技术 | 浅析水泥生产工艺的节能技术

前言

水泥是建筑业最常用的建筑材料之一。水泥混凝土由于其诸多优点，已成为建筑业不可缺少的材料，进一步提高了水泥的重要性。目前我国水泥生产过程相对落后。部分地区仍然采用传统的水泥生产工艺，是传统的立窑生产工艺。由于大量的投资和严重的污染，这一生产过程越来越不能满足社会生产的需要。能耗是回转窑生产成本的重要指标。普通水泥回转窑热效率约为30％，先进旋风预热器窑热效率仅为50％左右。

1.1 变频控制技术

回转窑主传动产生的动力主要用来驱动频率控制技术电机。工作的特性要求电机系统只有具有高的起动扭矩和稳定的调速性能的电机系统才能适配回转窑。上个世纪七十年代都是通过电机串联电阻调速来驱动回转窑的。晶体管技术在上个世纪八十年代的发展是非常迅速的回转窑中对直流电动机调速系统的使用频率也不断增加。因为回转窑散热高，直流电机会快速损坏碳刷和换向器头，导致不稳定低速运行，产生大量功耗。转窑电机驱动系统应用变频调速技术，形成交流调速驱动系统，将直流调速系统完全取代了，节能效果非常明显。变频器和交流电机组成交流调速系统。逆变器是无源逆变器，其将商用频率相互转换。通过控制变频器、变频交流电机驱动来完成回转窑的拖动任务，实现回转窑牵引变频控制和同步控制。可以将回转窑高扭矩要求充分满足。在调速过程中十分稳定，节能效果也是非常明显。回转窑的所有主传动系统都可以运用技术。

1.2 燃烧技术的改进

1.2.1 新型双管燃烧器介绍了KBN系列新型双管煤粉燃烧器。除了传统的多通道燃烧器的优点外，燃烧器可以将燃烧区局部高温现象消除，更加合理的分布火焰温度，可以使窑炉长时间的运行。新型双管燃烧器的主要优点是可以消除了内管道，调整旋流器和外管道旋流强度。当环形射流的厚度增加到三倍于管道燃烧器厚度时，燃烧器的燃烧效率会大大降低。可以将空气和煤粉的点火速度延缓，降低火焰的最高温度，将烧结区耐火砖的使用寿命不断延长。省去了传统多风燃烧器的内外空气调节阀，简化了系统，一次风机大概节约百分之三十。由变速箱的手轮调节火焰的形状，通过变速箱上的显示器提示。可以简单、准确的控制火焰。煤粉螺旋给料机安装螺旋泵在上方。风机通过螺杆泵将煤粉送入双管式燃烧器，高压离心风机提供外部空气。

1.2.2 煤粉燃烧技术同时，由于煤粉在足够的氧区内完全燃烧，煤粉的化学不完全燃烧损失显著降低。

1.2.3 减少窑热损失在回转窑运行过程中，汽缸空气中损失的热量占总热量大于百分之二十。周围的空气通过衬套和汽缸接收回转窑中的热气流的热量。内衬的导热系数越大，热阻越小，热损失越大。因此，提高窑衬的热阻，即绝热效果，降低窑缸的热损失是提高窑衬热阻的重要措施。

2.1 分解和节能措施

2.1.1 采用CB20单层防潮砖。CB20单层加湿保温砖是由工作层和保温层组成的轻质高强耐磨耐高温磷化砖。由于保温砖强度高，导热系数低，抗热震性好，可将圆筒表面冷却至70～90℃。同时，砖体密度比普通粘土砖轻，减少了窑系统的重量负荷和窑的能耗。采用CB20砖后，在一定程度上提高了分解区的材料温度、气流和衬里材料，且材料的分解反应较为完整。

2.1.2 砌筑技术为了减缓物料在分解区的移动速度，延长物料的加热时间，提高分解速度，可采用防剥落高、低砖三通固定环强化分解区的功能。在铺设高和低的砖之后，搅拌材料层，这增加了向表面供给的材料的机会。材料内层的传热也不断增加，材料的移动速度也同时减缓了，加快了材料的分解速度，气流、耐火砖和材料之间的温差不断增大，为提高传热能力准备了条件。使材料的预热能力增加了，增加了生产，减少了热消耗。

2.2 使用热管技术的排气系统

烟气具有较高的温度和大的体积，并且带走大约33％的热量，这是最大的热损失。使用余热来提高炉膛热效率、将能耗的关键降低。由废气带走的热量与废气温度和废气量的乘积成比例。近年来，在烟气余热回收中广泛的应用热管技术，取得的效果也是明显的。热管技术可用于降低废气温度并因此减少来自废气的热损失。热管是根据传热技术需要开发的高效传热元件。有许多类型的热管。为了节约投资，重力热管已在中国得到了广泛的应用。热管为填充有一定量工作介质的密封、干净、抽真空的真空管。介质可以是纯水、丙酮、乙醇或有机化合物和无机钾、钠、碱金属等。当低温和高温热源向管内传热时，当管下端的液体介质被加热时，它迅速蒸发并上升到热管的上端。由于在上壳体外部的低温冷源的吸热作用，蒸汽冷凝成水滴，散发汽化潜热。根据其自身的重力，液滴沿着管壁流回并加热并再次蒸发。该过程是连续的，并且非常快速地完成了热回收的任务。

2.3 除灰、除水能耗

2.3.1降低除灰、除渣能耗

窑粉尘带走的热量占热耗的约1％-4％。虽然窑灰的重量较小，但也是不能忽略的原料。避免了电除尘器的开启和关闭，提高了除尘器的效率，选择了合适的窑风速，原料颗粒重量和换热设备可以减少窑粉尘的数量，减少窑尘带走的热量。

2.3.2降低除湿能耗

浆液的含水量越高，蒸发所消耗的热量就越大。为了减少泥水蒸发的热量，有必要减少泥水，减少或消除外部的抽水。采用稀浆提高浆料的流动性是降低浆料蒸发热量的关键，是实现节能、提高湿窑产量的一种经济、方便的途径。理论上，对于浆料水分的每1％的还原，熟料的热消耗可以降低1％-2％，熟料的产率可以提高1.5％-2.5％。

随着我国经济的发展，经济全球化的加强，企业之间日益激烈的竞争，加上环境和资源问题，是现代企业发展面临的一个紧迫问题。企业的发展必须改变传统。企业发展的方向。传统的概念是加强管理，同时最大限度地提高企业的经济效益，同时引进先进的技术和设备。

作者：巩政

来源：《山东省建筑材料工业设计研究院》

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