水泥生产工艺的节能技术

咸玉波

摘要：水泥生产中所使用的能源主要为电能与煤炭燃料，其中能源上的成本支出超过了直接成本的60%，且国内水泥行业以燃煤为主要能源供应。回转窑中大多数使用烟煤，而立窑在燃煤的质量上具有较高的性能指标要求。最近几年，伴随着科技的不断革新进步，低挥发分煤与无烟煤都能够用于回转窑的水泥熟料煅烧生产工序中。在国家节能环保政策的逐渐落实背景下，越来越多的节能方式被研发并运用于水泥生产工艺中。

关键词：水泥;生产工艺;节能技术

一、水泥行业节能潜力分析

水泥是我国重要的基础性原材料，水泥行业随国民经济发展获得了长足的发展，在相当长的时间里，水泥建材的作用仍是不可替代的。通常情况下，水泥的生产过程会消耗一定的煤炭资源，还需要大量的电力能源支持生产作业。而煤炭消耗在水泥行业当中占据了较大的比重，部分水泥生产企业使用质量较差的煤炭，会导致在水泥生产过程中，产生一定的附加污染物排放，主要是二氧化硫和氮氧化物，极易造成环境排放超标等隐患和风险。

在节能减排，优化产业结构，淘汰落后产能政策的持续治理下，水泥企业应用包括二代水泥技术在内的先进节能技术及装备，实施节能设备改造，积极推进水泥窑协同处置替代燃料，大力推进能源管理系统和水泥行业智能化生产等措施和手段，对现有的水泥生产工艺技术进行了大幅度的改进和提升，有效降低了水泥行业的能耗水平。2020年我国水泥熟料单位产品综合能耗已逐步降低至108千克标准煤/吨的水平，较2015年下降约4千克标煤/吨。国家工信部发布的2020年度水泥行业能效领跑者企业共计28家企业，通过采用各种节能降耗措施，其水泥可比熟料综合能耗均低于100千克标准煤/吨，已经一定幅度优于标准先进值9%-16%。

在水泥产量逐步稳定的情况下，通过采取有效的节能减排措施，预计未来十年，我国水泥行业能源消耗和排放会显著下降，2030年至2040年，能耗消耗和排放呈现缓步下降趋势。除去水泥产量影响，在新技术的加持下，总体水泥行业能耗和排放水平呈下降趋势，有研究表明，未来我国水泥行业能耗节约潜力可达11.73%-12.68%，整体的排放水平上，二氧化碳的排放水平减排潜力可达12%-13.3%，二氧化硫减排潜力约31%-35%，氮氧化物减排潜力约29%-33%。相比于其他国家，我国水泥行业节能低碳环保工作开展起步较晚，仍存在一定的差距，但在节能减排技术进步的推动下，我国水泥行业节能减排的潜力仍是巨大的，水泥生产不但要保障水泥产品的性能和质量，还要在生产的过程中尽最大可能降低资源消耗，减少污染物的排放。

二、水泥粉磨生产工艺流程

首先进行生料制备和分解，利用球磨机将不同硬度的水泥熟料和其他混合料进行磨粉。然后对熟料进行烧制。采用选粉设备将磨耗的粉料进行筛分，分为细粉和粗粉两类。细粉可以直接进行后续生产，粗粉需要再一次磨粉直到达到粉末细度要求。磨粉是水泥生产工艺中能耗较多的环节，要在控制磨粉质量的前提下尽可能降低能耗。之后是对熟料进行粉磨[水泥熟料进入到辊压机后进行粉磨，其目的在于能够进一步提升水泥物料的粘合性。随着水泥粉磨技术的发展，近年来出现了水泥模块，即将水泥原料先混合制成模块，然后使用辊压机粉磨，再进入到球磨机进行二次磨粉。这种模块在预处理过程中已经对原料中的大颗粒物质进行了碎花处理，因此可以减小粉磨生产负荷，节约能耗。

三、传统工艺与新型工艺的技术创新对比

传统工艺技术已经很成熟，但是在煤炭资源消耗和污染物排放方面无法符合环保新政策和新要求。企业在节能环保方面面临较大的压强，在新情况下，节能环保的生产工艺技术是水泥企业发展的内在需求。新型水泥生产工艺在很大程度上解决了传统工艺技术存在的问题。依靠科技创新的力量，水泥企业生产经济效益得到保障，同时在资源和能源消耗上得到降低，推动水泥行业向着新型节能环保、绿色可持续化的方向发展。水泥生产工艺中的节能技术并不是单一的，而是集合了多种技术的系统方案，通过多种节能技术的联合应用，实现技术优势互补，强强联合的综合优势，推动水泥生产企业节能降耗目标实现。

四、水泥生产工艺中的节能技术

1.水泥粉磨工艺节能技术

部分大型管磨机通过管桩筛分装置、研磨体防串装置、分级衬板等达到节能的目的。为了保障管磨机可以正常运作，确保在长期高速率、稳定性的生产期间，可以把一些质量较佳的材料运用于其中，例如硬质合金材料、高（中）铬合金材料。此外一些较易受到损坏的部件，比如隔仓板或衬板等则应当和研磨体保持一致，进而确保磨具外表光洁，为提高生产质量与产量提供基础。

部分中小型管磨机的粉磨系统不管是使用闭路或是开路，在物料处理环节均可使用预处理系统与工艺。在此之中主要涵盖了预粉磨、预粉碎及预破碎等一系列预处理工艺。借助该工艺流程加以处理以后，可通过预粉磨工艺来达成对粉磨的处理，确保长期稳定、高效的运作。物料在通过处理后可以把粒径控制到不超过2毫米的水平。基于对预处理工艺的运用，可以把粗磨工艺内的部分功能加以替代，通过运用细磨工艺，可以将部分长径偏低的中长/短磨系统予以改造，使其产量得以提升3%左右，还可以减少粉磨的耗电量。

2.磨内喷水系统的节能方案

磨内喷水技术是目前节能降耗的关键方向，该系统主要由供气与供水模块构成。在进行水泥的生产制造过程中，喷水装置自头部至尾部均具有喷水功能，使用备用泵可以确保喷水系统具有更为可靠、稳定的工作效率。由其工作原理分析可以得知，喷水系统运作期间，电机受到多级离心泵的引導可以输出压力水，在和空气产生作用从而相互混合以后，可以从设备内喷出一种呈现为雾状的压力水。物料若是在进入粉磨流程前温度超过105摄氏度，则水会经过喷水装置自前舱流入;若是超过110摄氏度，便需要启动喷水功能。所以，运用直射喷嘴可以有效改进喷水系统的整体功能，利用雾化技术来实现对设备的冷却处理。基于雾化技术，操作人员能让设备内喷入适量的水从而达成降温目标，以此来减少水资源的使用。

3.使用热管技术的排气系统

烟气的外在特征便是温度高、体积大，而且会带走大概三分之一的热量，这属于水泥生产工艺中最大的热损失途径。通过对余热的利用，能够提升炉膛热效率，把能源消耗量降至更低水准。废气所带走的热量和废气温度与废气量的乘积之间成正相关。最近几年，热管技术在烟气余热回收工艺中已经逐渐普及使用，其在提高热效率方面的效果也十分突出。热管技术能够用来降低废气温度，从而直接减少了由于废气排放而导致的热量损失。热管是基于传热技术原理而研发的高效传染配件。目前，市场上具有较多种类的热管，其中为了降低投资成本，重力热管备受市场青睐。

结束语：

传统的水泥建材作为国民经济的重要材料，生产过程往往带来较大的能源消耗。如何在生产的过程中做到节能减排，是摆在所有水泥工程技术人员面前的永恒课题，只有在水泥生产实践中积极开发研究节能减排技术，积极应用包括二代水泥技术在内的先进节能技术，不断改进水泥生产工艺，提升水泥生产节能化、自动化、智能化、高效化水平，才能促进水泥行业的绿色环保、节能低碳发展。

参考文献：

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