新型干法水泥熟料生產(chǎn)過程節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)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(yè)的能耗和二氧化碳排放量占整個建筑行業(yè)的 70%，隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的提出，水泥工業(yè)必須轉(zhuǎn)型升級，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)節(jié)能，實施節(jié)能減排措施。水泥工業(yè)的能源消耗主要是水泥熟料形成過程中產(chǎn)生大量的熱量以及生產(chǎn)過程中資源的利用率[1]。水泥生產(chǎn)過程中消耗的熱耗和主機設(shè)備、附屬設(shè)備以及窯操作系統(tǒng)有關(guān)。新型干法水泥熟料生產(chǎn)技術(shù)則是根據(jù)懸浮預(yù)熱和窯外預(yù)分解技術(shù)應(yīng)用在水泥生產(chǎn)過程中，建立一套大型、自動化、節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代水泥生產(chǎn)工藝。近年來，隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，通過六級預(yù)熱器高效分解爐的預(yù)分解技術(shù)、煤粉燃燒器等方式，可以降低水泥熟料生產(chǎn)的能耗，達到節(jié)能減排的效果。通過余熱發(fā)電技術(shù)，將水泥生產(chǎn)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(chǎn)加工工藝

在水泥生產(chǎn)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(chǎn)品的制作包裝等各個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)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(chǎn)生超細粉塵，如果直接排放到大氣環(huán)境，對大氣環(huán)境造成污染，二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要因素。隨著國家節(jié)能減排政策的提出，水泥熟料生產(chǎn)加工工藝必須進行改進。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)，可以通過現(xiàn)代化技術(shù)手段，將水泥生產(chǎn)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(shù)控制污染物質(zhì)的排放濃度、溫度以及濕度。

2 新型干法水泥熟料生產(chǎn)過程中節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

2.1 新型干法水泥熟料生產(chǎn)過程中的減排措施

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

圖為4500t/d熟料生產(chǎn)能量流圖：

從上述圖中可以看出，新型干法水泥熟料生產(chǎn)減排措施主要有以下方式：

第一，減少預(yù)熱器出口飛灰量，該預(yù)熱器出口灰飛量是23.25t/d小時，產(chǎn)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(jù)國家對水泥生產(chǎn)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(chǎn)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(yù)熱器出口的煙氣中含有大量氮氧化物，這些氮氧化物產(chǎn)量為790mg/m3，但是根據(jù)國家環(huán)境污染排放標準，其排放量只有400mg/m3，所以不能講預(yù)熱器中的煙氣直接排放到大氣環(huán)境中，必須進行脫硫脫酸處理。第四，水泥生產(chǎn)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(chǎn)的時候可以考慮用部分工業(yè)廢渣代替原料，減少天然原材料的消耗，從而達到節(jié)能降耗的目的。

2.2 新型干法水泥熟料生產(chǎn)過程能量流以及節(jié)能措施

以上述水泥生產(chǎn)廠家為例，4500t/d水泥熟料生產(chǎn)線，每小時需要消耗流量,

根據(jù)4500t/d水泥熟料生產(chǎn)能量可以從以下幾個環(huán)節(jié)實施節(jié)能減排措施：第一，如果水泥生產(chǎn)加工工藝設(shè)備的預(yù)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(huán)境下，對環(huán)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(chǎn)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(tǒng)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(guān)鍵。第四，SP爐口的廢氣溫度達到了200多度，如果廢氣經(jīng)過管道進入到原料磨內(nèi)，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(chǎn)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(chǎn)過程中節(jié)能減排技術(shù)

從上述水泥生產(chǎn)工藝中的各個設(shè)備熱量排放量和出口溫度得出，制定出一下生產(chǎn)工藝。該生產(chǎn)工藝從水泥礦石開采到熟料煅燒、凈化處理以及余熱發(fā)電等各個環(huán)節(jié)進行綜合考慮，降低水泥熟料生產(chǎn)加工過程中的熱排放量[2]。采用富氧燃燒技術(shù)，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(shù)，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(chǎn)過程中產(chǎn)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(huán)境造成污染，而且造成熱量的浪費[3-4]。因此通過余熱發(fā)電技術(shù)，指將水泥生產(chǎn)過程中多余的熱量進行處理，將熱量轉(zhuǎn)化為電能，作為生產(chǎn)加工的電能。通過以上節(jié)能減排工藝，以每噸水泥生產(chǎn)熟料為準，節(jié)能減排效果明顯。

3 結(jié)束語

通過對該公司的4500t/d水泥熟料生產(chǎn)線的物質(zhì)流和能量流工藝進行分析，根據(jù)各個工藝環(huán)節(jié)，提出了水泥生產(chǎn)節(jié)能減排工藝，通過這種工藝。公司每年可以節(jié)約用煤量為5768噸，節(jié)約用電量達到523.6萬KWh、節(jié)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(jié)能減排效果明顯。