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水泥行业的节能减排技术优化

时间:2023-05-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:开发高效、节能、环保和生态友好的技术和装备,加快淘汰落后生产工艺,使我国水泥工业整体节能和环保水平达到更高。新型干法水泥吨熟料热耗由130kg标煤下降到110kg标煤,采用余热发电生产线达40%,水泥单位产品综合能耗下降25%。如水泥行业窑炉全部达到55%热效率,仅熟料烧成能耗一项,每年可节约0.26亿t标煤,相应减排CO2为0.62亿t。水泥窑协同处置废弃物。

水泥行业的节能减排技术优化

开发高效、节能、环保和生态友好的技术和装备,加快淘汰落后生产工艺,使我国水泥工业整体节能和环保水平达到更高。

1.进一步加快淘汰落后生产工艺

1)发展新型干法水泥。我国目前还有40%的水泥是由国际上业已淘汰的立窑等生产的,其单位能耗比新型干法要高30~35kg标煤/t水泥。就新型干法本身来说,与世界先进水平相比,单位熟料热耗高335kJ/kg(80kcal/kg)左右,单位水泥电耗高12kWh/t左右。水泥行业新型干法水泥能耗指标达到中等发达国家水平,日产4000t以上大型新型干法水泥生产线熟料热耗小于3100kJ/kg(740kcal/kg),吨水泥综合电耗小于95kWh。“十三五”期间一要淘汰落后产能,用高效低能耗的大型、新型干法生产线等量替代立窑等落后生产线;二要开发推广先进的节能技术,进一步提高新型干法生产线技术装备水平。

2)由于发展新型干法水泥减少粉尘排放500多万t,水泥工业年消纳工业废渣近4亿t,占工业废渣总利用量一半以上。

3)加强资源节约与综合利用,发展循环经济。推动企业重组,提高产业集中度。新型干法水泥吨熟料热耗由130kg标煤下降到110kg标煤,采用余热发电生产线达40%,水泥单位产品综合能耗下降25%。粉尘排放量大幅度减少,工业废渣(含粉煤灰高炉矿渣等)年利用量2.5亿t以上。石灰石资源利用率由60%提高到80%。

4)加强总量控制,实施分类指导。继续支持大型新型干法水泥项目。严禁立窑等落后生产工艺新建、扩建和单纯以扩大产能为目的技术改造项目。

5)比较好的窑外分解窑可以达到55%的热效率,而比较差的老式干法中空窑、湿法窑和普通立窑,热效率有的甚至不到20%。节能减排的首要任务看来是要尽快淘汰这些落后的生产能力。目前,这些落后的生产能力还占有整个国家水泥生产能力的一半左右。如水泥行业窑炉全部达到55%热效率,仅熟料烧成能耗一项,每年可节约0.26亿t标煤,相应减排CO2为0.62亿t。

2.推行水泥工业的清洁生产

加强节能减排新技术的研发与推广。

推行水泥工业开展清洁生产,要求企业在生产中不断改进设计,采用先进工艺技术和设备,节约能源和原料。通过改善管理、综合利用等措施,从源头削减污染、降低能耗,提高资源利用率,减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放。

(1)水泥生产技术和装备 主要体现在粉磨合烧成两大领域。粉磨领域主要是料床终粉磨代替了传统的球磨,其代表是立式辊磨,大幅度降低了粉磨电耗。尤其是大型立式辊磨的国产化,将促进立式粉磨工艺的发展。其次是辊压机与球磨机组成的预粉磨系统。烧成领域的发展以无漏料新型篦冷机、二档短窑、低NOx型分解炉和6级高效预热器系统的新技术代替了原有的系统,达到了进一步大幅度节能、生产稳定可靠、提高对原燃料适应性的效果。

(2)利用余热发电技术 纯低温余热发电技术,在不影响熟料烧成系统运行的情况下,利用熟料冷却机余风和窑尾预热器废气中的显热,设置余热锅炉.生产蒸汽进入汽轮发电机组进行发电,把余热加以充分利用。

在熟料烧成煤耗为110kg标煤/t熟料以上(其热耗相对较高)原、燃料综合水分较低时,吨熟料的发电量大致为30~40kWh,可满足水泥厂1/3~1/4的用电需求。

目前国内余热发电技术可达到发电30kWh/kg熟料,按每年4亿t熟料计算,可以相应减少CO2排放0.11亿t。

(3)变频技术应用 变频调速技术具有优良的软启动特性和连续的无级调速性能。装备在水泥生产线的调速生产设备上,如窑尾和粉磨系统的循环风机、窑和篦式冷却机的驱动等,不仅提高了设备的安全性、可靠性,而且节电效果显著。

3.工业废渣与副产物的资源化

在原有传统利用工业废渣基础上,加快工业废渣、副产物及矿山尾矿资源化的研究与开发力度,拓展资源化领域。如粉煤灰活化技术、电石渣生产熟料、脱硫石膏等的应用。(www.xing528.com)

水泥窑协同处置废弃物。工业废弃物的利用和无害化处理虽有多种方式。但在水泥生产过程中协同处置废弃物则有更突出的优势,如燃烧率高没有二次污染、无废渣产生等。目前国内已经开展的项目并有成功案例的项目有:工业废弃物的水泥窑焚烧处置;生活垃圾的处置和污水处理、下水污泥的处置等。粉尘治理工作取得丰硕成果。工业废弃物资源化研究与试验成效显著,尤其是粉煤灰、煤矸石、钢渣、磷渣、赤泥等利用方面。

我国目前拥有各种适合于做水泥原料和混合材的工业废弃物大约10亿t。包括高炉矿渣1.2~1.5亿t;粉煤灰等燃煤产品3~4亿t;煤研石2亿多t;钢渣0.5亿t;电石渣和赤泥等1亿多t;还有其他工业废渣和尾矿等。10年前这些工业废弃物在水泥工业上已经应用了2.5亿t,进一步利用这些废弃物的潜力还相当大。

特别是和混凝土行业一起来利用这些工业废弃物,包括大力发展混合水泥,把工业废弃物从目前利用的基础上,再提高一倍,达到5亿t的水平,则水泥熟料还可以减少2.5亿t的产量,CO2也可以减少差不多相同的数量。

4.提高水泥生产管理水平,大幅度降低电力消耗

水泥工业是热能和电能的消耗大户、水泥企业的电耗主要是消耗在磨机上,水泥生产过程主要是两磨一烧,生料和水泥的制备都需要通过磨机进行粉磨,磨机消耗的电力约占水泥生产全过程消耗电力的70%。但生产管理水平先进的企业,其电力消耗较低,如广东塔牌集团有新型干法窑也有先进的立窑,其立窑水泥厂的水泥综合电耗≤60kWh/t水泥,一般水泥企业水泥综合电耗80~90kWh/t水泥,相差近30kWh/t水泥。

生料和水泥磨的电力消耗约占水泥厂电力消耗的2/3以上,占水泥成本的1/3以上,因此要大幅度降低电耗,降低成本,提高经济效益,必须大幅度提高磨机产量,磨机产量大幅度提高后,单位产量电力消耗就会降低,从而使水泥厂电力消耗大幅度降低,经济效益明显提高,同时减少了各地电力紧张的压力

影响磨机产、质量诸多因素中,首先是入磨物料的粒度、水分,其次是磨机的通风;而研磨体的级配和装载量及磨机操作,这两条不需要资金投入,只要提高认识水平和加强科学管理。具体包括:

一是降低入磨物料粒度。入磨物料粒度最好使<1mm的>98%,最大粒度<3mm。将物料的细碎任务全移至磨外进行,磨机内主要起研磨作用。这样不仅可大幅度提高产量,还可大幅度提高比表面积提高粉磨质量,若是水泥磨则明显提高水泥强度,由于产量的大幅度提高,使单位产量的电力消耗大幅度降低,这是最节能最科学的办法,因为细碎机的有效功一般为30%左右,而磨机的有效功仅3%左右。要降低入磨物料粒度,如何选择好的细碎机,细碎机的选择首先要考虑其工作原理与结构是否合理;出细碎机粒度要尽可能小而且要均匀;材质好、设备事故少、使用寿命长,价格合理,售后服务好。

二是降低入磨物料水分。目前选用风扫式(即将热风炉内的热风或旋窑窑尾的废气鼓入生料磨内,在粉磨的同时进行烘干)的生料较为合理,南京宇科建材技术公司的风扫式生料磨在有关企业应用后磨机产量成倍提高。或对现有回转式烘干机进行改造。提高其热交换面积,提高热效率。

三是加强通风的同时,减少通风阻力。在保证隔仓板强度的前提下增加筛孔数,增加通风面积。此外,还要在物料出口处锁好风,不要有漏风现象。

四是合适的研磨体级配和研磨体装载量。研磨体的级配及装载量合适与否,需要通过生产实践检验,新配球方案投产后,若细度符合要求、产量高,说明配球方案合适,否则需要改进或重配;一定时间后还需要进行补球、清仓等工作。

五是选择粉磨流程。圈流磨由于及时将合格品选出,减少缓冲作用,因此产量高,成品粒度较均匀,生料磨一般都用圈流磨;为使水泥早强高,强度发挥快,希望微粉含量多,而且颗粒级配要合理,因此对于短磨或小的水泥磨最好用开流磨,大的长磨由于研磨时间长,可用圈流磨,圈流磨需要选用造粉效率高、产品中微细粉多的选粉机。

六是加强科学管理。加强磨机工的技术培训,在无自动控制的情况下,磨机工应会听磨声,根据磨声调整喂料量,使其喂料量与研磨能力相匹配,同时还要会控制细度,并要加强设备的维护保养,使磨机正常安全运转。

5.减少中国水泥工业的能耗和CO2的排放的根本途径

通过制订新的国家政策,通过扩大森林覆盖率,发展木结构建筑,减少水泥的用量和产量,逐步减少到目前发达国家的人均消费量为宜,这样中国的水泥产量有5亿t,熟料有3亿t就可以满足基本需求了。CO2在目前8亿多t的基础上,可以减排5亿多t。从长远看,发展木结构建筑,不但可以少生产水泥,减少不可再生的矿产资源的消耗量,而且木结构本身是最适合人类居住的。

当前积极发展木质建材产业,不但不排放CO2,而且每hm2森林每年还可以吸收6.6tCO2,有1亿hm2的森林,一年就差不多把水泥工业排放的8亿tCO2全部吸收掉了。

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