李昌勇-水泥燒成節(jié)能概論

水泥燒成系統(tǒng)節(jié)能概論

南京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院李昌勇TELmail:chyli@126.com南京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院南京工業(yè)大學(xué)新型干法水泥

技術(shù)研究情況概述七十年代中期開展窯外分解技術(shù)研究開發(fā)了預(yù)熱器、分解爐研究的系列研究方法承擔(dān)“立筒預(yù)熱器工作原理研究”、“新型預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)開發(fā)研究”、“國內(nèi)四種大型預(yù)分解窯綜合研究與改進(jìn)”、“NKSV-5與分解系統(tǒng)綜合研究”等十幾項(xiàng)國家科技攻關(guān)項(xiàng)目研究；國家973高科技項(xiàng)目2項(xiàng)；獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)；部級科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)；發(fā)明及實(shí)用新型專利若干企業(yè)橫向聯(lián)合進(jìn)行的提效改造項(xiàng)目40余項(xiàng)水泥燒成能耗2012水泥總產(chǎn)量：22.1億噸水泥熟料總產(chǎn)量（估計(jì)）：17.8億噸總耗煤量：2.046億噸標(biāo)準(zhǔn)煤/y熟料總耗電量：1068億kWh/y當(dāng)前的總體水平煤耗（標(biāo)準(zhǔn)煤）：101~125kg/t-cl電耗（至熟料）：53~70kWh/t-cl總體而言，指標(biāo)好的生產(chǎn)線已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平，但差異很大，總體指標(biāo)還相對落后。熟料熱耗降低15×4.1816kj/kg-cl

可產(chǎn)生的效益減少耗煤381.43萬噸/y

直接節(jié)煤效益：29.13億元/y(1.64元/t)

間接效益至少50%以上。減少廢氣排放（理論）：3005.67萬Nm3

CO2排放減少：841.58萬Nm3(14516.44t)水泥燒成技術(shù)發(fā)展與節(jié)能減排關(guān)系土立窯：只能間歇生產(chǎn)、質(zhì)量差、能耗高，勞動(dòng)生產(chǎn)率低下；機(jī)立窯：連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)質(zhì)量改善，能耗大幅降低；濕法窯：質(zhì)量好，能耗高，產(chǎn)能低；預(yù)熱器窯：產(chǎn)量大幅增加，顯著降低；新型干法窯：產(chǎn)量成倍增加，能耗最低降低燒成能耗的基本途徑1）提高生料易燒性；2）穩(wěn)定窯的熱工制度；3）提高生料成分合格率；4）提高燃料質(zhì)量和均勻性；5）提高分解率、提高窯轉(zhuǎn)速；6）合理提高回轉(zhuǎn)窯的熟料產(chǎn)量；7）優(yōu)化操作管理用好燒成系統(tǒng)各設(shè)備。。。。。穩(wěn)定原料及生料穩(wěn)定原料（生料）是節(jié)能減排重要基礎(chǔ)

之一原料穩(wěn)定則易燒性穩(wěn)定，利于節(jié)能；熟料質(zhì)量也相對穩(wěn)定，可減少富裕標(biāo)號；利于穩(wěn)定燒成制度，減少燃料量波動(dòng)；穩(wěn)定的熟料質(zhì)量與混合材摻入量穩(wěn)定燃料質(zhì)量穩(wěn)定燃料是節(jié)能減排最重要的基礎(chǔ)

燃料穩(wěn)定則燃料用量容易調(diào)節(jié)到較理想水平，利于節(jié)能；燃料穩(wěn)定則窯煅燒強(qiáng)度易控，燒成制度易于穩(wěn)定，便于提高熟料質(zhì)量、優(yōu)化操作，利于節(jié)能；燃料灰分穩(wěn)定也有利于熟料率值控制，穩(wěn)定燒成制度和熟料質(zhì)量；穩(wěn)定的熟料質(zhì)量與混合材摻入量的優(yōu)化，利于降低成本和能耗。優(yōu)化風(fēng)煤料配比，降低燒成熱耗

常見錯(cuò)誤之一：大風(fēng)操作利于預(yù)熱器氣固分散換熱，因而風(fēng)機(jī)總開在最大；弊端：廢棄帶走熱大，熱耗增加；常見錯(cuò)誤之二：熟料煅燒靠窯頭，窯頭多加煤，能保證熟料質(zhì)量；常見錯(cuò)誤之三：分解爐多用煤可以提高熟料產(chǎn)量，因而應(yīng)把三次風(fēng)閥門開到最大；常見錯(cuò)誤之四：薄料層能保證熟料燒透，因而窯速應(yīng)始終開在最大；常見錯(cuò)誤之五：窯頭負(fù)壓必須保證，因而頭排風(fēng)機(jī)要盡量開大一些優(yōu)化預(yù)熱器，提效降阻，減少消耗保證系統(tǒng)分離效率是基礎(chǔ)合理管道風(fēng)速與高效分散效果是關(guān)鍵翻板閥雖小，對系統(tǒng)指標(biāo)影響大控制漏風(fēng)提高熱效率南京工業(yè)大學(xué)預(yù)熱器綜合優(yōu)化技術(shù)特點(diǎn)多技術(shù)復(fù)合，同時(shí)提高分離效率與阻力損失注重分散與可控性針對性強(qiáng)，個(gè)性化優(yōu)化提效優(yōu)化分解爐設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮反應(yīng)器功能基本原則：分散是基礎(chǔ)，混合是關(guān)鍵，燃燒是核心，分解是目的；分解爐出口煤粉燃盡度應(yīng)超過80%，最好85~90%；分解爐容積應(yīng)與煤種相適應(yīng)，不應(yīng)片面求大；分散不好對分解爐性能影響大；分解爐用煤量與風(fēng)量、料量平衡；優(yōu)化回轉(zhuǎn)窯操作是基礎(chǔ)噴煤管調(diào)節(jié)要保證煅燒效果，但同時(shí)又要與易燒性匹配，不欠燒，不過燒；窯內(nèi)通風(fēng)是保證熟料煅燒效果的關(guān)鍵之一；窯速與熟料產(chǎn)量、窯況要匹配，不應(yīng)單純強(qiáng)調(diào)薄料快燒；熟料產(chǎn)量與燒成熱耗的關(guān)系用好冷卻機(jī)，提高熱回收效率二、三次風(fēng)溫度都要高(提高熱效率）；冷卻用風(fēng)量1.6~1.8Nm3/kg-cl；余熱發(fā)電用風(fēng)的確定(要保證燃燒用風(fēng)）；篦冷機(jī)廢氣量的確定（不影響窯、爐燃燒）；篦床速度合理控制（“穩(wěn)”字第一）；風(fēng)室、室下密封要嚴(yán)格；大小窯頭罩的影響；篦板結(jié)構(gòu)的影響盡量優(yōu)化三、四代高效篦冷機(jī)降低熱耗措施效果概要（供參考）16項(xiàng)目變化熱耗kcal/kg提高熟料產(chǎn)量+10%-7~-15熟料飽和比KH-0.01-2.0熟料硅酸率SM-0.1-0.7熟料鋁氧率IM-0.1-1.0一次風(fēng)用量（實(shí)際消耗量）-10%-1.4窯頭送煤風(fēng)量-10%-0.6分解爐送煤風(fēng)量-10%-1.1控制系統(tǒng)漏風(fēng)使得C1出口氧含量-0.5%-3.3優(yōu)化系統(tǒng)抽風(fēng)使得C1出口氧含量-0.5%-1.5C1分離效率+1%-1.2出冷卻機(jī)熟料溫度-10℃-2.0出冷卻機(jī)廢氣溫度-10℃-3.4窯筒體平均溫度-7℃-1.0采用各種新技術(shù)，顯著提高效率性能優(yōu)異的三、四代高效篦冷機(jī)熱回收效率比我國平均水平高3~4%，以提高2%計(jì)算，可降低燒成熱耗7~8kcal/kg-cl；優(yōu)異的預(yù)熱器系統(tǒng)是提高系統(tǒng)產(chǎn)能、降低燒成能耗的關(guān)鍵裝置；優(yōu)異的分解爐是系統(tǒng)高效、低能耗運(yùn)行的關(guān)鍵高效的煤粉燃燒器（窯頭及分解爐）是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)與系統(tǒng)完善配套的高溫風(fēng)機(jī)和廢氣處理系統(tǒng)是保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效的重要條件。珍惜系統(tǒng)存在的核心問題進(jìn)行完善優(yōu)化，大幅度提到能源利用效率………南京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院南工大新型干法窯集成優(yōu)化技術(shù)特點(diǎn)充分利用南京工業(yè)大學(xué)三十年新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)研究成果的積淀，以工程診斷技術(shù)和冷模試驗(yàn)為先導(dǎo)，針對企業(yè)具體情況開發(fā)相適應(yīng)的、經(jīng)過全系統(tǒng)優(yōu)化研究的改造方案；綜合國內(nèi)外各種旋風(fēng)預(yù)熱器之長，盡可能利用原系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行綜合優(yōu)化改造，使傳統(tǒng)預(yù)熱器指標(biāo)達(dá)到當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)水平；使傳統(tǒng)預(yù)熱器系統(tǒng)阻力損失降低30～60%，分離效果達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平；新型預(yù)熱器降組20~30%；分解爐物料停留時(shí)間延長20～80%，成為真正高效率分解爐，熟料產(chǎn)量提高20～40%；改造費(fèi)用低廉，噸水泥投資僅20～80元，最多一年可回收全部改造投資。南京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院新型干法窯集成優(yōu)化技術(shù)的基本構(gòu)成預(yù)熱器出口芯管整流技術(shù)（四種不同結(jié)構(gòu)）旋風(fēng)筒內(nèi)氣體三維流場優(yōu)化裝置（幾種