新型干法水泥熟料生產過程節能減排技術應用研究

柴 進

(大同煤礦集團建材有限責任公司， 山西 大同 037000)

0 引言

水泥工業的能耗和二氧化碳排放量占整個建筑行業的 70%，隨著國家節能減排戰略的提出，水泥工業必須轉型升級，優化產業節能，實施節能減排措施。水泥工業的能源消耗主要是水泥熟料形成過程中產生大量的熱量以及生產過程中資源的利用率[1]。水泥生產過程中消耗的熱耗和主機設備、附屬設備以及窯操作系統有關。新型干法水泥熟料生產技術則是根據懸浮預熱和窯外預分解技術應用在水泥生產過程中，建立一套大型、自動化、節能環保的現代水泥生產工藝。近年來，隨著水泥工業的發展，通過六級預熱器高效分解爐的預分解技術、煤粉燃燒器等方式，可以降低水泥熟料生產的能耗，達到節能減排的效果。通過余熱發電技術，將水泥生產過程中熱量進行利用，提高資源的利用率。

1 新型干法水泥熟料生產加工工藝

在水泥生產過程中，從礦石開采、原料的破碎、熟料的煅燒、原料的運輸和存儲、水泥產品的制作包裝等各個環節都會產生粉塵。我國水泥廠煅燒水泥熟料的時候，主要燃燒煤炭，煤炭在燃燒過程中會釋放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害氣體或者產生超細粉塵，如果直接排放到大氣環境，對大氣環境造成污染，二氧化碳是造成溫室效應的主要因素。隨著國家節能減排政策的提出，水泥熟料生產加工工藝必須進行改進。新型干法水泥生產技術，可以通過現代化技術手段，將水泥生產廠的各個車間二氧化碳排放量以及粉塵排放量的濃度進行控制，并通過控制技術控制污染物質的排放濃度、溫度以及濕度。

2 新型干法水泥熟料生產過程中節能減排技術的應用

2.1 新型干法水泥熟料生產過程中的減排措施

本文以某公司的水泥生產情況為例，水泥熟料生產線生產4500t/d熟料，計算一小時的基準物質流量，然后得到下面物質流圖：

圖為4500t/d熟料生產能量流圖：

從上述圖中可以看出，新型干法水泥熟料生產減排措施主要有以下方式：

第一，減少預熱器出口飛灰量，該預熱器出口灰飛量是23.25t/d小時，產生的熱量非常大，所以必須采取有效的措施進行回收利用。第二，窯頭飛灰回收利用，由于水泥窯頭飛灰量非常大，可以達到5.888t/d，這部分飛灰通過干擾分離器將其回收處理以后回到熟料庫，由于窯頭的空氣中含有的粉塵量達到了 50mg/m3，根據國家對水泥生產大氣回收利用標準，窯頭排空氣體粉塵量為 30mg/m3，所以需要對水泥生產廠家的窯頭進行除塵處理，提高飛灰的程度。第三，減少氮氧化物的排放量。由于預熱器出口的煙氣中含有大量氮氧化物，這些氮氧化物產量為790mg/m3，但是根據國家環境污染排放標準，其排放量只有400mg/m3，所以不能講預熱器中的煙氣直接排放到大氣環境中，必須進行脫硫脫酸處理。第四，水泥生產過程中每小時需要消耗生料287.381頓，其中石灰石消耗223.295噸，所以在生產的時候可以考慮用部分工業廢渣代替原料，減少天然原材料的消耗，從而達到節能降耗的目的。

2.2 新型干法水泥熟料生產過程能量流以及節能措施

以上述水泥生產廠家為例，4500t/d水泥熟料生產線，每小時需要消耗流量,

根據4500t/d水泥熟料生產能量可以從以下幾個環節實施節能減排措施：第一，如果水泥生產加工工藝設備的預熱器出口廢氣溫度達到了 350℃，則會帶走172568.225MJ/h的熱量，這些熱量如果直接排放到大氣環境下，對環境造成污染。因此，需要對其進行回收利用。第二，窯頭余熱溫度達到了 400℃以上，產生106607.625MJ/h的熱量，可以充分回收利用這部分的熱量。第三，水泥工藝中的燒成系統需要686647.5MJ/h熱量，這部分熱量需要燃燒煤炭獲得，所以如何提高煤炭的燃燒效率十分關鍵。第四，SP爐口的廢氣溫度達到了200多度，如果廢氣經過管道進入到原料磨內，其溫度可以達到185℃，需要帶走88430.628MJ/h的熱量，針對這部分熱量需要進行處理。第五，篦冷機出口廢氣溫度達到了250℃，可以產生25324.84MJ/h的熱量，這部分熱量也需要回收利用。

2.3 干濕法水泥熟料生產過程中節能減排技術

從上述水泥生產工藝中的各個設備熱量排放量和出口溫度得出，制定出一下生產工藝。該生產工藝從水泥礦石開采到熟料煅燒、凈化處理以及余熱發電等各個環節進行綜合考慮，降低水泥熟料生產加工過程中的熱排放量[2]。采用富氧燃燒技術，提高煤炭的燃燒下來，充分利用煤炭資源；水泥廢氣排放以后，還需要用脫銷脫硫工藝對煙氣進行凈化，減少氮氧化物的排放量，通過窯頭電改技術，減少原材料的損失，這樣可以降低空氣中的含硫量。由于水泥加工生產過程中產生大量的熱量，如果將這部分熱量直接排放到空氣中，不僅對大氣環境造成污染，而且造成熱量的浪費[3-4]。因此通過余熱發電技術，指將水泥生產過程中多余的熱量進行處理，將熱量轉化為電能，作為生產加工的電能。通過以上節能減排工藝，以每噸水泥生產熟料為準，節能減排效果明顯。

3 結束語

通過對該公司的4500t/d水泥熟料生產線的物質流和能量流工藝進行分析，根據各個工藝環節，提出了水泥生產節能減排工藝，通過這種工藝。公司每年可以節約用煤量為5768噸，節約用電量達到523.6萬KWh、節約用水量為12.852萬m3，減少氮氧化物的排放量為60%，減少碳排放量為46200噸，節能減排效果明顯。