水泥燒成系統節能概論

南京工業大學材料學院李昌勇TELmail:chyli@126.com南京工業大學材料學院南京工業大學新型干法水泥

技術研究情況概述七十年代中期開展窯外分解技術研究開發了預熱器、分解爐研究的系列研究方法承擔“立筒預熱器工作原理研究”、“新型預熱預分解技術開發研究”、“國內四種大型預分解窯綜合研究與改進”、“NKSV-5與分解系統綜合研究”等十幾項國家科技攻關項目研究；國家973高科技項目2項；獲國家科技進步二等獎一項；部級科技進步一等獎、二等獎各一項；發明及實用新型專利若干企業橫向聯合進行的提效改造項目40余項水泥燒成能耗2012水泥總產量：22.1億噸水泥熟料總產量（估計）：17.8億噸總耗煤量：2.046億噸標準煤/y熟料總耗電量：1068億kWh/y當前的總體水平煤耗（標準煤）：101~125kg/t-cl電耗（至熟料）：53~70kWh/t-cl總體而言，指標好的生產線已經接近國際先進水平，但差異很大，總體指標還相對落后。熟料熱耗降低15×4.1816kj/kg-cl

可產生的效益減少耗煤381.43萬噸/y

直接節煤效益：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)水泥燒成技術發展與節能減排關系土立窯：只能間歇生產、質量差、能耗高，勞動生產率低下；機立窯：連續生產，產質量改善，能耗大幅降低；濕法窯：質量好，能耗高，產能低；預熱器窯：產量大幅增加，顯著降低；新型干法窯：產量成倍增加，能耗最低降低燒成能耗的基本途徑1）提高生料易燒性；2）穩定窯的熱工制度；3）提高生料成分合格率；4）提高燃料質量和均勻性；5）提高分解率、提高窯轉速；6）合理提高回轉窯的熟料產量；7）優化操作管理用好燒成系統各設備。。。。。穩定原料及生料穩定原料（生料）是節能減排重要基礎

之一原料穩定則易燒性穩定，利于節能；熟料質量也相對穩定，可減少富裕標號；利于穩定燒成制度，減少燃料量波動；穩定的熟料質量與混合材摻入量穩定燃料質量穩定燃料是節能減排最重要的基礎

燃料穩定則燃料用量容易調節到較理想水平，利于節能；燃料穩定則窯煅燒強度易控，燒成制度易于穩定，便于提高熟料質量、優化操作，利于節能；燃料灰分穩定也有利于熟料率值控制，穩定燒成制度和熟料質量；穩定的熟料質量與混合材摻入量的優化，利于降低成本和能耗。優化風煤料配比，降低燒成熱耗

常見錯誤之一：大風操作利于預熱器氣固分散換熱，因而風機總開在最大；弊端：廢棄帶走熱大，熱耗增加；常見錯誤之二：熟料煅燒靠窯頭，窯頭多加煤，能保證熟料質量；常見錯誤之三：分解爐多用煤可以提高熟料產量，因而應把三次風閥門開到最大；常見錯誤之四：薄料層能保證熟料燒透，因而窯速應始終開在最大；常見錯誤之五：窯頭負壓必須保證，因而頭排風機要盡量開大一些優化預熱器，提效降阻，減少消耗保證系統分離效率是基礎合理管道風速與高效分散效果是關鍵翻板閥雖小，對系統指標影響大控制漏風提高熱效率南京工業大學預熱器綜合優化技術特點多技術復合，同時提高分離效率與阻力損失注重分散與可控性針對性強，個性化優化提效優化分解爐設計，充分發揮反應器功能基本原則：分散是基礎，混合是關鍵，燃燒是核心，分解是目的；分解爐出口煤粉燃盡度應超過80%，最好85~90%；分解爐容積應與煤種相適應，不應片面求大；分散不好對分解爐性能影響大；分解爐用煤量與風量、料量平衡；優化回轉窯操作是基礎噴煤管調節要保證煅燒效果，但同時又要與易燒性匹配，不欠燒，不過燒；窯內通風是保證熟料煅燒效果的關鍵之一；窯速與熟料產量、窯況要匹配，不應單純強調薄料快燒；熟料產量與燒成熱耗的關系用好冷卻機，提高熱回收效率二、三次風溫度都要高(提高熱效率）；冷卻用風量1.6~1.8Nm3/kg-cl；余熱發電用風的確定(要保證燃燒用風）；篦冷機廢氣量的確定（不影響窯、爐燃燒）；篦床速度合理控制（“穩”字第一）；風室、室下密封要嚴格；大小窯頭罩的影響；篦板結構的影響盡量優化三、四代高效篦冷機降低熱耗措施效果概要（供參考）16項目變化熱耗kcal/kg提高熟料產量+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-0.1-1.0一次風用量（實際消耗量）-10%-1.4窯頭送煤風量-10%-0.6分解爐送煤風量-10%-1.1控制系統漏風使得C1出口氧含量-0.5%-3.3優化系統抽風使得C1出口氧含量-0.5%-1.5C1分離效率+1%-1.2出冷卻機熟料溫度-10℃-2.0出冷卻機廢氣溫度-10℃-3.4窯筒體平均溫度-7℃-1.0采用各種新技術，顯著提高效率性能優異的三、四代高效篦冷機熱回收效率比我國平均水平高3~4%，以提高2%計算，可降低燒成熱耗7~8kcal/kg-cl；優異的預熱器系統是提高系統產能、降低燒成能耗的關鍵裝置；優異的分解爐是系統高效、低能耗運行的關鍵高效的煤粉燃燒器（窯頭及分解爐）是高產穩產的重要基礎與系統完善配套的高溫風機和廢氣處理系統是保證系統穩定高效的重要條件。珍惜系統存在的核心問題進行完善優化，大幅度提到能源利用效率………南京工業大學材料學院南工大新型干法窯集成優化技術特點充分利用南京工業大學三十年新型干法水泥生產技術研究成果的積淀，以工程診斷技術和冷模試驗為先導，針對企業具體情況開發相適應的、經過全系統優化研究的改造方案；綜合國內外各種旋風預熱器之長，盡可能利用原系統的設備進行綜合優化改造，使傳統預熱器指標達到當前國內先進水平；使傳統預熱器系統阻力損失降低30～60%，分離效果達到國內先進水平；新型預熱器降組20~30%；分解爐物料停留時間延長20～80%，成為真正高效率分解爐，熟料產量提高20～40%；改造費用低廉，噸水泥投資僅20～80元，最多一年可回收全部改造投資。南京工業大學材料學院新型干法窯集成優化技術的基本構成預熱器出口芯管整流技術（四種不同結構）旋風筒內氣體三維流場優化裝置（幾種