是水泥行业脱碳的又一重要路径，目前开发有生物质燃料替代技术及水泥窑协同处置废弃物技术。生物质燃料替代即采用秸秆等生物质废弃物替代原煤作为水泥生产燃料，不仅可缓解水泥工业对煤炭的依赖性，同时带动了区域内的生物质废弃物资源化产业发展，有良好的生态效益、经济效益及社会效益。水泥窑协同处置废弃物技术将预处理后满足入窑要求的固体废物投入水泥窑，同步实现了水泥熟料生产期间对固体废物的无害化处置。废弃物在窑内彻底分解无害化，产生的热量被水泥生产回收，减少燃煤消耗，同时灰渣作为水泥组分直接进入水泥熟料产品中，最终实现废弃物的资源化、减量化处置。目前，控制水泥窑热损失措施包括引进先进隔热材料减少窑炉筒体热损失，应用窑炉智能化管理系统自动调节喂煤量、过剩空气系数等运行参数，保持高热效率运行等。尾气余热回收的最主要方式为余热发电，现阶段我国水泥企业已普遍应用余热进行发电。水泥新设备新技术应用包括高效粉磨技术推广，高效低阻旋风预热器、高能效分解炉及第四代冷却机技术装备的使用等。同钢铁行业一样，水泥企业同样可利用CCUS技术实现脱碳。

6生物质电厂灰渣替代水泥掺合料

在双碳目标下，建筑、冶金、电力行业面临着二氧化碳过量排放的现实问题急需解决，此外，传统水泥行业生产与不符合循环经济原则造成大量的自然资源消耗。现有研究发现，替代传统硅酸盐水泥熟料是减少水泥生产企业对环境造成影响的重要途径。大量学者已对粉煤灰、矿渣、尾矿等各类工业固废在水泥掺合料中作用机理及应用进行了广泛的研究。粉煤灰是一种良好的火山灰材料，是当前应用最为广泛的水泥掺合料。然而，火电厂和垃圾发电厂产生粉煤灰、飞灰含有大量的汞、硼、镉、砷、硒等重金属，在作为建筑材料使用过程中存在重金属迁移的风险。为降低粉煤灰、飞灰使用过程中存在的环境危害，常采用生物浸出、化学浸出、物理浸出、热处理、电化学方法及其组合预处理技术实现脱毒。燃烧设备采用循环流化床锅炉，燃烧后的灰渣中存在少量未完全燃尽的有机质，由于缺乏实用的利用方案，产生的大部分灰渣并未合理利用。在温度低于400℃时，生物质逐渐脱水和氧化，随着温度的持续升高，生物质形成可燃挥发性物质。当挥发物和焦油物质达到点火温度时，开始燃烧过程，促使纤维素、半纤维素和木质素热解，进一步促进燃料的燃烧。

结语

总之，水泥生产系统的多个小改造项目，使企业在节能降耗方面得到了一定的红利。入窑煤粉质量、成本控制方面均得到进一步提高。

参考文献

[1]佛山市交通科技有限公司，湖南云中再生科技股份有限公司，佛山市路桥梁工程监测站有限公司，等.水泥稳定道路混凝土再生集料基层施工技术规范:T/GDHS004—2022[S].广州：广东省公路学会，2022.

[2]交通运输部公路科学研究院.公路工程质量检验评定标准第一册土建工程：JTGF80/1—2017[S].北京：人民交通出版社，2018.