節能降耗實現可持續發展
2006-07-03 00:00
能源問題關系到我國經濟發展、社會穩定和國家安全的重大問題。我國目前正處于經濟高速、持續發展時期，經濟的發展對資源能源的需求也日益增加。我國雖然是世界七個產煤大國之一，但據有關資料介紹煤的儲采比不足百年（其它六國儲采比都在210年以上）；我國電力緊缺形勢更為嚴重，近幾年在全國范圍內出現了電力和煤炭供應緊張的局面，眾多水泥企業受到電力和煤炭供應緊張、及電價、煤價持續上漲的影響，使運轉率低和經濟效益嚴重下滑的困難局面。另一方面受我國工業整體技術水平的制約，和粗放型的管理，存在著巨大的資源能源的浪費。因此無論是當前還是長遠，必需堅持開發與節約并重，節約優先的原則，使我國經濟實現可持續發展。
目前當務之急是要大力提倡節能降耗將能源的消耗降低到最低限度，本文著重分析水泥企業（重點講水泥立窯企業）能源主要消耗在哪些方面？采取哪些具體措施和辦法才能大幅度降低能耗。
水泥企業的能耗包含熱耗和電耗。而熱耗主要消耗在水泥煅燒過程中，即水泥窯的熱耗；水泥廠的電耗主要消耗在原、燃料和半成品的粉磨過程即是生料磨和水泥磨的動力消耗。現分別分析熱耗和電耗及如何降低能源消耗的措施。
由生料煅燒成熟料理論熱耗僅需1730.1（kJ/kg熟料）而實際熱耗現代化立窯需3192（kJ/kg熟料）一般機立窯需3444（kJ/kg熟料），大型帶分解爐旋窯熱耗在3360（kJ/kg熟料）左右，而日產2500（t/d）帶分解爐旋窯熱耗在3780(kJ/kg熟料)左右，日產小于2500（t/d）帶分解爐旋窯熱耗更高。為什么理論熱耗和實際熱耗相差這樣大？而先進和一般的差距也不小，為什么？
一、水泥立窯熱耗分析：
通過熱工測定和具體分析得知水泥立窯熱耗的順序為：化學不完全燃燒熱耗>水份蒸發熱耗>廢氣帶出熱耗>熟料帶出熱耗，各項熱耗所占比例見表1
機立窯各項主要消耗比例 表1
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順序 |
項 目 |
總占熱耗% |
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1 |
熟料生成需要熱耗 |
44%左右 |
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2 |
化學不完全燃燒熱耗 |
26%左右 |
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3 |
水份蒸發熱耗 |
14%左右 |
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4 |
廢氣帶走熱耗 |
9%左右 |
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5 |
熟料帶走熱耗 |
6%左右 |
|
6 |
其它熱耗 |
1%左右 |
二、降低水泥立窯熱耗主要措施：
（一）生產低熱耗水泥
1、改變熟料礦物組成，適當降低飽和比和硅酸率，提高鋁氧率，并在制備生料時加適量硫酸鹽（石膏或磷石膏、氟石膏等），熟料中礦物組成除有C3S、C2S、C3A、C4A F外，還生成高強度的硫鋁酸鈣（C4A3S）, 這不僅能降低熱耗，還能提高熟料強度。熟料中三個率值和熟料中SO3含量可參考以下數據：
KH 0.94±0.01 n 2.0±0.1 P 2.0±0.1 SO3 2.8 ±0.1
2、加復合礦化劑，利用工業廢渣和金屬尾礦作復合礦化劑，筆者編著的《現代化立窯》一書中列舉了20多種工業廢渣和金屬尾礦（還有些沒列舉進去），應用這些工業廢渣或金屬尾礦，不僅能降低燒成溫度、降低熱耗，還能提高熟料強度和窯的產量；
3、生產復合水泥：
美國加洲大學梅達教授研制了三組分混合水泥，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，它們的配比和熱耗如表2
混合水泥配比和熱耗 表2
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普通水泥熟料% |
半水石膏% |
火山灰% |
礦渣% |
熱耗 （kJ/kg 混合水泥） |
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30% |
40% |
30% |
|
3135 |
|
10% |
40% |
|
50% |
2215 |
（二）減少化學不完全燃燒，降低廢氣中CO的含量：
前面已說過，水泥立窯化學不完全燃燒的熱耗,是各種熱耗中所占比例最大，約占總熱耗的三分之一，因此若能大幅度降低廢氣中CO含量，便能大幅度降低熱耗。若使黑生料球內煤能完全燃燒,便能降低CO百分含量，為使煤完全燃燒,首先應有足夠空氣鼓入窯內，風量應隨窯的直徑增加而增加，各種直徑的機立窯所需風量如表3
各種直徑機立窯應配風量表 表3
|
窯直徑（m） |
風量（m3/min） |
窯直徑（m） |
風量（m3/min） |
|
ф2．5 |
260左右 |
ф3．4 |
360左右 |
|
ф2．8 |
300左右 |
ф3．6 |
460左右 |
|
ф3．0 |
320左右 |
ф3．8 |
480左右 |
|
ф3．2 |
340左右 |
ф4.0 |
500左右 |
同時還要減少漏風，目前不少企業無水平料封,垂直料封管高度不足、直徑偏大、角度也偏小、因此鎖不住風,漏風嚴重。垂直料封的高度、直徑和角度及新型水平料封在《現代化立窯》一書中有詳盡的講解；
（三）降低水分蒸發熱耗:
水分主要由生料球帶入，生料球粒度大小與加水量關系見表4
料球粒度與摻水量的關系 表4
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粒徑（m）
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3～5 |
5～7 |
7～9 |
9～11 |
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水分% |
5～7 |
7～9 |
9～14 |
11～12 |
因此要降低水分蒸發熱耗,必需將成球水分減少，使料球粒度控制在5mm左右的料球占95%以上，沒有大泥球，這不僅能降低熱耗，還有利立窯產、質量的提高；
（四）降低廢氣帶走的熱損失：加大濕料層厚度，一般濕料層厚度控制在70㎝左右，進行暗火操作，使廢氣溫度控制在60℃以下；
（五）降低熟料帶走熱損失：要穩定好底火位置,使底火的位置在擴大口以上，底火底的位置波動在擴大口底的上下。使出窯熟料溫度控制在60℃左右，杜絕出紅料。這不僅有利降低熱耗，對熟料質量和出料設備的安全運轉，及水泥磨的正常生產均利。
三、水泥旋窯熱耗主要是窯尾廢氣帶走的熱耗和胴體散熱的熱耗，這兩項占的比例較大。目前正在實施低溫余熱發電技術，此技術已成為目前國內水泥旋窯節能降耗、改善環境狀況的有效途徑。關于解決胴體散熱需進一步研究,生產低熱耗水泥與降低水泥立窯熱耗相同即二、（一），這里不再重復。
四、降低水泥廠動力消耗；
水泥廠的動力主要消耗在生料和水泥磨上，要大幅度降低動力消耗主要方向和措施是要大幅度提高磨機產量，使單位產量的動力消耗降低。全國水泥企業中廣東省水泥企業的動力消耗最低，而廣東省內梅州塔牌集團的動力消耗最低，目前塔牌集團水泥綜合電耗僅有 53（Kw.h/t水泥），塔牌集團電耗如此低的原因,除管理科學外主要是因為其磨機臺時產量高，ф2.2×2.6m的磨機其產量:生料磨≥44(t/h),水泥磨≥28（t/h）。影響磨機產質量的因素有十多條，但影響最大的是入磨物料的粒度和水份,因此要大幅度提高磨機產量必須降低入磨物料粒度和水份，使入磨物料水份控制在1%左右,入磨物料粒度≤1㎜占95%以上。
節能降耗既是國情需要，是國家政策要求，又和企業的經濟利益密切相關，煤、電未漲價的前幾年，一般水泥立窯企業的能耗約占水泥成本的2/3，近幾年煤、電漲價能耗占水泥成本比例更大，為實現可持續發展，和水泥企業效益的提高，必須嚴抓節能降耗各項技術措施落實。
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