新型干法水泥熟料生产过程节能减排技术应用研究

柴 进

(大同煤矿集团建材有限责任公司， 山西 大同 037000)

0 引言

水泥工业的能耗和二氧化碳排放量占整个建筑行业的 70%，随着国家节能减排战略的提出，水泥工业必须转型升级，优化产业节能，实施节能减排措施。水泥工业的能源消耗主要是水泥熟料形成过程中产生大量的热量以及生产过程中资源的利用率[1]。水泥生产过程中消耗的热耗和主机设备、附属设备以及窑操作系统有关。新型干法水泥熟料生产技术则是根据悬浮预热和窑外预分解技术应用在水泥生产过程中，建立一套大型、自动化、节能环保的现代水泥生产工艺。近年来，随着水泥工业的发展，通过六级预热器高效分解炉的预分解技术、煤粉燃烧器等方式，可以降低水泥熟料生产的能耗，达到节能减排的效果。通过余热发电技术，将水泥生产过程中热量进行利用，提高资源的利用率。

1 新型干法水泥熟料生产加工工艺

在水泥生产过程中，从矿石开采、原料的破碎、熟料的煅烧、原料的运输和存储、水泥产品的制作包装等各个环节都会产生粉尘。我国水泥厂煅烧水泥熟料的时候，主要燃烧煤炭，煤炭在燃烧过程中会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体或者产生超细粉尘，如果直接排放到大气环境，对大气环境造成污染，二氧化碳是造成温室效应的主要因素。随着国家节能减排政策的提出，水泥熟料生产加工工艺必须进行改进。新型干法水泥生产技术，可以通过现代化技术手段，将水泥生产厂的各个车间二氧化碳排放量以及粉尘排放量的浓度进行控制，并通过控制技术控制污染物质的排放浓度、温度以及湿度。

2 新型干法水泥熟料生产过程中节能减排技术的应用

2.1 新型干法水泥熟料生产过程中的减排措施

本文以某公司的水泥生产情况为例，水泥熟料生产线生产4500t/d熟料，计算一小时的基准物质流量，然后得到下面物质流图：

图为4500t/d熟料生产能量流图：

从上述图中可以看出，新型干法水泥熟料生产减排措施主要有以下方式：

第一，减少预热器出口飞灰量，该预热器出口灰飞量是23.25t/d小时，产生的热量非常大，所以必须采取有效的措施进行回收利用。第二，窑头飞灰回收利用，由于水泥窑头飞灰量非常大，可以达到5.888t/d，这部分飞灰通过干扰分离器将其回收处理以后回到熟料库，由于窑头的空气中含有的粉尘量达到了 50mg/m³，根据国家对水泥生产大气回收利用标准，窑头排空气体粉尘量为 30mg/m³，所以需要对水泥生产厂家的窑头进行除尘处理，提高飞灰的程度。第三，减少氮氧化物的排放量。由于预热器出口的烟气中含有大量氮氧化物，这些氮氧化物产量为790mg/m³，但是根据国家环境污染排放标准，其排放量只有400mg/m³，所以不能讲预热器中的烟气直接排放到大气环境中，必须进行脱硫脱酸处理。第四，水泥生产过程中每小时需要消耗生料287.381顿，其中石灰石消耗223.295吨，所以在生产的时候可以考虑用部分工业废渣代替原料，减少天然原材料的消耗，从而达到节能降耗的目的。

2.2 新型干法水泥熟料生产过程能量流以及节能措施

以上述水泥生产厂家为例，4500t/d水泥熟料生产线，每小时需要消耗流量,

根据4500t/d水泥熟料生产能量可以从以下几个环节实施节能减排措施：第一，如果水泥生产加工工艺设备的预热器出口废气温度达到了 350℃，则会带走172568.225MJ/h的热量，这些热量如果直接排放到大气环境下，对环境造成污染。因此，需要对其进行回收利用。第二，窑头余热温度达到了 400℃以上，产生106607.625MJ/h的热量，可以充分回收利用这部分的热量。第三，水泥工艺中的烧成系统需要686647.5MJ/h热量，这部分热量需要燃烧煤炭获得，所以如何提高煤炭的燃烧效率十分关键。第四，SP炉口的废气温度达到了200多度，如果废气经过管道进入到原料磨内，其温度可以达到185℃，需要带走88430.628MJ/h的热量，针对这部分热量需要进行处理。第五，篦冷机出口废气温度达到了250℃，可以产生25324.84MJ/h的热量，这部分热量也需要回收利用。

2.3 干湿法水泥熟料生产过程中节能减排技术

从上述水泥生产工艺中的各个设备热量排放量和出口温度得出，制定出一下生产工艺。该生产工艺从水泥矿石开采到熟料煅烧、净化处理以及余热发电等各个环节进行综合考虑，降低水泥熟料生产加工过程中的热排放量[2]。采用富氧燃烧技术，提高煤炭的燃烧下来，充分利用煤炭资源；水泥废气排放以后，还需要用脱销脱硫工艺对烟气进行净化，减少氮氧化物的排放量，通过窑头电改技术，减少原材料的损失，这样可以降低空气中的含硫量。由于水泥加工生产过程中产生大量的热量，如果将这部分热量直接排放到空气中，不仅对大气环境造成污染，而且造成热量的浪费[3-4]。因此通过余热发电技术，指将水泥生产过程中多余的热量进行处理，将热量转化为电能，作为生产加工的电能。通过以上节能减排工艺，以每吨水泥生产熟料为准，节能减排效果明显。

3 结束语

通过对该公司的4500t/d水泥熟料生产线的物质流和能量流工艺进行分析，根据各个工艺环节，提出了水泥生产节能减排工艺，通过这种工艺。公司每年可以节约用煤量为5768吨，节约用电量达到523.6万KWh、节约用水量为12.852万m³，减少氮氧化物的排放量为60%，减少碳排放量为46200吨，节能减排效果明显。