8华北地区硅酸盐学会第八届学术技术交流套论文集水泥工业清洁生产的技术推荐目录徐永模1 狄东仁2 韩仲琦2( 1 中国建筑材料工业协会北京1 0 0 8 3 1 ；2 天津水泥工、设计研究院天津3 0 0 4 0 0 )1 推荐目录1 1 新型干法水泥生产技术根据国家产业政策，水泥生产主导技术是新型下法生产技术。所谓新型_ ；i = 法水泥技术，是指以悬浮预热和预分解技术为核心，南原料预均化、生料均化、新型节能粉磨、高效预热器和分解炉、新型篦式冷却机、高耐热、耐磨及隔热材料等技术与装备组成，并采用计算机及其网络化信息技术对从原料矿I I I 开采到水泥产品质量进行全过程控制管理的综合技术。因此，应采_ H ；j 新型千法水泥技术，使水泥清洁生产达到优质、节能、节约资源的目的。根据国家产业政策，在有资源的地方应采用4 0 0 0 1 d 及以I ：规模新型干法技术，巾西部地区应采用2 0 0 0 t d 及以上规模新型于法技术。特种水泥的规模町依据国家有关产业政策确定。1 2 石灰石矿山开采与原燃料均化技术矿石开采应采用计算机矿山模型软件，对不同品位矿石进行搭配开采，不仅保持进厂矿石成分均匀，而且使矿山资源得到综合利用，延长矿山使用寿命，在噪声严格控制地区应采用减声爆破技术。原料预均化堆场采用长形或圆形堆场，预均化设备用悬臂式侧堆料机、桥式斗轮取料机、桥式刮板式取料机，悬臂侧取式刮板取料机咀及圆形堆取料机等，堆场是密闭的连续式均化库，燃料等也采用预均化措施。1 3 熟料烧成技术烧成系统由回转窑、燃烧器、预热器、分解炉、冷却机、收尘器等组成。预热器应由高效低阻墅4 级或5 级旋风筒组成；根据原燃料情况采用适应性强的分解炉；篦式冷却机应采用充气梁式新型阻力篦板的冷却机；燃烧器应采用燃料适应性强的多通道煤粉燃烧器，减少一次风量，当采用无烟煤或代用燃料时，应采用相应的多通道燃烧器。1 4 新型干法水泥窑纯余热发电技术纯余热发电技术，在窑头、窑尾分别加设余热锅炉回收余热。余热利用要优先考虑满足生产工艺要求，在确保煤磨和原料磨的烘干所需热量后，剩余的废热可用余热锅炉回收，生产过热蒸汽发电。每吨熟料发电能力可达3 0 k W h 以上。水泥91 5 计算机与网络信息技术1 5 1 在线料流成分及料流流量的计量与控制可采用跨带式水泥原料在线分析仪，精确控制水泥原料混合物化学成分。1 5 2 水泥牛料质量控制用多通道x 射线分析仪控制水泥生料质量。I 5 3 水泥厂过程控制采用现场总线或集散型的D C S 计算机控制系统，包括现场信息采集、设备扦闭环控制、过程控制和系统控制、工厂管理和公司管理等多种功能。1 5 4 生产管理信息系统生产信息管理采用面向工厂领导和牛产管理者的计算机网络信息技术和软件，实现对生产过程信息远距离快捷传递，动态调控和生产管理。1 6 节能破碎及粉磨技术I 61 大破碎比石灰石破碎机石灰石的破碎应采用大破碎比的锤式破碎机或反击式破碎机。从原矿破碎到人磨粒度的破碎比约为4 0 6 0 。町采用单转子和双转子两大类单段锤式破碎机，噪音应小于9 0 d B 。1 6 2 生料与煤燃料的粉磨生料粉磨应采用立磨或具有料床预粉磨设备的其他粉磨系统，利用水泥窑尾的废气余热进行烘干作业，5 0 0 0 t d 以下规模可采用国产立磨。煤粉磨宦采用立磨。1 6 3 水泥粉磨水泥粉磨采用节能的立磨或辊压机与球磨机组成的粉磨系统，立磨或辊压机作为预粉磨设备，町用一次通过式、循环粉磨或混合粉磨方式。与辊压机、立磨设备系统配套采用组台式高效选粉机，即上部为笼式高效选粉机，下部为粗粉分离器。t 6 4 水泥助磨剂当水泥终粉磨设备为球磨机时，可采用水泥助磨剂技术。助磨剂添加量不得大于水泥重量的1 ，一般为0 1 0 1 。O ，3 。加入助磨剂可以减少磨内糊球，提高研磨效率、选粉机的选粉效率和水泥输送性能；在不影响产品质量的情况下，可提高磨机单产5 一3 0 、或降低电耗4 k W h 左右、或增加水泥掺合料的用量。1 7 环保收尘技术大中型水泥生产线窑尾应采用高性能滤料制作的高浓度、高温型大布袋收尘器，排放浓度3 0 m 州t t P ，4 0 0 0 1 d 以上规模水泥熟料生产线窑尾也可选用电收尘器。煤磨收尘应采用袋式收尘器或具有防燃、防爆措施的电收尘器。2 推荐目录说明2 1 新型干法水泥生产技术新型于法水泥生产技术即悬浮预热和预分解技术，它的出现是近代水泥工业发展中的重大技术革新。悬浮预热的特点是：使用多级悬浮预热器代替部分同转窑筒体，使窑内在堆积状态下进行气固换热过程的一部分转移到多级悬浮预热器内，以悬浮态进行。由于成悬浮态的生料耪能够与0华北地区硅酸盐学会第八届学术技术交流会论文集从窑内排出的炽热气流充分混合，气崮两相接触盯积大，传热速率快，效率高，罔此有利于窑系统生产效率提高和熟料烧成热耗降低。预分解技术的特点是：在悬浮预热器和同转窑之间增设了一个分解炉作为窑系统的第二热源，使燃料燃烧的放热过程与牛料的碳酸盐分解的吸热过程，在悬浮态或流态化条件下极其迅速地进行，从而减轻了回转窑的热力强度，并使人窑生料的碳酸盐分解率，从悬浮预热窑的4 0 左提高到8 5 9 5 ，使窑的生产能力成倍增长，因此在生产效率、产品质量、能源消耗、衬料寿命和环境保护诸多方面，相对于悬浮预热窑有更加优越的性能。预分解窑已经成为国际公认的代表当代最高技术发展水平的水泥熟料煅烧设备，新型干法水泥生产技术成为世界最广泛采用的水泥生产技术。我国自1 9 7 6 年第一台预分解窑投产以来，制定了以新型干法水泥生产技术为主导的水泥工业发展战略和政策，目前已拥有4 0 0 多条预分解窑生产线年总牛产能力达3 3 亿多吨。尽管如此，我国新型干法水泥产量仅占全国总产量1 3 左右，大部分水泥产品生产仍属于落后的水泥工艺，如普通直窑、机械立窑、湿法窑、干法中空窑、立波尔窑、半干法窑、立筒预热器窑和旋风预热器窑等，无沦从技术进步还是从清洁生产的要求来看，都应加快水泥产业结构凋整，发展新型于法水泥。国家发展和改革委员会正在制定水泥工业产业结构调整方向暂行规定和产业结构调整指导目标，鼓励兴建4 0 0 0 t d 及以上规模新型十法水泥生产线( 西部地区为2 0 0 0 t d 及以上规模新型干法水泥生产线) 。2 0 0 0 t d 以下生产线( 两部地区为1 0 0 0 1 d 以下生产线) 将属于限制类，禁止新建并要求逐步淘汰寝窑、中空窑、湿法窑和立波窑等落后窑型。2 2 石灰石矿山开采与原燃料均化技术在矿山开采方面，原料的开采方法和有关作业方法，对原料制备和煅烧有很大影响，因此应选择适宜的开采方案，把原料开采过程中所有的作业，如钻孔、爆破、装载、运输等作为个整体进行优化，以便获得最高的效率。另一方面，自然界中的石灰质原料矿床经常是不均质的，优质石灰石矿贮蜃在逐步减少，为了有效利用综合资源，应该对不同品位石灰石资源搭配开采，延长矿山使用寿命。在汁算机技术的应用方面，国外开发了一些优秀采矿软件，国内也开发r 水泥矿山矿块模型软件，这些软件也在不断升级完善。国内开发的彩色矿山三维模型软件能较好地指导矿山开采设计，对矿山不同品位矿石进行搭配开采。保证进厂矿石成分均匀。在原燃料预均化技术方面，人们对原燃料的质量超前控制的重要性认识越来越清楚。原料石灰石的化学成分是随着矿山开采区域变化而不断变化和波动的，预均化堆场的作用就是系统地把进厂原料的成分波动大幅降低。堆场的均化效果足和料堆的层数成正比的，但超过6 0 0 层以后均化效果提高不明显。预均化堆场有长形堆场和圆形堆场之分。长形堆场必须有两个，一个料堆在取料的同时，另一个堆场在堆料，堆料机和取料机必须分别在两个场地上作业，其储量只能按一个料堆计算，这是长形堆场的一个缺点。圆彤预均化堆场弥补了长形堆场的这个缺陷，在一个圆形预均化堆场内，堆料和取料沿着圆周方向进行。长形堆场或圆形堆场的选取要结合工程实际来考虑，综合比较场地大小工艺布置以及土建结构等问题。预均化堆场选用的堆取料机，可以结合具体工程实际和均化方案选取悬臂式侧堆料机、桥式斗轮取料机、桥式刮板式取料机、圆形堆取料机等。堆场推荐采用有房盖密闭式的结构，虽然露天堆场可以减少投资，但扬尘很大，污染环境。堆场设备的正常运行也会受到风雨的影响。燃煤的供应紧张，水泥厂不得不采用部分低品位煤和劣质煤，这也需要采取预均化措施，以保证煅烧时煤粉质量的均齐化。水泥2 3 熟料烧成技术通过对燃料特性及燃烧性能的研究，以及冷态模型实验和现场热态系统测试，我国几火水泥设计研究单位开发的低压损预热器和高效分解炉，都很成功，已用存各种规模的新型干法生产线中。此外，我国自行开发的达到国际先进技术经崭指标的n 控气流篦式冷却机，与预热器、分解炉和回转窑合理匹配，再加上对燃料适应性强和燃烧性能好的多通道燃烧器，可提高熟料烧成系统的整体水平。为了在【日转窑上和分解炉上都能使用低挥发分燃煤和无烟煤等不向质量燃煤，国内已开发了相应的燃烧器和分解炉，我国新型干法烧成系统技术已经成熟。2 3 1 悬浮预热器悬浮预热器的作用是充分利用窑尾排出废气中大量热能，降低烧成系统的热耗，将牛料粉预热后送人窑内煅烧，因此，最大限度的换热、最小的流动阻力和安全稳定的运转足对预热器的基本要求，但对最上一级预热器来说，分离效果是更主要的，斟为在此处废气要与物料分离，进入收尘系统，排人大气。预热器有两大类，立筒预热器和旋风筒预热器，但旋风筒之问的连接管路是更重要的换热，物料与具有热能的气体同流或逆流接触，得到加热。国内大部分水泥工程采用旋风筒预热器。预热器中气同系统的浓度一般在02 1 o k g d 气体，囡此固体所占体积百分比很小，仅o O l 0 0 4 ，属稀相悬浮。在生产条件下，影响气固换热的最敏感因素是换热面积，平均粒径为3 0 t n n 的生料，在气流中若能充分分散，其换热速度很快，大约只需0 O l o 0 2 s 。要充分利用窑尾废气余热，必须进行多级预热器串联，每个预热单元必须具备气固混合、换热、分离三个功能。国内开发 厂优化组合的低阻高效大涡壳预热器系统，在常用的5 级旋风预热系统t h 最上一级通常采用长柱长锥内筒形，以保证较矗的分离效果，最末一级旋风筒也注重分离效率，而中间级则偏重于一定的分离效率和较低的压损。2 3 2 分解炉目前世界各国使用的各类分解炉达3 0 种以上，虽各具特色，但功能相同，副分解炉是高温气固多相反应器，主要作用是使生料的碳酸钙分解。在分解炉内气固分散的要求是充分、迅速、均匀。依据流体力等：，利t I _ j 旋流效应、喷腾效应、流 态化效应，湍流效应等理论来指导分解炉的研究与设计。炉型发展趋势是采用喷旋或湍( 流)旋叠加的流动方式。煤粉在炉内燃烧是复杂的化学反应，一般情况下，其反应速率比C a t 0 3 分解反应慢，因此是控制因素，分解炉内所能达到的分解率首先取决于炉温，炉温应在8 5 0 左右，生料在炉内约需停留3 5 s 。国内为适应燃料煤的低品位化及使用无烟煤，对分解炉进行了改造，如增加预燃室、前置离线炉或炉后加延管道等方法。2 ，3 。3 冷却机“可控气流”式的第三代篦式冷却机全面考虑熟料从回转窑进入篦冷机之后料层纵向、横向的阻力和料温的分布规律，既沿纵向又沿横向将篦床划分成足够小的区域，并有针对性地分配适量的冷却飙。实现以最小的冷却风高效玲却一定量的熟料并高效回收热的目的。采用第三代可控气流篦冷机可使篦式冷却机单位篦床面积产量( t m 2 d ) 提高，单位冷却风量( N m 3 k g 熟料) 减小，二次风温，三次风温，热回收效率提高。当前一些大型第三代篦冷机进步采取在热端阶梯式布置喷流环缝式预冷篦板，在二段和三段篦床之间加装辊式破碎机，可进一步改善篦冷机的工作效率和提高热回收效率。近年来F L S