關于水泥行業節能降耗的改進措施

張偉中

水泥行業一直以來是高耗能，高污染，低附加值的典型代表，這其中又以生產過程中的高能耗讓人最為頭疼，因為伴隨著各種礦石原料的入廠，要經過粉碎，煅燒，研磨這三大工藝流程，每一步都時時刻刻消耗著大量的熱能，電能，如何降低企業的生產成本，如何對能源進行最大化的利用，如何對已有設備，工藝進行技術改造是擺在我們技術人員面前必須解決的問題，使水泥生產體現其節能環保，優質高效和可持續發展的特點。

1 原料及工藝的改進

1.1 引入礦化劑

只要加入少量的礦化劑，就可以對熟料的煅燒過程和質量有重要的影響。近年來，采用氟化鈣和石膏作為復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。復合礦化劑中的硫酸銅、石膏都能夠降低熟料燒成時液相出現的溫度，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 工業廢渣的利用

我國每年從工礦企業排出大量廢渣，其中包括粉煤灰、煤矸石、高爐礦渣、電石渣等。通過積極開展試驗、研究工作，作為混合材與水泥熟料一起研磨制成水泥。經測算：以我廠普通硅酸鹽水泥為例，2013年水泥總產量為190萬噸，假如按每噸水泥摻 1%的混合材，就可節省 1.9 萬噸熟料。按新型干法窯每噸熟料熱耗 110～130kg 煤計算，這樣做就可節約2280噸標準煤，若合理的將普通硅酸鹽水泥的混合材含量提高5個百分點，單原煤這一項就可節約11400噸標準煤，按噸煤600元計算，每年即可節約684萬元。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，達到節能降耗的目的。

1.3 水泥助磨劑的使用

水泥生產可以簡單的概括為“兩磨一燒”，其中水泥成品粉磨電耗約占生產總電耗的70%左右，粉磨成本占生產總成本的35%左右。目前我國各大水泥廠仍以球磨機為主，生產效率極低，幾乎有90%的電能轉化為熱能白白浪費，且改造成本高昂。水泥助磨劑的出現正好解決這一問題，助磨劑是由一種或幾種表面活性物質組成，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團作用，消除微細顆粒糊球糊襯板現象，提高磨機內物料的流動性，從而實現球磨機節能高產的目標。可以在不增加固定資產投產和不增加運行費用的情況下，給水泥生產增加一種節能、降耗、改善水泥性能的調控手段。使用水泥助磨劑后可節省熟料6%～8%，多用混合材5%～8%，節電15%～20%，經濟效益非常明顯。

1.4 窯協同處理生活廢棄物

我國每年有將近1.5億噸生活垃圾的產生，并且以每年5%的速度增長，用垃圾煅燒生料生產水泥屬于新興課題，但卻是降低水泥生產成本的有效途徑，國外已經有先進經驗可供我們學習參考，利用垃圾和窯內熟料煅燒技術現已在我國一些水泥廠試驗線成功，可以使垃圾和灰渣全部得到利用，不僅減輕環境污染，更有利于水泥粉磨，還可以減少30%～40%的傳統燃料的生產成本。

2 生產設備的改進

2.1 變頻調速的使用

在水泥廠的工藝設備中，風機的耗電量是巨大的，尤其是生料制備和燒成系統的風機約占總耗電量的40%，風機的電耗直接影響到水泥企業的生產成本，使用了變頻器不僅實現了電機的軟啟動，延長電機的壽命，減少對電網其他大型設備的干擾，比不使用機械式檔板調節風量減少了風道的振動和磨損。近年來，大功率變頻器逐漸取代傳統的機械式擋板風門，利用變頻調速風機調節風量，能有效的降低生產成本。

2.2 采用先進的粉磨工藝設備實現節能

對于中小水泥廠還普遍使用的普通水泥磨加以改造成高細磨，普通水泥磨生產的水泥，粒徑較粗，顆粒微觀形態不夠均勻，且磨機的臺時產量上不去，這都達不到現代水泥節能降耗的要求。以某廠MB30130高產高細磨為例，其水泥磨共分四倉，一、二倉中間位內粉篩，雙層隔倉板結構，物料經一倉破碎沖擊作用，進入二倉，在二、三倉設有篩分雙層隔倉板裝置，篩板篦縫孔徑在5mm，三、四倉設有普通雙層隔倉板，活化擋料環，磨尾出料裝置與篩分隔倉板相似，出料端采用組合式出料篦板，實現了料和球的分離。一倉、二倉裝有階梯襯板，三倉、四倉裝有小波紋襯板。普通水泥磨改造成高細磨，水泥產品細度提高顆粒效果好，增產、節能效果更加顯著。而且運行更加穩定可靠，更加符合我國國情。它有幾個優點：①當保證水泥強度不變時，可使水泥磨增產25-35%，最低增產幅度也能保證20%，節電17-25%。 ②增加水泥標號，保證水泥質量的穩定。③通過多摻混合材來提高水泥產量，從而可使水泥總產量增加5%左右，效益非常顯著。

3 純低溫余熱發電技術

現在的各新型干法水泥生產線中，窯尾預熱器和窯頭篦冷機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掉，如果將這部分能源加以回收利用，可以極大的提高企業的經濟效益，一定程度緩解水泥廠的用電緊張。

純低溫余熱發電技術的基本原理是：分別在窯頭和窯尾設立兩臺余熱鍋爐。從篦冷機中部抽出熱風，進入窯頭余熱鍋爐，Ⅰ段產生1.1MPa，340℃過熱蒸汽。Ⅱ段產生180℃熱水，其中30%提供給Ⅰ段管路，70%作為補償進入窯尾余熱鍋爐；窯尾余熱鍋爐產生1.1MPa，310℃過熱蒸汽與窯頭余熱鍋爐Ⅰ段產生的過熱蒸汽匯合，此時過熱蒸汽在管路中損失一部分，壓力和溫度分別至1.0MPa和310℃，然后經母管路一起進入汽輪機組做功，做功后的乏汽通過冷凝塔凝結成60℃熱水，經補充軟化水和真空除氧被再次送進窯頭余熱鍋爐Ⅱ段完成一個循環。

純低溫余熱發電主要利用窯頭熟料冷卻機和窯尾預熱器的340℃左右的廢氣余熱進行發電，一頭一尾廢氣的熱量約占水泥熟料燒成系統總熱耗量的35%。經多方測算，每噸熟料的余熱可以產電25kWh～33kWh。若一條5000t/d水泥熟料生產線配套4.5MW低溫余熱發電項目，工程總造價為5000萬元，年發電量4000萬kWh，扣除維護使用成本，3到4年即可收回投資。可以預計，利用好水泥純低溫余熱發電的市場價值還是很可觀的。

參考文獻

[1] 王復生.現代水泥生產基本知識[D].中國建材工業出版社，2010.

[2] 王貴生.高細磨能提高水泥顆粒級配的合理性[J].中華建設，2008.