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水泥生产工艺节能技术探讨吴碧绿1 欧宋仁2

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年5期3月上作者：吴碧绿1 欧宋仁2

[导读] 随着经济和科技水平的快速发展，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。

1、宜州聚力混凝土有限公司吴碧绿1 广西宜州 546309
2、河池市信地混凝土有限公司欧宋仁2 广西河池 547000

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，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；磨粉工艺；节能技术；设备能耗
        引言
        基础建设材料中，水泥是十分重要的一种。而水泥生产能耗高，污染重，是制约水泥产业高质量发展的重要瓶颈。在国家发展的新阶段，水泥生产企业及从业人员必须以节能环保的理念作为发展的核心理念，研究和创新水泥生产节能技术，加快走上高质量发展的道路。本文围绕水泥生产工艺中的节能技术进行了探讨，文章阐述了水泥行业节能潜力，概述了水泥磨粉生产工艺流程，对传统工艺和现代工艺的创新技术进行了对比，并对水泥生产工艺节能技术进行了论述，供相关人士参考。
        1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。
        2水泥生产过程中的节能工艺技术
        2.1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。

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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导可以输出压力水，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。
        2.2采用热管技术
        水泥生产工艺中的排气系统中采用热管技术实现热量回收，节约能耗损失。应用较多的是重力型热管，外部是密封型的金属管，内部填充有水、丙酮、乙醇等介质。重力型热管下部热量经过外部的金属管进入到内部填充介质，热管下部的液态介质吸热后温度升高，当达到挥发临界温度时蒸发沿着管上升。重力型热管上部金属管的外部有低温冷源，用于吸收挥发介质的热量，使挥发介质温度降低，由蒸气变成液滴，在重力作用下回到热管下部，进入到下一个循环过程。在管内介质的状态转变过程中，热量被回收到低温冷源中，有效减少了热能损失。
        2.3水泥粉磨生产节能优化
        水泥粉磨是水泥生产的关键性环节，采用球磨机开路粉磨系统，通过球磨机这一设备，如果水泥熟料或者混合料的硬度不同，便可以同时放入到球磨机内展开粉末处理，最终获得粉末成品。总结该工艺的优势在于操作过程简单，对技术人员专业性要求不高，同时也不需要投入大量资金。但缺点是如果操作过程控制不到位，有可能会出现过粉磨这一现象。采用球磨机进行闭路粉磨生产，这里提到的闭路粉磨同样是运用球磨机设备，针对水泥熟料展开加工处理，随后再采用选粉机将加工得到的成品划分类别，即成品和粗粉，得到的粗粉需要重新放入球磨机展开粉磨生产。通过该工艺能够解决过粉磨现象，并且不会导致大量能耗，最终成品产量较大，可以保证成品质量。然而操作过程中具有一定复杂性，对技术人员的要求相对较高。在生产过程中同时结合辊压机、预磨粉和球磨机，技术人员将水泥熟料放入到辊压机中展开粉磨预处理。这一环节有利于加强水泥物料易磨性，随后玉磨物料放到球磨机内部展开粉磨操作，可以提升粉磨生产的效率，降低生产环节能耗，有利于推动当前水泥生产工艺的创新。
        2.4变频控制技术的应用
        近几年来，回转窑变速器逐渐获得了广泛的关注和运用，该设备结合了最新的变频控制技术，主要运用于驱动各类电动机。而在此之后，晶体管技术也出现了突破性发展，例如，某一熟料分厂中配备的五台大风机，除了高温风机最初的设计为高压变频控制，其它四台风机都是凭借变更风门或是液耦开度来实现对风量的调整，在运行过程中会产生较大的耗能，按照生产运作中风机的实际运行状况，提出了合理的风机变频改造计划，以此提升能源的利用率。实行变频改造之后，2019年度节约了电能880.56万KW·h，折算成标准煤约1257.94吨，节能效果极为突出。并且采取变频控制以后能够实现对风量和风压的准确、稳定调节，让生产工艺控制操作变得更为便利，也促进了水泥产量的提升；减轻了设备的振动与磨损问题，也就使得有关设备的运维成本降低，让环境噪音问题得到了显著改善；降低了风机与电机的轴承温度，有效延长了相关元件使用寿命。
        结语
        水泥生产过程中无论在生产工艺方面，还是在生产设备方面都存在能耗损失的地方。节约能耗的技术策略需要从生产工艺和生产设备方面入手来进行技术改进和策略优化。同时也推动着节能技术的不断研发创新和在更多领域中的运用，这对国内生态建设而言具有较大的积极作用。
参考文献
[1]陶从喜.新型节能环保水泥熟料烧成技术的研发及应用[J].水泥技术，2020
[2]李承洋等.中国水泥工业节能和减排潜力分析[J].中国建材科技，2019
[3]马娇媚等.水泥低能耗先进烧成技术研究与应用[J].水泥技术，2019
作者简介:吴碧绿（1968.7），男，毛南族，河池市环江县人，中专，助理工程师，主要从事水泥生产工艺、商品混凝土的生产管理技术工作。