降低熟料能耗的措施

降低熟料能耗的措施

摘 要

影响预分解窑熟料热耗的因素很多，如系统的保温性 、燃烧器的先进性 、生料的易烧性等。通过对熟料煅烧过程能耗的各个因素的综合考虑, ，水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热器系统、新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进技术装备，利用窑系统的低温废气余热发电，设法最大可能回收到利用，熟料冷却时产生的废气可用作助燃空气或是窑尾废气余热发电，提高煅烧设备的热效率，最大限度降低窑尾排放废气温度可以降低熟料热损失，从而降低熟料热耗。回收使用二次能源等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。我厂通过降低预热器出口温度，提高二、三次风温度，减少漏风，减少过剩空气量，降低熟料热耗。采用立磨粉磨系统，能耗低，系统投资少。利废提产优化配料方案，废弃物再利用既提高了熟料产量又降低了熟料能耗。淘汰落后的生产方式，采用先进的新型干法生产工艺与设备是水泥熟料生产节能降耗的根本措施。易磨性好的生料，则热耗低，而易烧性差的生料，颗粒粗时则热耗增大，以要生料的颗粒细度。

关键词：熟料生产；节能降耗；余热发电

I

Energy saving in cement clinker burning procedure

ABSTRACT

Abstract：The paper analyzes the applicable methods of energy saving through

comparisons of thermal procedure test between differ- ent clinker production lines with various process and scale：first，the new dry processshould be adopted and the configuration of main g& auxiliary equipment and the enlargement of equipment is the key；secondly．production needs an optimized therm al control system； thirdly，enhance the system seal and utilize the waste heat．

clinker production；energy saving；；enlargement；therm al conditions；Seal；Heat isolation；waste heat taking into account: the introduction of new productiontechnologies in this sector, the use of waste and low-grade fuels,

cogeneration, the use of cementitiousmaterials, and other measures, based on a technical and economic energy demand simulation model.In all scenarios, we found that is possible to significantly reduce energy

KEY WORDS: clinker production; energy saving；utilize the waste heat

II

目 录

Abstract ......................................................................................... II 前 言 .................................................................................................. 1 第1章熟料煅烧 .................................................................................. 3 1.1 原、燃料 ....................................................................................... 3

1.1.1 煤粉 ..................................................................................... 3

1.1.2 工业废弃物做熟料煅烧原燃料................................... 3 1.1.3 预分解窑利用劣质煤对煅烧的影响 ........................... 3 1.2 熟料煅烧过程的控制............................................................. 4 1.3 三率值对熟料煅烧的影响..................................................... 4 第2章选用粉磨最佳粉磨设备........................................................... 6

2.1球磨 ......................................................................................... 6 2.2 立磨 ........................................................................................ 6

1、烘干能力和粉磨能力....................................................... 7 2、喂料粒度及能耗............................................................... 7 2.3 辊压机 .................................................................................... 7 2.4 性价比较 ................................................................................ 8 第3章熟料能耗的影响因素 ............................................................ 10

3.1 熟料热耗影响因素............................................................... 10

1、生产方法与窑型............................................................. 10 2、 余热的利用................................................................... 10 3 生料组成、细度及生料易磨性 ....................................... 10 4、燃料不完全燃烧热损失................................................. 11 5、窑体散热损失................................................................. 11 6、矿化剂及微量元素的作用 ............................................. 11 3.2 电耗 ...................................................................................... 11 第4章烧成系统利废提产 ................................................................ 14

4.1 ................................................................................................ 14

调整配料方案....................................................................... 15

III

4.2 优化熟料烧成系统提高余热发电量 ................................... 15

4.2.1 余热发电试生产期间存在的问题............................. 15 4.2.2 改进措施 .................................................................... 16

第5章浅谈降低预分解窑熟料热耗的途径 .................................... 18

5.1 降低预热器出口温度........................................................... 18

5.1.1 改进预热器入料方式................................................. 18 5.1.2 改进C2 ～C3、C3～C4 连接管道入料口 ................ 19 5.1.3 合理控制系统总风量 ............................................. 20 5.2 提高回转窑运转率 .............................................................. 20 5.2.1 篦冷机 ............................................................................... 20

2、破碎机轴承频繁烧毁..................................................... 20 3、频繁堆“雪人”............................................................. 21 4、转动轴窜位..................................................................... 21 5.2.2 提高二、三次风温度................................................. 21

结 论 ................................................................................................ 23 谢 辞 .................................................................................................. 24 参考文献 ............................................................................................ 25 附 录 ................................................................ 错误！未定义书签。 外文资料翻译 .................................................................................... 28

IV

前 言

影响预分解窑熟料热耗的因素很多，如系统的保温性 、燃烧器的先进性 、生料的易烧性 以及生产管理技术水平等 ，水泥厂家通过采用低阻高效的多级预热器系统、新型篦式冷却机和多通道喷煤管等先进技术装备，利用窑系统的低温废气余热发电，回收使用二次能源等先进工艺，降低了水泥生产的熟料热耗。我厂通过降低预热器出口温度，熟料热耗下降228kJ／kg，通过提高二、三次风温度，熟料热耗下降137kJ／kg，通过减少漏风，减少过剩空气量，熟料热耗下降143kJ／kg，通过多途径努力，熟料热耗由4 275kJ／kg降至3 767kJ／kg。在大中型水泥厂的原料粉磨系统方案考虑中，根据粉磨能力、烘干能力、能耗、喂料粒度等方面的性能的比较以及投资等方面考虑。当湿度过大，其球磨烘干能力难以满足生产要求时，需配置专这将使系统越来越复杂，投资也高。立磨能够粉磨湿度较大(可达15％)的原料。作为生料终粉磨的辊压机，其烘干能力是人磨物料湿度为5％ ，当物料湿度较大时，须设置专有的预烘干设备，否则将影响生产能力。立磨喂料粒度最大，可达100~150 mm。采用立磨可使破碎系统的负荷降低。立磨和辊压机生料终粉磨的系统总能耗低，约是球磨的75％ 。且随着原料湿度的增大，立磨的节能优势更明显。立磨较球磨，辊压机优势明显，应优先考虑立磨方案。上述相关分析表明，淘汰落后的生产方式，采 用先进的新型干法生产工艺与设备是水泥熟料生产 节能降耗的根本措施。当采用先进的工艺设备后结合所拥有的生产原料与燃料尽快建立一套优化的热工制度控制参数。是实现长期稳产、高产、低耗的根本保证。而生产规模的适当大型化．严格生产中的操作与管理．采取各种有效措施尽可能减少各项热损失．强化余热回收．不断提高生产系统的热效率，则是生产中实现节能的一项长期任务。，2004年新型干法的吨水泥耗煤量为133.1kg标煤，其他窑型生产吨水泥平均耗煤量177.4kg标煤，二者相差44.3kg标煤。而新型干法水泥产量仅占总量的32.5%，进一步通过技术创新，提高新型干法生产技术水平和增加产量，必将大幅度降低能源消耗。

我公司通过利废提产，调整合理的配料方案，在稳定KH值的情况下，

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提高SM值以降低熟料形成时的液相量，改善物料的易烧性，物料的易磨性越好，煅烧越容易，煅烧过程中的能耗越少。因此，利废提产不仅提高了资源利用率，而且通过调整呢合理的配料方案提高了熟料的产量还减少了熟料煅烧过程中的能耗。

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第1章 熟料煅烧

1.1 原燃料

1.1.1 煤粉

回转窑对煤的热值越大，灰分含量越低，越有利于达到要求的火焰温度和需要的热量，在相同条件下，使用高热值煤，单位熟料热耗较低。这是因为高热值煤，单位产量产生的废气量多，比使用低热值煤，煤耗量大产生的废气量要小的多，使废气带走的热损失小。挥发分过低，着火缓慢，形成的“黑火头”过长，且焦炭粒子较致密，燃烧缓慢，使火焰拉长，降低了火焰温度，对熟料质量不利；挥发份过高，的煤喷入窑内后，挥发份很快分解燃烧，形成“黑火头”短，且分离出来的焦炭粒子多孔，因此焦炭粒子燃烧较快，使火焰过短，热力过分集中，损坏窑衬，物料在高温带停留时间过短，对煅烧不利，且煤的挥发份过高时，在进行烘干和粉磨时，会有一部分挥发分逸出，造成热量损失，易发生爆炸。如果用一种煤不满足上述要求，可考虑用几种煤搭配使用。在哪选择煤种时，尽量选用含硫、氮量低的煤，还要考虑煤粉的细度。煤粉越细，表面积越大，越易燃烧，形成火焰越短。反之，煤粉过粗，不易燃烧，因此，挥发分高、灰分低的煤可以粗些。反之，该细些。

1.1.2 工业废弃物做熟料煅烧原燃料

把工业废弃物作为煅烧水泥熟料的原燃料是废弃物资源化的一条重要途径，使用得当可产生显著的经济效益和社会效益。

1.1.3 预分解窑利用劣质煤对煅烧的影响

当预分解窑需利用灰分达32%-40%以上劣质煤生产时，对窑煅烧和熟料质量会引起巨大影响，主要表现为窑头火焰温度下降，煤灰參入量增加，煤灰不均匀地堆积在熟料颗粒表面上引起颗粒表现C2S含量上升、C3S含量下降，当煤粉制备因煤磨能力不足而细度较粗时，粗颗粒煤粉在烧成带

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不能燃尽而延滞到窑尾部燃烧，将裹入窑尾的烧生料中形成还原黄心熟料，从而降低熟料强度，因此，应采取以下措施：①将煤粉磨细至80微米筛余≤8%以下，对煤磨进行技术改造提高粉磨能力；②优化熟料三率值，采取二高一中的配料方案，控制KH在0.88-0.89、SM在2.5-3.0、IM在1.6-1.8；③优化窑头燃烧器的工艺参数，加大内风的旋流作用，提高火焰温度和煤粉燃烧速度，及燃尽率，防止粗颗粒煤粉在窑后过渡带燃烧现象的发生，再就时适度降低生料细度，控制80微米筛余在8%左右，从而提高熟料质量,降低熟料热耗.

1.2 熟料煅烧过程的控制

对回转窑来说．重要的工艺操作控制参数一般有：窑速：二次风温；分解炉出口温度；C 出口负压等，这些工艺操作参数必须根据所使用的煤质的情况合理选择．才能确保煤、料、操作“ 对口”。如使用灰份高、挥发份低低质煤时．因煤的发热量低．白火焰长+操作时采取适当提高二次风温(约100℃)、控制分解炉口温度在880+20℃ 、C 出口温度330℃及出口负压控制在一5 500～ 6 O00Pa．并根据窑况调整窑速(一般在r=3、2r／rain)和窑头负压(一般为一50Pa)

1.3 三率值对熟料煅烧的影响

当前我国许多大型预分解窑以采用三高率值配料生产熟料，但同时也暴漏出一些新的问题，主要表现为熟料游离氧化钙≥1.5%，生料易烧行变差，熟料煅烧温度较高，窑衬耐火砖较难适应和满足其长时间安全运转，对于如何控制游离氧化钙≤1.5%已达到提高熟料质量，可采取德国的一些经验：一是加大用煤量，提高熟料煅烧温度，控制熟料标准煤耗≥110kg煤/t熟料，二是减少一点产量，采取薄料快砖，长焰顺烧的煅烧操作热工制度，窑内物料填充率控制在10%-12%。当熟料KH、SM控制过于偏高时，烧成带液相量会降低至16%-18%以下，窑头会出现飞砂料，影响熟料质量和中控操作员看火操作，大量细飞砂料甚至随三次风飞至窑尾预分解炉而影响分解炉的操作，采取措施：①采用“高温长带”煅烧热工制度，控制烧成带比正常情况长一些，烧成带温度高一些，煅烧温度可控制在

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1500°C左右；②可放宽原燃料中燃煤和硫酸渣的含硫指标，采用高硫煤和硫酸渣代替低硫煤和铁粉，石灰石采用高鎂石灰石搭配配料和煅烧，改善生料的易磨性，易磨性越好，熟料煅烧热耗越低。适度增加熟料液相量，降低液相粘度，适度减缓飞砂料的不利影响，一般要控制煤中SO3在3.0%±0.5%，石灰石中MgO平均在2.5%-2.8%之间。

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第2章 选用最佳粉磨设备

众所周知，水泥生产中需要成分均匀、细度合格的生料。因此，设计人员在设计中，应充分考虑物料的化学、物理特性（如易磨性、粘度、含水量）和生产线生料需求量等，选择最佳的粉磨系统，既能保证生料的产量，又能确保系统的长期稳定运行，且应具有最好的经济效益。

2.1球磨

2O世纪7O年代早期以前，球磨在水泥原料的粉磨中一直占优势。当原料水分含量适中，要求产量中等时，球磨是一种非常可靠的设备，其效率高且维修简单，只是电耗相对较高。磨机的烘干能力Q 取决于磨机尺寸；风速一定，同时，烘干能力Q 还受磨机极限风速的制约。磨机阻力和风机能耗随风速的提高而增大，磨机闭路系统内负压上升，导致漏风量增大，烘干效率下降、能耗增加。

磨机规格一定时，烘干能力Q 将取决于被烘物料的湿度大小，球磨的最大喂料粒度约25-30 mm，这一参数与磨机规格无关，不会随球磨机的规格改变而改变。当生产能力要求不高、粉磨中等湿度的物料时，球磨的能耗一般约为20 kWh／t。

2.2 立磨

效率较高、生产能力大且烘干能力强，在国内外水泥工业中得到了广泛的应用。在国外，立磨已经取代了球磨；在国内大型生产线中，基本采用立磨作为原料磨。磨辊下的料层厚度控制应适宜，一般为磨辊直径的1％-2％。料层太薄或太厚，都会引起磨机振动而影响操作。环绕磨盘边缘的挡料环，可用来调节料层厚度，挡料环的高度取决于物料流动性，即与物料颗粒大小和湿度有关。倾斜的导流叶片把喷嘴环成许多格子，其间隙可调，使气流速度达60-80m／s，高速气流把物料吹起，并加强物料的混合，以保证充分烘干，并对物料预选粉。对于带有能进行物料外循环设备的立磨来说，可以减少喷嘴环中空气的流量和流速，这样可降低风机能耗。但

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是，多数情况下，烘干能力和选粉效率将决定空气流量，同时，仅压降减小，就能使风机能耗降低。 1、烘干能力和粉磨能力

据资料介绍，当前实际生产中立磨的有效粉磨能力超过500 t／h,一般来说，立磨可烘干含水10％一15％的物料，且立磨规格增大烘干能力不变，这一点与球磨相反。 2、喂料粒度及能耗

立磨喂料粒度可达100~150 mm，这一参数与磨辊尺寸有关。通常磨物料粒度与辊径比为1／20，随磨机规格增大，喂料粒度可适当增大。与球磨相比，立磨的粉磨能耗小。当产品筛余值相同时，立磨的单位粉磨能耗小于球磨的50％。但由于立磨内部物料输送需要大量空气，故其风机电耗比球磨高，特别是粉磨较干物料时更是如此。就整个粉磨系统而言，立磨单位产品的系统综合能耗要比球磨系统低15％~25％ ；且随着原料湿度的增大，立磨的节能优势更显著

2.3 辊压机

辊压机常用于水泥粉磨系统，目前在生料磨系统也开始使用，节能经济效益好，尤其在粉磨干燥的脆性物料时，效益明显；但不适于湿含量高、腐蚀性以及结构松软的物料辊压机可单独用来粉磨原料(即终粉磨)，也可用于球磨之前作预粉磨。下面以国外某水泥厂辊压机终粉磨系统为例进行分析。该终粉磨系统辊压机的单位能耗、系统单位能耗与整个流程的循环负荷和粉磨压力的关系见图1-1

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图1-1

分析图1-1可知，随粉磨压力的降低，辊压机的单位能耗随之而降低，而循环负荷率和选粉设备的能耗则随之而升高。当压力范围在4 000—6 000 kN／m之间时，系统总能耗最低，这时循环负荷系数为4。目前，在生产中最大的辊压机生产能力为1 000t／h以下，所以辊压机终粉系统的最大生产能力约为250t／h。

2.4 性价比较

(1) 大型现代化水泥厂新建窑一般能力为3 000—6 000 t／d。球磨机和立磨单机的有效粉磨能力均能满足这类生产线的要求；选用辊压机终粉磨系统，若原料性能合适，其生产能力也可满足3 000 t／d生产要求。

(2) 对于中、小型球磨，其生产能力与原料湿度有关。当湿度过大，其球磨烘干能力难以满足生产要求时，需配置专这将使系统越来越复杂，投资也高。立磨能够粉磨湿度较大(可达15％)的原料。作为生料终粉磨的辊压机，其烘干能力是人磨物料湿度为5％ ，当物料湿度较大时，须设置专有的预烘干设备，否则将影响生产能力。综合比较，在烘干能力方面立磨占有绝对优势。

(3) 立磨和辊压机生料终粉磨的系统总能耗低，约是球磨的75％ 。且随着原料湿度的增大，立磨的节能优势更明显。

(4) 球磨的喂料粒度最小，其次为辊压机，立磨喂料粒度最大，可达100~150 mm。采用立磨可使破碎系统的负荷降低。

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(5) 球磨和立磨，机械性能可靠，但立磨结构更复杂，需要更多的养护；球磨的耐磨材料耗损率高于立磨，但其耐磨材料的单位价值低于立磨的。所以，这两种磨机系统的总的耐磨材料损耗价值相近。在生料粉磨系统中，辊压机的运用还是比较少，至今其可靠性还不能达到立磨和球磨的水平。相应地其维修费用比上述两种磨机系统都高.

从粉磨能力、烘干能力、喂料粒度和能耗方面入手，对球磨、立磨和辊压机粉磨系统这三种生料磨系统进行了对比分析。分析认为：在大中型水泥生产线工程建设中，生料粉磨方案设计时可优先考虑烘干能力强、能耗低、系统投资低的立磨粉磨。

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第3章 熟料能耗的影响因素

3.1 熟料热耗影响因素

在实际生产中，由于熟料形成过程中物料不可能没有热损失，也不可能没有热量损失，而且废气、熟料不可能冷却到计算的基础温度（0°C或20°C）,因此，熟料形成的实际消耗热量要比理论热耗大，每煅烧一千克熟料窑内实际消耗的热量成为熟料实际热耗，简称熟料热耗，也叫熟料单位热耗。热耗与水泥熟料煅烧的方式有关，更与煅烧装备中的预热器分解炉系统、回转窑、篦冷机、燃烧器的型式有关，也与原燃料性能有关。热耗的影响因素：

1、生产方法与窑型

生产方法不同，生料在煅烧过程中消耗的热量不一。如湿法生产需要蒸发大量的水分而消耗热巨大，而新型干法水泥生料粉在悬浮态受热，热效率较高。因此，湿法热耗一般较干法高，而新型干法生产的熟料热耗则较干法中空窑热耗为低。窑本身的结构、规格大小亦是影响熟料热耗的重要因素，因为传热效率高，则热耗低。

2、 废弃余热的利用

熟料冷却时需放出大量热，虽然这部分热量是必须的释放的，但可以设法最大可能回收到利用，熟料冷却时产生的废气可用作助燃空气或是窑尾废气余热发电，提高煅烧设备的热效率，最大限度降低窑尾排放废气温度可以降低熟料热损失，从而降低熟料热耗。

3 生料组成、细度及生料易磨性

易磨性好的生料，则热耗低，而易烧性差的生料，颗粒粗时则热耗增大。

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4、燃料不完全燃烧热损失

燃料的不完全燃烧包括机械不完全燃烧、化学不完全燃烧。燃煤质量不稳定，及质量差、煤粉过粗或过细、操作不当等均是引起不完全燃烧的原因。在立窑中通风不良、料球碎裂等亦是造成煤燃烧不完全的重要原因。煤燃烧不完全，煤耗必然增加，故熟料热耗增加。

5、窑体散热损失

窑内称隔热保温效果好，则窑体散热损失小，否则散热损失大，熟料热耗增加。

6、矿化剂及微量元素的作用

适量加入矿化剂或复合矿化剂、晶种，或合理利用微量组分，则可以改善易烧性或加速熟料烧成，从而降低熟料热耗。此外，稳定煅烧过程的热工制度，提高煅烧设备的运转率和水泥窑的产量等均会有利于提高窑的热效率，降低熟料热耗。

3.2 电耗

水泥生产过程中，所消耗的电能与生产线的装备型式、熟料煅烧方法、自动化程度、环保要求、原燃料性能和水泥质量与细度有关，不同型式的生产线生产的熟料和水泥耗用电能均不相同，通过调研和资料分析的电耗大致如下：

表3-1 大中型干法水泥生产线的电耗

电耗 辊式磨、辊压机生产线 球磨技术生产线 kWh/t水泥 90-100 100-110 煤耗 kg标煤/t水泥 36-40 40-41

2008年度的各种生产线的平均电耗统计估算数据为：预分解窑为101kWh/t水泥、立窑96kWh/t水泥、传统回转窑为113kWh/t水泥。全部

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平均约99kWh/t水泥。

表3-2 2008年度各种生产线的平均电耗

预分解窑 传统回转窑 立窑 水泥产量 百万吨 315 69.6 586 耗煤量 百万吨标煤 12.726 3.172 22.542 单位耗煤 kg煤/kg水泥 0.0404 0.0384 0.0460 单位热耗 kWh/t.水泥 101 113 96 国际先进 kWh/t水泥 合计 970.6 38.44

0.0396 99 <90 表3-3 2008年水泥内含熟料平均按75.5%计算

预分解窑 传统回转窑 立窑 合计 传统回转窑、立窑 水泥产量 百万吨 315.00 69.60 586.00 970.60 655.6 耗煤量 百万吨标煤 41.93 14.56 101.76 158.25 116.32

单位水泥耗煤量 kg标煤/t水泥 133.1 209.2 173.7 163.0 177.4 百分比 % 100 157.2 130.5 122.4 133.2 以上情况表明，大型5000t/d级新型干法水泥生产线的能耗虽与国外同规格生产线大致接近，但所有窑型的平均热耗与国外先进水平仍有较大差距，2008年新型干法的吨水泥耗煤量为133.1kg标煤，其他窑型生产吨水泥平均耗煤量177.4kg标煤，二者相差44.3kg标煤。而新型干法水泥产量仅占总量的32.5%，进一步通过技术创新，提高新型干法生产技术水平和增加产量，必将大幅度降低能源消耗。

新型干法生产技术与技术落后的窑型相比，2008年度平均单位水泥能耗下降约33%以上。以目前大量投入生产的5000t/d级生产线为例，热耗为2976kJ/kg.熟相当于标煤111.4kg/t.熟，而传统回转窑和立窑2004年度的平均热耗为5079kJ/kg熟，标煤173.5kg/t.熟，每吨熟料降低能耗约62.1kg

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标煤，按目前5000t/d级生产线年产熟料约155万t～175万t计算，年可节约9.5万t～10.1万t标煤。

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第4章 烧成系统利废提产

4.1 利废提产

我公司投产初原料采用石灰石、粘土、砂岩和硫酸渣配料 ，后来公司决定利用工业园区周边的工业废渣较多的优势条件，采用大量工业废渣代替大部分天然原料，提高熟料产量的同时减少了能耗。

表4-1 原料

项目 天天然原料 石灰石 粘土 砂岩 硫酸渣 煤灰 烧失量 41.82 6.03 4.26 1.99 SiO2 2.84 AL2O3 1.12 FeO3 0.33 4.46 2.23 53.61 9.55 CaO 52.33 1.40 2.07 7.43 9.55 MgO 0.52 0.68 0.79 1.05 1.27 其它 1.04 2.99 1.26 3.21 7.53 66.08 18.36 78.71 10.59 28.11 4.60 54.61 17.96

表4-2 原煤的工业分析

项目 初用煤 后用煤 Mad(%) 3.63 1.78 Aad(%) 12.39 14.83

Vad(%) 27.13 24.89 FCad(%) 56.85 24.89 Qnet,ad(kj/kg) 25125 23280 利废之初采用的原料是：石灰石、粘土、粉化黄沙和煤矸石、铁选尾矿与钢渣六组分配料，熟料三率值控制在：KH=0．90±0．02，SM=2．6O±0．1，IM=1．50±0．1。出磨生料的化学成分控制指标为：CaO=(43．80±0．3)％，SiO2=(14．00±0．2)％，A12O3=(3．20±0．2)％，Fe2O3=(2．10±0．2)％。由于石灰石供应存在的问题，矿点多质量参差不齐，杂质较多，低品位原料在搭配时又缺乏科学性，造成生料易烧性差，配料方案不能与煅烧制度相适应。

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调整配料方案

生料(SM)率值波动大，再加上煤灰的掺入(煤灰中A1，O 、Fe，O 、SO )，造成熟料的液相提前出现和液相量增加，烧成范围变窄。为此，将出磨生料率值由KH=0．98±0．02，SM=2．60±0．1，IM=I．50-4-0．1，调整为KH=0．98±0．02，SM=2．70±0．1，IM=1．70±0．1，即在稳定KH值的情况下，提高SM值以降低熟料形成时的液相量，改善物料的易烧性，物料的易磨性越好，煅烧越容易，煅烧过程中的能耗越少。

因此，利废提产不仅提高了资源利用率，而且通过调整呢合理的配料方案提高了熟料的产量还减少了熟料煅烧过程中的能耗。

4.2 优化熟料烧成系统提高余热发电量

我公司5 000t／d生产线配套建设的9MW 纯低温余热发电系统， 于2007年7月试运行，2007年8月14日一次并网成功。目前系统设备运行正常，发电量达到设计要求。本文介绍试生产期间出现的主要问题及处理方法。

4.2.1 余热发电试生产期间存在的问题

水泥生产过程一方面大量耗能，一方面又产生废热，主要来源于窑尾预热器和窑头冷却机的排气。

窑尾废气由于窑的规模不同、预热器级数不同，产生的废气量和温度也不同。不同规模的5级预热器的废气量见表7。设计温度为320℃。

窑头冷却机单位用风量为1.8～2.0Nm3/kg熟料，回收二、三次风为0.8～1.0Nm3/kg熟料，实际排风量为1～1.2Nm3/kg熟料，排气温度200℃～250℃。

分析这些废气的利用途径。（以5级预热器5000t/d为例）窑尾废气1.40Nm3/kg熟料，温度320℃。首先用作烘干原料。原料水分按6%或3%。

按热平衡计算可得：

原料水分6%，废气温度需300℃，这就意味着无余热可用。原料水分3%，则废气温度需205℃。余热量相当于54.7kcal/kg熟料、229kJ/kg熟料。

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窑头冷却机可利用的热量约为35kcal/kg熟料，146kJ/kg熟料。 由此，如果原料水分为3%，则5000t/d量可利用的总热量为375kJ/kg熟料，相当于12.8标煤kg/t熟料。该部分热量如用来纯低温发电以0.5标煤kg/kWh计，可发电约25kWh/t熟料.

SP炉和AQC炉受窑的操作影响很大，特别是AQC炉受篦冷机操作的影响更大。当篦冷机一、二段料层厚时，一室篦下压力在7 000-8 000Pa，二段液压缸压力在13～14MPa， 这样入AQC炉的温度高达400~C，有利于多发电，发电量瞬时可达9 500kWh／h。但由于一段冷却风机吹不透料层，入窑风量少而影响窑的操作，篦冷机也常常出现由于二段液压缸压力高，缸底座开焊现象，甚至每班都要停篦冷机焊底座。特别是当熟料黏度大时，易压死篦冷机造成止料停窑(出现3次，每次处理2h以上)。当一、二段料层薄时，AQC入15温度低，发电量上不去，为提高发电量易拉大窑头负压，与窑争风导致二、三次风温低，造成熟料热耗高。并网后在运行初期窑操作员不能兼顾熟料生产和发电两方面，常常出现sP炉与生料立磨、AQC炉与煤磨和二、三次风争风现象，不利于窑系统热工制度的稳定和系统长期安全运转。

4.2.2 改进措施

（1）、 摸索篦冷机最佳操作参数

经过一段时间的摸索，逐步确立了篦冷机稳定运行的最佳操作参数：一段一室篦下压力在5 500～6 500Pa；液压缸压力二段在9～12MPa，三段在79MPa。既保证了AQC炉人15温度，稳定了发电量，同时又因为窑头负压保持在一70Pa左右，确保了余热发电不与窑用风争风，熟料标准煤耗由l15kg／t下降至105．1k t左右。

（2）、 入煤磨采风点的改造

煤磨用风采用的是篦冷机前段高温风，此处风温受一、二段篦速影响较大，煤磨操作工为了安全，通常需频繁调整冷风阀开度以降低入磨风温。为达到多发电的目的，对篦冷机各区间的废气温度进一段N-段前端平均1 150~C，可以用来提供二、三次风。二段中间温度在585℃，三段中段温度在250~C左右，此区间段平均温度在385℃左右，三段以后温度在250~C

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以下。据此，2008年4月对人煤磨采风点进行了技改(见图4-1)。

图4-1 煤磨风点技术改造

把入煤磨的采风点移到低温区(三段末端)，这样既满足了对原煤水分烘干的要求，不需再掺冷风就能把人磨风温降下来，又稳定了煤磨操作，保证了煤磨的安全运转。这样煤磨不再争热风，既提高了入AQC炉的温度，又使发电量得到了大幅度的提高，5月份吨熟料发电量平均达到33kWh／t，比改前提高了3kWh／t左右，8月份吨熟料发电量达到36．09kWh／t(见表4-3)。

表4-3 2008年01月~2008年8月发电量

时间 2008 .01 吨熟料发电量/（kWh/t） 累计发电量/kWh 33.04 45400 00 2008 .02 28.84 47704 00 2008 .03 29.17 40003 20 2008 .04 26.47 38401 60 2008 .05 27.22 43048 00 2008 .06 28.51 25203 20 2008 .07 33.04 56204 80 2008 .08 33.85 53494 40 17

第5章 降低预分解窑熟料热耗的途径

影响预分解窑熟料热耗的因素很多，如系统的保温性、燃烧器的先进性、生料的易烧性以及生产管理技术水平等，以上因素水泥企业已有所认识，这里谈谈如何从最易被企业忽视的一些问题人手来降低熟料热耗。

5.1 降低预热器出口温度

5.1.1 改进预热器入料方式

由原来的单点人料改为两点割向人料，利用气力提升泵的风制造连接管道内的旋流效应，延长物料停留时间，延长传热时间，并能使物料充分分散，提高传热速度。改进后，C1～C2出口压差比改造前升高了50Pa，

说明改造产生了一定效应。分析压差升高的原因，是C1～C2连接管道内和C1进口物料浓度增加所造成。C1出口废气温度与出料管物料温度差由改前的90℃降至25℃ ，说明改进后传热效率明显提高，这得益于物料停留时间及传热时间的延长和物料在管内充分分散。

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5.1.2 改进C2 ～C3、C3～C4 连接管道入料口

将人料口由矩形改为喇叭形，缩短气料混合所需要的时问，为物料快速分散与气流混合创造有利条件(见图5-1)。改进前后有关参数见表5-1。

图5-1 改进前后结构示意

表5-1 改进前后C2和C3出口及下料管温度 时间 改进前 改进后 C2出口 650 630 C3下料口 605 610 C3出口 800 780 C3下料口 750 765

改进后出口废气温度均有所降低，下料管物料温度均有所提高，废气温度与物料温度差减小。

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5.1.3 合理控制系统总风量

扩能改造时所选用的高温风机偏大，加上系统未设置气体分析仪，所以操作上对总风量是否合理无从判断，操作工思想上较保守，总是以大风量来保证煤粉完全燃烧，后在预热器出口处安装了一台气体分析仪，根据CO、0 含量大小控制高温风机转速。正常生产时CO 含量控制范围为0．04％ ～0．08％ ，极限≤0．15％，0 含量控制范围为3％-4％，以此参数为控制基准，正常生产情况下，高温风机转速由原来的1 280r／min降至1 150r／min，系统总风量较原来下降10％ ，做到了风、煤的合理匹配。.

5.2 提高回转窑运转率

5.2.1 篦冷机

1、冷却效果不佳

在篦床顶部安装3支雾化喷枪，根据工况变化选择使用。同时在平衡窑系统用风前提下尽量关小窑头余风阀门，尽量把高温气体提供给窑的煅烧，提高二次、三次风温，从而降低篦冷机尾段温度。经常发生“红河”现象的细料侧篦板，由原来的ZGCr26Ni12改为ZGCr25Ni20，提高了此处篦板的抗高温能力。

2、破碎机轴承频繁烧毁

碎机轴承频繁烧毁由于轴承固定端和自由端垫片装反，破碎机轴受热膨胀后固定端成了自由膨胀端，固定端定位不良，引起传动装置原始安装位置变化。加上出破碎机熟料温度高，易烧干润滑脂，所以频繁发生烧轴承故障。把垫片换装，正确定位固定端；降低出破碎机熟料温度；改通用锂基脂为高温锂基脂，提高润滑脂的抗高温能力。改后再也没发生过烧轴承问题。

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3、频繁堆“雪人”

通过改进配料方案，控制生料中有害成分的含量和硫碱比及烧成温度，从而控制熟料中合理的液相量(21％～24％)；避免窑内强制烧成，降低熟料中的粉尘含量。同时在篦床前部加装空气炮并经常间歇使用，消除了“堆雪人”现象。

4、转动轴窜位

传动轴窜位仪，根据CO、0 含量大小控制高温风机转速。正常生产时CO 含量控制范围为0．04％ ～0．08％ ，极限≤0．15％，0 含量控制范围为3％-4％，以此参数为控制基准，正常生产情况下，高温风机转速由原来的1 280r／min降至1 150r／min，系统总风量较原来下降10％ ，做到了风、煤的合理匹配。

通过以上改进，加上改进操作方法和减少过剩空气量等，C。出口温度由改进前480℃降至390℃.

5.2.2 提高二、三次风温度

为了提高二、三次风温度，篦冷机采用厚料层操作，一般一室料层在800mm左右较为适宜，一室篦下压力在5．0-5．5kPa范围内，料层既不宜太厚也不宜太薄。料层太厚则料层阻力增大，使冷却风供应量减少，导致窑炉风量不足；料层太薄则导致二、三次风温下降。很多水泥企业是根据篦下压力问接判断料层厚度，实际生产中熟料结粒情况也是影响篦下压力因素之一，因此生产操作中如出现熟料结粒变细小时，篦下压力应偏高控制，如出现熟料结粒变大时，篦下压力应偏低控制，以维持料层厚度的稳定。通过操作上的改进，正常情况下三次风温度由原来的750℃提高至850℃。

5.2.3 减少漏风量

水泥企业对漏风的危害都认识较深刻，但往往会忽略一些细节，对减少内漏风上要选用灵活可靠的翻板阀，阀板烧损后要及时更换。对减少外漏风要多使用空气炮，少使用压缩空气循环吹扫。对人孔门、捅堵孔盖等

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处要密封严。人孔门、孔盖等关闭好后用水玻璃拌上生料粉成泥状沿缝隙四周糊上即可，每打开一次则重新糊一次，这种方法对变形的孔盖等特别有效。

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结 论

我厂通过降低预热器出口温度，熟料热耗下降228kJ／kg，通过提高二、三次风温度，熟料热耗下降137kJ／kg，通过减少漏风，减少过剩空气量，熟料热耗下降143kJ／kg，通过多途径努力，熟料热耗由4 275kJ／kg降至3 767kJ／kg。淘汰落后的生产方式，采 用先进的新型干法生产工艺与设备是水泥熟料生产 节能降耗的根本措施。利废提产优化配料方案，废弃物再利用既提高了熟料产量又降低了熟料能耗。

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谢 辞

感谢郭献军、张日华老师对论文写作的指导，使论文才得以顺利完成；感谢洛阳理工学院全体教师，是他们教会了我知识，教我做人，使我学有所成；感谢我的朋友和同学，三年来对我学习、生活的关心和帮助。使我度过了一段快乐的时光，伴我成长。

在论文即将完成之际，我无法掩饰内心的喜悦，从开始进入课题到论文的顺利完成，有很多人都给我提供了莫大的帮助，在此一并感谢！

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参考文献

[1 ] 蒋叠鼎 新型干法窑承泥窑内耐火材料选材配套设计原则.新世纪

承泥导报.1997，(3)

[2 ] 陈久丰.耐顼分解窑能力的思考.新世纪承混寻报.1996，(2) [3] 赵乃仁 论新型干法生产线回转窑生产能力的发屉趋势水泥工程 ，1996，

[4 ] 剂顺辊 ，乔秀臣，韩宗 寿 ．水泥赫科快建烧成的最佳配方研究 ．水泥 ，1998。(6)

5 ] 庸叠泉 ．董兰起 ，张富 ．我国承泥窑亲热发电技术 ．承泥技术.1997，(3)

[6 ] 林謦文 ．最浮珂热和硬分．窑第三届技术经验交瘴台论文集.北京 ：中国建材工业出版社，1997：265—270

[7 ] 商长明 ．现代水泥工业的节曲与二次能簿回收技术承泥 .1998，(3)

[8] 考宏薄 ，李昌勇 ，胡道和 ．浅析 RSP分解炉二敬燃烧工艺 ．水泥 技术 ，1996，(4)

[9] 张人为 . 用循环经济理念大力推广水泥窑纯低温余热发电 . 中国水泥 , 2006 6

[10] 孔祥忠 ,何宏涛 ,袁文献 . 探析新型干法水泥发展对环境效益改变的影响 . 中国建材 , 2005 12

[11] 曾学敏 . 水泥工业能源消耗现状与节能潜力.中国水泥 ,2006 3 [12] 崔源声 , 史伟 . 中国水泥工业节能减排的潜力及发展战略 . 中国建材报 ,2007- 4 24武汉理工大学硅酸盐工程教育一

[13] 蒋叠鼎 新型干法窑承泥窑内耐火材料选材配套设计原则．新 世纪承泥导报．1997，(3)

[14] 陈久丰．耐顼分解窑能力的思考．新世纪承混寻报．1996，(2) [15 赵乃仁 论新型干法生产线回转窑生产能力的发屉趋势水泥

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