水泥生产工艺节能技术分析

 刘英圳

英德海螺水泥有限责任公司   513047

摘要：水泥作为重要的基础建设材料，为满足市场需求，每年的生产总量巨大，在拉动经济发展的同时，需要大量的能源作为支持，以及还伴有高排放特点。为推动水泥生产行业的持续发展，就需要重视技术工艺的创新，淘汰更新工艺，提高台产降低单耗，以及以可再生清洁能源代替传统能源，达到节能降耗的生产要求。本文从双碳双控水泥节能降耗角度出发，对生产工艺节能技术进行了简单的研究分析。

关键词：水泥；水泥生产；节能技术

水泥生产存在着高能耗、高排放的特点，每年的碳排放量非常高，面对节能降耗生产要求，亟需对生产工艺进行创新调整，以最新技术代替传统工艺，同时改进能源体系，在保证生产效率的同时，减少整体能耗。现在已经有越来越多的节能技术被应用到水泥生产中，并且取得了一定的成果，同时将能耗指标转变成碳排放指标，更大程度上做到减污降碳，这对于整个行业的持续发展意义重大。

一、水泥节能生产要求

    水泥生产需要大量的能源作为支持，且随着产能的增加，每年消耗的煤炭以及电能有了进一步增加，碳排放量也在增加，因此伴随经济效益提升的是对资源的更大损耗以及排放量大。水泥产业想要做到持续发展，首先就需要控制能源消耗，加强煤炭质量管控，通过筛选煤炭品质，保证用于生产的煤炭资源符合节能降耗的要求。同时还可以通过对清洁型能源的使用，代替传统煤炭燃料生产，在不影响生产效率的同时，减少碳排放量。与国外发达国家相比，我国水泥产业发展时间还比较短，技术上也存在着一定的缺陷，为了更好的提高台产降低单耗，就需要重视技术方面的研发，加大投入力度，在现有基础上进行创新。国家所提出的“双碳”目标，重新规划了绿色低碳的水泥行业发展目标，强调了可持续发展的使命愿景，水泥企业必须要端正态度，围绕“双碳”目标开展工作，加大科研投入，争取在最短的时间内研发出低碳新技术，以新材料、新工艺和新设备作为支持，维持高生产效率[1]。同时强调清洁能源的使用，通过自建光伏、风电等项目，来为水泥生产提供足够的能源支持，同时也避免了碳排放增加的情况发生，更大程度上来做到零排放，全面贯彻绿色生产理念，推动水泥产业早日实现碳达峰、碳中和的发展目标。

二、水泥生产节能技术分析

    1.变频控制技术

    回转窑主动传的同时有动力生成，这样在水泥生产过程中，便可以通过此动力来向频率控制技术电机提供驱动力。但是想要实现这一点，首先必须要有最新系统的电机设备作为支持，即具备高启动扭矩以及稳定调速性能的特点，只有这样才可以做到与回转窑的搭配生产。以往的生产工艺中，采用的是电机串联电阻调速的方法，以及回转窑搭配的是晶体管技术，保证直流电动机调速系统具有较高的应用频率。但是此种方法实际应用会多方受限，因为回转窑运行会伴随有大量散热，直流电机有一定的概率会出现碳刷、换向器头破损，导致低速运行时稳定性变差，所产生的能耗也比较大[2]。当下已经对此方面进行了技术改进，应用变频调速技术，以及搭配交流调速驱动系统，达到了良好的节能生产成效。同时，还配套应用了变频交流电机，通过逆变器的使用，满足商用频率的灵活转换要求。生产中通过控制变频器与变频交流电机驱动，便可以驱动回转窑，对其做到牵引变频控制，同时满足同步控制要求。

    2.预磨粉技术

    水泥在经过预粉磨工艺环节后，才会进入到球磨处理阶段。对预粉磨工艺进行调整创新，可以增设料床粉磨装置，满足生产要求的同时，减少能源消耗。料床粉磨相比单颗粒破碎有着较大的差异，其中辊压机、辊式磨以及筒辊磨都是比较常见的料床粉磨设备，均可完成预粉磨作业。辊压机相比其他两种设备进行预粉磨更多，整个流程主要包括循环预粉磨、部分终粉磨、混合粉磨、联合粉墨等环节，且以循环预粉磨与联合粉磨最为常见。通过预粉磨技术的应用，能够实现循环预粉磨操作流程的进一步简化，相应消耗的电能总量也会有所降低，满足节能降耗的生产要求[3]。

    3.燃烧技术

    3.1双管煤粉燃烧器

    燃烧技术在水泥生产中也是无法取代的，尤其是现在所应用的新型双管燃烧器，同时兼备了传统多通道燃烧器的功能优势，以及燃烧区个别部分高温问题处理的特点，进一步提高了火焰温度分布的合理性，为窑炉的长时间运行提供来支持。并且，新型双管燃烧器在结构设计上取消了内管道，并对旋流器外管道进行了优化，使其旋流强度更大。如果环形射流厚度在管道燃烧器厚度3倍以上，会大大影响着燃烧器的运行效率，这样就需要减缓空气与煤粉的点火速度，达到减小火焰最高温度的效果，以此来延长烧结区耐火砖的使用时间，大大节省了多风燃烧器的使用[4]。另外，还应了内外空气调节阀，在传统燃烧器的基础上进行了结构简化，一次风机的节省效率可以达到30%。以及变速箱手轮还能够改变火焰形状，在生产过程中通过观察变速箱显示器提示信息，还可以进一步提高火焰控制的精准度，避免了不必要的损耗。

    3.2煤粉燃烧技术

    煤粉燃烧技术的应用，可保证充足氧区内的粉煤得到充分燃烧，相应的不完全燃烧损失就会持续降低，水泥生产对煤炭资源的利用率大大提升，减少了多种有害气体的排放。

    3.2控制窑热损失

    回转窑运行过程中窑热会逐渐地减少，气缸空气内部损失热量能够达到总热量的20%，回转窑传输的热气流热量会通过衬套以及汽缸等设备被附近的空气所吸收。如果增加内衬导热系数，热阻会降低，热损失也会增加。为控制窑热损失，就需要增大窑衬热阻，优化设备的绝热效果，避免产生更多的能源消耗。

三、水泥清洁生产技术   

    1.灵活应用风能

    以往水泥生产中，对风能的利用存在一定的浪费，为实现节能降耗生产目的，就要做到准确用风量，减少废气量，例如大风量通风系统的设计，需要先进行“风洞”模拟实验。还可以通过调节排风机闸门，以及串级调速等方式来灵活控制风量大小。但是实际应用中依然存在一定的缺陷，包括闸门调节风量会对风机压头造成损耗，同时还伴有能量浪费。而串级调速并不能够完全做到无级连续调节风速风量，依然存在着风量难调节的问题。面对此情况，应通过变频无级调速技术对窑煅烧以及粉磨等系统排风机进行升级改造，有效减少废气量。

    2.提高资源效率

为降低生产煤耗和物耗，可选择原辅材料及能源替代方法，例如以石灰石矿开采过程中产生的大量剥离土来代替部分粘土，能够减少生产成本。选择合适的材料或者组合来替代水泥生产所用原、燃料，例如煤矸石、粉煤灰等代替粘土配料[5]。以及在新型干法水泥窑生产中，优先选择低热值、低挥发分的燃料，能够减少优质燃料的消耗，还可以达到削减环境负荷的目的。以及还可以使用超细粉磨技术生产矿渣与粉煤灰微粉，然后将其作为混凝土掺合料使用，煤炭与石灰石能源可以得到有效节约，同时减少向空气内排放CO2与NOx等气体，进一步提升生产效益。

结束语：

    为满足时代发展需求，水泥生产技术必须要进行革新，选择新型设备、工艺以及材料作为支持，实现清洁生产，在提高台产生的同时，降低单耗，切实达到节能减排的生产目标。

参考文献：

[1] 胡卫东.水泥生产工艺的节能技术[J].广西节能,2021(02):19-21.

[2] 郭君毅.水泥生产工艺节能技术探讨[J].四川水泥,2021(06):13-14.

[3] 李宪标.水泥生产工艺中的节能技术探究[J].四川水泥,2021(04):1-2.

[4] 王晓龙.水泥生产工艺节能技术探讨[J].四川水泥,2021(01):3-4.

[5] 包良珠.水泥生产工艺的节能技术分析[J].四川水泥,2017(08):2.