多措并举降低回转窑熟料能耗

多措并举降低回转窑熟料能耗

摘要：为响应国家“双碳政策”号召，降低熟料综合能耗，2021年和2022年通过采取替代原材煤矸石和电石渣的使用，替代燃料废塑料的使用，生料助磨剂和节煤剂的使用，回转窑系统性改造，节能优化项目实施等一系列有效的节能降耗措施，在吨熟料标煤耗和熟料单位综合能耗方面均实现突破，其中熟料单位综合

能耗下降到99.72kg/t,并达到国内先进水平。

0引言

我公司现有一条4500t/d新型干法水泥熟料生产线，由天津水泥设计院设计建设，采用双系列预热器及TTF型分解炉，回转窑规格为φ4.8m×72m,篦冷机为TCFC5500第四代篦冷机，于2013年10月29日投产，投产后吨熟料的标煤耗在一直在100kg/t左右。

2021年水泥控股集团号召国家“双碳政策”,并落实到各水泥生产基地，自主实行熟料综合能耗下降，我公司结合控股集团的降碳减排精神，制定明确的目标和具体的减排方案，并通过2021年、2022年两年的时间，实现吨熟料标煤耗下降到95kg/t以下，熟料单位产品综合能耗达到GB16780-2021《水泥单位产品能源消耗限额》新标准100kg/的先进水平。

1方案制定

我公司结合回转窑自身的条件和周边原燃材料的状况，从两个途径人手来降低熟料能耗：一是化学途径主要包括替代原燃材料和和化学机理优化具体方案见表1，二是物理途径主要包括系统性改造和节能优化，具体方案见表2。

2方案实施

2.1替代原材煤研石和电石渣的使用

2.1.1使用煤研石和电石渣降低熟料能耗的理论依据按理论计算在生料环节每配入418kJ（100kcal）带热量的原料，标煤耗可下降0.22kg，当地煤研石的热值在5852kJ（1400kcal）左右，理论对降低煤耗效果明显。配料中加人的电石渣富含Ca（OH）2的分解温度只有500℃，而石灰石（CaC0，）分解温度达850℃，分解过程中每摩尔Ca（OH）2比石灰石所需吸收的热量少111.9kJ/mol热能。

两者分解热化学反应式为：

CaCO，（固）=Ca0（固）+CO,（气）↑-177.7kJ/mol

Ca（OH）²（固）=Ca0（固）+H,0（气）↑-65.17kJ/mol

2.1.2资源寻找和原料选定及配料中的使用

我公司结合周边可利用的替代原材料，市场调研后发现山西长治当地有丰富的煤研石资源，2020年长治产出煤石1300万t，可综合利用为800万t。距离我公司约5km的长治市霍家工业园区，每年产生约50万t的电石渣，完全能够满足我厂所需。最终选定进厂煤研石和电石渣指标见表3、4，化学成分见表5。

选定进厂煤石和电石渣后，结合我公司在生料配料方面原有经验，充分利用周边可利用的资源，主要选取周边的工业废渣，在降低生产成本同时，减少社会环境的污染，生料配料的原料化学分析见表6。

为防止煤石中带人的硫，导致预热器系统结皮加重，明确提出控制硫碱比，在使用煤石前明确规定熟料硫碱比<1，并结合回转窑的实际熳烧情况，先确定生料、熟料的三率值，再反推生料配料方案。

生料、熟料化学全分析见表7。

生料、熟料硫碱比计算对比见表8。

最终确定生料配料方案见表9。

2.2替代燃料废塑料的使用

我公司在在替代燃料寻源的过程中，发现长治当地有一家化工厂生产废塑料，每天产量在40t左右，取样检测干燥基热值在29260kJ/kg（7000kcal/kg）以上，价格比进厂原煤便宜一半以下，含税进厂价格为600元/t，在确定使用方案后，与供应厂家协商后确定供应量和具体进厂指标见表10。

具体使用方案，选定加人的位置，为分解炉煤管上方一米处，同时为确保废塑料的完全充分燃烧，规定进厂粒度10mm，并安装供料小仓和稳定喂料可调速回转下料器，能够连续稳定的加人1t/h的替代燃料废塑料，每天可少用煤粉25t左右，具体方案见图1。

2.3生料助磨剂和节煤剂的使用

2.3.1使用生料助磨剂和节煤剂降低熟料能耗的理论依据

生料助磨剂经巧妙设计利用烟气中的SO2，驱动产品与碳酸钙反应生成有机酸钙，同时生成矿化剂物质。生成的有机酸钙覆膜，能够降低碳酸钙的活化能，提高生料分解速率，起到改善生料易烧性和降低煤耗的作用，且产品自身干基热值>8360kJ/kg（2000kcal/kg）。节煤剂是采用化学复合技术，将催化剂、改性剂、助燃剂、消烟剂、固硫剂、膨化剂等复合制成节煤剂。将本节煤剂添加到燃煤中，各化学组分同时气化形成混合气体，产生离子交换，会将应当排放出去的烟气形成易燃的水煤气并参与燃烧。从而提高燃烧效率，达到节煤的效果。

2.3.2生料磨助磨剂在生料磨和节煤剂在煤磨的现场使用

生料助磨剂使用量为1.4%o，加入的位置在石灰石皮带秤上，节煤剂使用量为1.2%，加入的位置在原煤皮带秤上。两剂使用后生料磨产量明显提升，生料易烧性明显变好，回转窑台时产量提高，煤耗下降，熟料3d、28d强度均有所提高，煤耗略有下降，具体对比数据见表11。

2.4回转窑系统性改造

（1）因原喷煤管旋流强度偏弱，对煤粉的打散程度以及与高温二次风的混合程度均不足，对煤质波动的适应性差，影响煤粉的燃烧速度和燃煨率，导致黑火头长，火力不集中，顶料能力差，提产困难，游离钙高，火焰延伸力差，主窑皮19m偏短等症状，利用2021年2月份冬季大修期间，对喷煤管进行正对性技改，同时对分解炉分解炉进行扩径，由2400mm扩到2550mm。两项性能技改后，回转窑日产量提高150t，同时预热器系统阻力下降，C,出口温度由305℃下降到295℃。煤管技改前、后对比见图

（2）因篦冷机运行多年，没有进行过大修，密封铝板和凹凸密封磨损严重及四连杆关节轴承磨损严重，篦冷机运行时，阻力过大，液压泵在报警状态工作，为保证篦冷机的安全运行，篦速提高到最高次，尽可能地降低篦冷机料层厚度，从而出现冷却风的短路，导致二、三次风温偏低，入余热发电AQC锅炉温度偏低，对窑系统的稳定运行和熟料能耗均有影响。2021年12月冬季大修期间，对篦冷机进行了大修，铝板、凹凸密封、四连杆关节轴承及风室隔板全部更换，维修后篦冷机篦速由5.5r/min降到4.2r/min，二、三次风温均上升30℃以上，余热发电AQC锅炉温度由395℃上升到410℃，吨熟料余热发电量上升3kWh/t以上，篦冷机大修后，对窑系统稳定和熟料能耗下降均有体现。

2.5节能优化项目实施

（1）我公司2021年9月份对高温风机进行节能技改，风机整体更换上海瑞晨节能风机，更换后电耗下降明显，吨熟料高温风机电耗由6.90kW·h/下降到5.52kW·h/t，全年可节约150万kW·h。

（2）新型保温材料的使用，在2021年和2022年大修期间，更换分解炉、预热器C4和Cs、三次风管、窑头罩耐火材料时保温隔热材料全部使用新型保温材料-纳米保温材料，使用后效果良好，较更换前对比，整体温度下降均在70℃左右。两项节能优化项目均对熟料能耗下降起到一定的作用。

3使用效果

通过两年的节能降耗的稳步推进，我公司在吨熟料标煤耗和熟料单位综合能耗上均有大的突破，其中吨熟料标煤耗由99.81kg/t下降到94.34kg/t，熟料单位综合能耗由106.2kg/t下降到99.72kg/t。具体数据见图3。

4结束语

我国力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。并明确提出构建绿色低碳循环发展经济体系、提升能源利用效率、提高非化石能源消费比重、降低二氧化碳排放水平、提升生态系统碳汇能力五大主要目标。我公司响应国家的号召，并通过有效的措施，实现熟料的能耗下降，同时达到国家先进水平，为保持国家的青山绿水作贡献，同时为企业的发展迈出坚实的一步

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