推广新工艺：建材和水泥行业的创新之路

1.水泥行业新工艺

水泥行业是国民经济建设的重要基础原材料行业，也是建材行业的耗能大户，其能耗量占建材行业总能耗的50%左右，搞好水泥行业的节能是建材行业节能降耗的关键。水泥行业的能耗主要由两大部分组成：其一是熟料烧成的热耗；其二则是整个水泥生产过程中的电耗。目前全国水泥行业正处在技术结构和产品结构调整时期，调整重点是用技术先进、能耗低、产品质量好的新型干法窑外分解技术逐步代替技术落后、能耗高，产品质量较差的其他技术，以及推广余热利用等方面的节能技术。到目前为止，全国已投产多条新型干法生产线，热耗和电耗都有大幅下降，但与国外先进水平相比其能耗仍然较高，节能潜力很大。

水泥行业工艺技术的发展趋势如下：

1）熔窑全保温。

2）重油节油剂。

3）富氧燃烧。

4）全氧燃烧。

【案例5-10】 2012年总投资160亿元的煤化—盐化一体化工程，安徽淮北矿业华塑公司一期工程2500t/d水泥熟料生产线正式投产。该项目采取“节能减排、集约利用、一体化建设、多元化投资、循环式链接”的生产模式，实现了水、汽和固体废物的循环利用，一期工程年可减少废渣排放120多万t，如图5-8所示。

图5-8 安徽淮北矿业华塑公司一期工程2500t/d水泥熟料生产线正式投产

【案例5-11】 某省水泥行业为了降低水泥主窑热耗采取了有效措施，且取得成效。

1）生产低热耗水泥，主要有改变熟料矿物组成，适当降低饱和比和硅酸率，提高铝氧率，并在制备生料时加适量硫酸盐（石膏或磷石膏、氟石膏等），熟料中矿物组成除有C3S、C2S、C3A、C4AF外。还生成高强度的硫铝酸钙（C4A3S），这不仅能降低热耗，还能提高熟料强度。同时，加复合矿化剂，利用工业废渣和金属尾矿做复合矿化剂，应用工业废渣或金属尾矿做原料、燃料，不仅能降低烧成温度、降低热耗，还能提高熟料强度和窑的产量。另外，就是利用普通水泥熟料、熟石灰和水硬性混合材，制造成混合水泥。

2）减少化学不完全燃烧，降低废气中CO的含量。水泥立窑化学不完全燃烧的热耗，是各种热耗中占比例最大，约占总热耗的三分之一，因此若能大幅度降低废气中CO的含量，便能大幅度降低热耗。同时，还要减少漏风，目前不少企业无水平料封，垂直料封管高度不足、直径偏大、角度也偏小，因此锁不住风，漏风严重。(www.xing528.com)

3）降低水分蒸发热耗。水分主要由生料球带入，生料球粒度大小与加水量有关系，因此要降低水分蒸发热耗，必须将成球水分减少，使料球粒度控制在5mm左右的料球占95%以上，没有大泥球，这不仅能降低热耗，还有利于立窑产、质量的提高。

降低废气与熟料带走的热损失，加大湿料层厚度，一般湿料层厚度控制在70cm左右，进行暗火操作，使废气温度控制在60℃以下。要稳定好底火位置，底火底的位置波动在扩大口底的上下。使出窑熟料温度控制在40℃左右，杜绝出红料。这不仅有利降低热耗，对熟料质量和出料设备的安全运转，以及水泥磨的正常生产均有利。

我国现代化立窑熟料烧成热耗一般在100kg标煤/t熟料左右，相当日产5000t/d以上新型干法窑。水泥产能先进和落后的标准是：质量、能耗、环保、安全生产，质量好符合国家标准，能耗低、环保达标。安全生产是先进的产能，否则是落后的。

2.墙地砖坯料新工艺

近年来，采用流态化喷洒选料制取墙地砖坯料节能新工艺取得了很好的节能效果。流态化喷洒造粒每生产一成品颗料大约要消耗0.12kg水，其中蒸发损失大约0.05kg水，而能量消耗大约是喷雾干燥的15%。设备比喷雾干燥塔的高度低很多，因此就降低了厂房高度，提高了厂房利用率并减少了厂房的投资。在具有相同生产能力的前提下，流态化喷洒造粒设备的体积是喷雾干燥塔体积的1/10～2/10。

3.余热发电在建材水泥行业应用

余热发电的工艺流程如下：窑头余热锅炉设置一个预热器和一个蒸发器，负责将给水从40℃加热到欠饱和状态及一部分饱和蒸汽，并入窑尾余热锅炉的过热器进行过热。窑尾余热锅炉设置一个过热器和一个蒸发器，产生压力为1.2MPa、温度为305℃的过热蒸汽。过热蒸汽进入汽轮机做功后到冷凝器凝结成水，由凝结水泵送到除氧器除氧后再由给水泵送到窑头锅炉预热器加热成欠饱和蒸汽，分别送到窑尾锅炉分离汽包和窑头锅炉分离汽包。经各自的循环热水泵循环送入各自蒸发器产生饱和蒸汽，然后进入窑尾锅炉的过热器产生过热蒸汽送汽轮机做功，以此完成一个工作循环。

水泥厂采用余热发电系统后附加的优点也是十分明显的。首先，窑尾安装了余热锅炉后，进入窑的主排风机的气体温度和含尘量均降低许多，主排风机的抽风量得以增加，如果回转窑及其他设备能够配合，可增加入窑喷煤量及喂料量，从而提高熟料的产量。此外，采用余热发电后废气的温度和含尘量均降低，风机所需电力也随之减少，节约了能源开支。如某水泥厂采用了余热发电系统后窑尾高温风机操作，风量减少23%，窑头风机操作风量减少18%，窑尾增湿塔原喷水可以省去，每年可节水6.66万t。

【案例5-12】 冀中水泥厂节能减排余热发电达3470万kWh/年。

冀中股份水泥厂在创先争优活动中，紧密结合安全生产实际，不断加强节能减排和对标工作力度，向节能减排要效益，进一步提高企业经济效益。

为把水泥生产线的余热能源最大限度的“吃干榨净”，该厂2009年利用两条新型干法水泥熟料生产线建成了9MW纯低温余热发电项目，将350℃以下的中低温热能进行再次回收，实现循环利用。自2010年10月纯低温余热发电项目并网发电以来，新型干法水泥熟料生产线的热利用效率逐步提升到7%以上，仅9MW余热发电站每天就从废气余热中“榨”出10多万kWh，年可发电5000万kWh。每年可节约2万t标煤，减少5万tCO₂和SO₂的排放，该项目不仅有良好的经济效益，还有着明显的社会和生态效益，自投产到2010年8月，已连续安全发电3470多万kWh，节约标煤达4000多t，为企业创造了良好的经济效益。