引言

水泥是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)原材料，與經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切相關(guān)。隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，在全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵發(fā)展階段，作為基礎(chǔ)性原材料行業(yè)，水泥工業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)度比較高，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程使得基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐加快，城鄉(xiāng)居民住房水平升級(jí)也不斷促進(jìn)水泥工業(yè)的快速發(fā)展。但是，水泥工業(yè)是資源和能源消耗高、環(huán)境污染比較嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)，必須堅(jiān)持循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展，走新型工業(yè)化發(fā)展道路，立行資源節(jié)約，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是水泥工業(yè)發(fā)展的必然選擇，為此，討論新型干法水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.1 技術(shù)特點(diǎn)

高固氣比懸浮預(yù)熱分解技術(shù)的工藝布置形式為氣路平分并聯(lián)、料路交叉串聯(lián)。交叉串聯(lián)的分布方式使物料進(jìn)入預(yù)熱器后，經(jīng)過兩級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，增加物料與氣流間的換熱效率，提高換熱效率，降低熱耗。同時(shí)能大幅度提高旋風(fēng)筒中物料流量，增加旋風(fēng)預(yù)熱器的固氣比，降低水泥熟料生產(chǎn)的時(shí)間，使其熱耗趨向于理論熱耗。此系統(tǒng)還配置穩(wěn)定，物料經(jīng)過低阻力懸浮預(yù)熱器以及外循環(huán)裝置后通過增大預(yù)熱器和分解爐內(nèi)固氣比，不僅提高預(yù)熱器熱效率，同時(shí)增加系統(tǒng)熱穩(wěn)定性，降低了預(yù)熱器廢氣溫度，減少因?yàn)閺U棄帶走的能源消耗。

1.2 熱力型NOx的減排技術(shù)

在新型干法水泥生產(chǎn)過程中，生料經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入分解爐內(nèi)發(fā)生分解反應(yīng)，然后從窯尾進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成燒成過程，最終形成熟料并從窯頭卸入冷卻機(jī)。由于煤粉在回轉(zhuǎn)窯窯頭及分解爐燃燒，故在回轉(zhuǎn)窯與分解爐處是氮硫化合物的主要產(chǎn)生處。高固氣比懸浮預(yù)熱分解技術(shù)通過外循環(huán)系統(tǒng)通過降低窯頭用煤量使得用煤量大大降低，同時(shí)通過窯內(nèi)高溫區(qū)的空氣量減少使得窯頭噴煤管高溫火焰處的氣相溫度大幅度降低，窯頭噴煤管高溫火焰區(qū)的熱力型氮氧化物大幅下降。高固氣比懸浮預(yù)熱分解采用的外循環(huán)方式一方面增加固氣比，提高了分解爐生料的循環(huán)率，有效降低了分解爐燃燒溫度和分解溫度，有助于提高分解爐的熱穩(wěn)定性，不僅可以避免分解爐內(nèi)煤粉燃燒局部高溫的出現(xiàn)，改善了窯內(nèi)煅燒溫度場(chǎng)分布，使CaCO3的入窯分解率幾乎接近 100%，且可以防止有害廢棄氮硫化合物的產(chǎn)生。

1.3 燃料型氮氧化物的減排技術(shù)

水泥生產(chǎn)工藝中，燃料型氮氧化物主要是在分解爐處產(chǎn)生，外循環(huán)式分解爐低溫環(huán)境有效降低了煤粉的燃燒速率降低，延長(zhǎng)煤粉的燃盡時(shí)間，使已生成的氮氧化物得到充分還原，大大降低了氮氧化物含量。外循環(huán)式分解爐低溫環(huán)境可以使煤粉中的氮氧化物在煤熱解過程中得以保留，由于煤粉燃燒初期的氮氧化物主要來源于揮發(fā)氮，控制了煤粉燃燒初期氮氧化物的生成。高固氣比懸浮預(yù)熱分解系統(tǒng)中超過70%的燃煤粉在外循環(huán)式的分解爐內(nèi)燃燒，由于分解爐內(nèi)的低溫環(huán)境，使得煤中的氮難以完全釋放，且該環(huán)境中形成的氮氧化物主要為低價(jià)的還原環(huán)境，通過生料中鐵鋁氧化物對(duì)還原氮氧化物有一定的催化作用，從而提高了煤粉燃燒過程中所生成的氮氧化物的還原率，減少了氮氧化物的排放量。

2.1 基本概述

輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)是分為預(yù)粉磨系統(tǒng)(或稱循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng))、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、混合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)等。其中最典型的是循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)和聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，其他系統(tǒng)均由此演變而來。輥壓機(jī)屬于料床預(yù)粉磨系統(tǒng)，是料床擠壓粉磨的主導(dǎo)，主要由兩個(gè)速度相同、相向轉(zhuǎn)動(dòng)的固定輥和活動(dòng)輥組成。物料通過輥壓機(jī)上部進(jìn)入雙輥間隙，物料基本上只受壓力，而純粹的壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變相當(dāng)于剪力所產(chǎn)生的應(yīng)變的5倍，在50~3000MPa的壓力作用下，受壓物料變成密實(shí)且充滿裂縫的扁平狀，稱料餅，料餅機(jī)械強(qiáng)度很低，含有大量的細(xì)粉，和微裂紋，容易破碎，易磨性改善明顯，便于后續(xù)球磨機(jī)系統(tǒng)的粉磨，大大降低了整個(gè)粉磨系統(tǒng)的單位電耗。輥壓機(jī)大幅度節(jié)能同時(shí)更好的保持水泥的原有特性。

2.2 循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)

在循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)中，物料先經(jīng)輥壓機(jī)粉碎，然后進(jìn)入球磨機(jī)。為提高粉磨效率，產(chǎn)出的料片至少要部分返回輥壓機(jī)再次粉磨，一般循環(huán)系數(shù)不超過2，個(gè)別達(dá)到3.5。經(jīng)過輥壓機(jī)擠壓后的物料分為兩部分：擠壓效果較好的中間料餅部分入球磨，擠壓效果較差的邊料部分回輥壓機(jī)再擠壓，具有一定的增產(chǎn)節(jié)能效果。實(shí)踐表明，輥壓機(jī)負(fù)擔(dān)的粉磨任務(wù)小，單位吸收功率約4~7kwh/t，一般增產(chǎn)60%左右，節(jié)電＜15%左右。

2.3 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

聯(lián)合粉磨系統(tǒng)將輥壓機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大，通過打散分選設(shè)備與輥壓機(jī)組成的粗料循環(huán)閉路系統(tǒng)，物料先經(jīng)輥壓機(jī)擠壓成料餅，經(jīng)過分選，粗料部分循環(huán)至輥壓機(jī)再擠壓，細(xì)粉部分進(jìn)入后續(xù)球磨，這種工藝最大程度的體現(xiàn)了系統(tǒng)各設(shè)備的分工明確和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。輥壓機(jī)的料床粉磨原理使物料擠壓的粒度控制到最佳化，粒度均勻，為后續(xù)磨機(jī)的粉磨提供了適宜的粒度分布，非常適合作為磨機(jī)的喂料，后續(xù)球磨配球球徑可小，可用單倉(cāng)磨；打散分選設(shè)備既控制細(xì)粉達(dá)到入磨粒度的均勻，其粗顆粒則返回?cái)D壓促進(jìn)了輥壓機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定。

2.4 混合粉磨系統(tǒng)

在混合粉磨系統(tǒng)中，物料由輥壓機(jī)粉碎，后由球磨機(jī)粉磨，通過選粉機(jī)把一部分粗粉循環(huán)反饋到輥壓機(jī)中進(jìn)行再循環(huán)，增強(qiáng)了預(yù)粉磨的作用，細(xì)粉為成品，適當(dāng)粗粉回輥壓機(jī)可使機(jī)內(nèi)料床更密實(shí)，使輥壓機(jī)承擔(dān)了更多的任務(wù)，節(jié)能效果更好，約增產(chǎn)40%，節(jié)電30%。

2.5 半終粉磨系統(tǒng)

半終粉磨系統(tǒng)是將打散分級(jí)機(jī)的半成品與后續(xù)球磨機(jī)的出磨物料一同送入選粉機(jī)分選，一部分產(chǎn)品直接由輥壓機(jī)和選粉機(jī)直接產(chǎn)生。該系統(tǒng)由高壓輥壓機(jī)與選粉機(jī)形成回路，產(chǎn)出的料片在進(jìn)入選粉機(jī)前先經(jīng)打散機(jī)，與出磨物料混合后由選粉機(jī)進(jìn)行分選，粗粉回磨機(jī)和輥壓機(jī)，細(xì)粉直接成為系統(tǒng)的成品。在此流程中，預(yù)粉磨機(jī)可以充分發(fā)揮作用，并可使球磨機(jī)一倉(cāng)的平均球徑減小。

現(xiàn)在蓖冷機(jī)運(yùn)動(dòng)部件主要采用液壓傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行更穩(wěn)定，承載能力大，液壓站位于離蓖冷機(jī)較遠(yuǎn)的地方，操作上只須由液壓管道將高壓油引入油缸，從而節(jié)省了空間，便于檢修。低轉(zhuǎn)速輥式破碎機(jī)能力較大，轉(zhuǎn)速很低，耐磨性好能耗低，實(shí)踐表明，輥式熟料破碎機(jī)配合蓖冷機(jī)使用可使熟料破碎所需要電耗比使用錘式破碎機(jī)節(jié)省50%。其次，通過調(diào)整輥間距來調(diào)整出破碎機(jī)熟料粒度分布均勻、粒度集中；再次，輥式破碎機(jī)輥?zhàn)颖砻嬗邪纪共黄降妮価X對(duì)直徑，破碎過程中，大塊熟料被輥齒一層一層剝掉，對(duì)于比較大的熟料塊破碎效果良好。每一個(gè)輥齒都被設(shè)計(jì)成同一規(guī)格，可以任意互換，從而也大大提高了輥齒的使用壽命。通過提高蓖冷機(jī)熱交換效率來減少冷卻風(fēng)量，既保證了熱回收效率，又降低了冷卻風(fēng)機(jī)能耗。

總之，水泥生產(chǎn)資源消耗量大，對(duì)環(huán)境的影響嚴(yán)重，涉及到的節(jié)能減排技術(shù)除了上述三種，還有助磨劑應(yīng)用、工業(yè)廢棄物再造資源利用、低溫余熱發(fā)電等技術(shù)，在國(guó)家鼓勵(lì)新型干法水泥技術(shù)推廣和實(shí)施裝備國(guó)產(chǎn)化的政策環(huán)境下，不僅要大力發(fā)展新型干法水泥技術(shù)，還需要在節(jié)能減排上有所改進(jìn)和創(chuàng)新，優(yōu)化干法水泥生產(chǎn)技術(shù)。

作者：胡祝捷

來源：《成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司》

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