引言

水泥是國民經濟的基礎原材料，與經濟建設密切相關。隨著我國工業化和城鎮化進程的快速推進，在全面建設小康社會的關鍵發展階段，作為基礎性原材料行業，水泥工業與國民經濟關聯度比較高，工業化和城鎮化進程使得基礎設施建設步伐加快，城鄉居民住房水平升級也不斷促進水泥工業的快速發展。但是，水泥工業是資源和能源消耗高、環境污染比較嚴重的產業，必須堅持循環經濟和可持續發展，走新型工業化發展道路，立行資源節約，保護生態環境，是水泥工業發展的必然選擇，為此，討論新型干法水泥生產節能減排技術具有很重要的現實意義。

1.1 技術特點

高固氣比懸浮預熱分解技術的工藝布置形式為氣路平分并聯、料路交叉串聯。交叉串聯的分布方式使物料進入預熱器后，經過兩級預熱器預熱，增加物料與氣流間的換熱效率，提高換熱效率，降低熱耗。同時能大幅度提高旋風筒中物料流量，增加旋風預熱器的固氣比，降低水泥熟料生產的時間，使其熱耗趨向于理論熱耗。此系統還配置穩定，物料經過低阻力懸浮預熱器以及外循環裝置后通過增大預熱器和分解爐內固氣比，不僅提高預熱器熱效率，同時增加系統熱穩定性，降低了預熱器廢氣溫度，減少因為廢棄帶走的能源消耗。

1.2 熱力型NOx的減排技術

在新型干法水泥生產過程中，生料經預熱后進入分解爐內發生分解反應，然后從窯尾進入回轉窯中，在回轉窯內完成燒成過程，最終形成熟料并從窯頭卸入冷卻機。由于煤粉在回轉窯窯頭及分解爐燃燒，故在回轉窯與分解爐處是氮硫化合物的主要產生處。高固氣比懸浮預熱分解技術通過外循環系統通過降低窯頭用煤量使得用煤量大大降低，同時通過窯內高溫區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的熱力型氮氧化物大幅下降。高固氣比懸浮預熱分解采用的外循環方式一方面增加固氣比，提高了分解爐生料的循環率，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定性，不僅可以避免分解爐內煤粉燃燒局部高溫的出現，改善了窯內煅燒溫度場分布，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生。

1.3 燃料型氮氧化物的減排技術

水泥生產工藝中，燃料型氮氧化物主要是在分解爐處產生，外循環式分解爐低溫環境有效降低了煤粉的燃燒速率降低，延長煤粉的燃盡時間，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。外循環式分解爐低溫環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氮，控制了煤粉燃燒初期氮氧化物的生成。高固氣比懸浮預熱分解系統中超過70%的燃煤粉在外循環式的分解爐內燃燒，由于分解爐內的低溫環境，使得煤中的氮難以完全釋放，且該環境中形成的氮氧化物主要為低價的還原環境，通過生料中鐵鋁氧化物對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

輥壓機預粉磨系統是分為預粉磨系統(或稱循環預粉磨系統)、聯合粉磨系統、混合粉磨系統、半終粉磨系統等。其中最典型的是循環預粉磨系統和聯合粉磨系統，其他系統均由此演變而來。輥壓機屬于料床預粉磨系統，是料床擠壓粉磨的主導，主要由兩個速度相同、相向轉動的固定輥和活動輥組成。物料通過輥壓機上部進入雙輥間隙，物料基本上只受壓力，而純粹的壓力所產生的應變相當于剪力所產生的應變的5倍，在50~3000MPa的壓力作用下，受壓物料變成密實且充滿裂縫的扁平狀，稱料餅，料餅機械強度很低，含有大量的細粉，和微裂紋，容易破碎，易磨性改善明顯，便于后續球磨機系統的粉磨，大大降低了整個粉磨系統的單位電耗。輥壓機大幅度節能同時更好的保持水泥的原有特性。

2.2 循環預粉磨系統

在循環預粉磨系統中，物料先經輥壓機粉碎，然后進入球磨機。為提高粉磨效率，產出的料片至少要部分返回輥壓機再次粉磨，一般循環系數不超過2，個別達到3.5。經過輥壓機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再擠壓，具有一定的增產節能效果。實踐表明，輥壓機負擔的粉磨任務小，單位吸收功率約4~7kwh/t，一般增產60%左右，節電＜15%左右。

2.3 聯合粉磨系統

聯合粉磨系統將輥壓機的節能優勢發揮到最大，通過打散分選設備與輥壓機組成的粗料循環閉路系統，物料先經輥壓機擠壓成料餅，經過分選，粗料部分循環至輥壓機再擠壓，細粉部分進入后續球磨，這種工藝最大程度的體現了系統各設備的分工明確和優勢互補。輥壓機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，為后續磨機的粉磨提供了適宜的粒度分布，非常適合作為磨機的喂料，后續球磨配球球徑可小，可用單倉磨；打散分選設備既控制細粉達到入磨粒度的均勻，其粗顆粒則返回擠壓促進了輥壓機運行的穩定。

2.4 混合粉磨系統

在混合粉磨系統中，物料由輥壓機粉碎，后由球磨機粉磨，通過選粉機把一部分粗粉循環反饋到輥壓機中進行再循環，增強了預粉磨的作用，細粉為成品，適當粗粉回輥壓機可使機內料床更密實，使輥壓機承擔了更多的任務，節能效果更好，約增產40%，節電30%。

2.5 半終粉磨系統

半終粉磨系統是將打散分級機的半成品與后續球磨機的出磨物料一同送入選粉機分選，一部分產品直接由輥壓機和選粉機直接產生。該系統由高壓輥壓機與選粉機形成回路，產出的料片在進入選粉機前先經打散機，與出磨物料混合后由選粉機進行分選，粗粉回磨機和輥壓機，細粉直接成為系統的成品。在此流程中，預粉磨機可以充分發揮作用，并可使球磨機一倉的平均球徑減小。

現在蓖冷機運動部件主要采用液壓傳動方式驅動，運行更穩定，承載能力大，液壓站位于離蓖冷機較遠的地方，操作上只須由液壓管道將高壓油引入油缸，從而節省了空間，便于檢修。低轉速輥式破碎機能力較大，轉速很低，耐磨性好能耗低，實踐表明，輥式熟料破碎機配合蓖冷機使用可使熟料破碎所需要電耗比使用錘式破碎機節省50%。其次，通過調整輥間距來調整出破碎機熟料粒度分布均勻、粒度集中；再次，輥式破碎機輥子表面有凹凸不平的輥齒對直徑，破碎過程中，大塊熟料被輥齒一層一層剝掉，對于比較大的熟料塊破碎效果良好。每一個輥齒都被設計成同一規格，可以任意互換，從而也大大提高了輥齒的使用壽命。通過提高蓖冷機熱交換效率來減少冷卻風量，既保證了熱回收效率，又降低了冷卻風機能耗。

總之，水泥生產資源消耗量大，對環境的影響嚴重，涉及到的節能減排技術除了上述三種，還有助磨劑應用、工業廢棄物再造資源利用、低溫余熱發電等技術，在國家鼓勵新型干法水泥技術推廣和實施裝備國產化的政策環境下，不僅要大力發展新型干法水泥技術，還需要在節能減排上有所改進和創新，優化干法水泥生產技術。

作者：胡祝捷

來源：《成都建筑材料工業設計研究院有限公司》

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