新型干法水泥節(jié)能降耗技術

　　《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》提出了“十一五”期間單位國內生產(chǎn)總值能耗降低20％左右約束性指標，但“十一五”節(jié)能降耗工作的開局并不好，2006年萬元GDP能源消耗水平為1.26噸標準煤，僅比2005年下降了1.33%，進一步加大了節(jié)能目標實現(xiàn)的難度。 

　　水泥是中國的基礎工業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)，06年中國水泥產(chǎn)能達到了12.4億噸，占全球水泥總產(chǎn)能的一半左右，同時水泥工業(yè)也是高能耗工業(yè)，有關資料表明，水泥能耗占全國建材行業(yè)總能耗的75%左右，其消耗的煤炭占全國煤炭總消費量的15%左右，因此水泥行業(yè)節(jié)能降耗的工作進展對國家節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)將起到非常重要的作用。 

　　近幾年隨著新型干法水泥在生產(chǎn)工藝、技術裝備、基建成本、生產(chǎn)管理等方面取得了突破性進展，新型干法水泥工藝已經(jīng)以其所具有的技術、經(jīng)濟和規(guī)模優(yōu)勢主導了水泥工業(yè)的發(fā)展，新型干法水泥比重已經(jīng)從2000年前的不足10%提高到2006年的46%。目前，新型干法水泥發(fā)展已經(jīng)形成了由政府導向、市場拉動、企業(yè)自主發(fā)展的良好局面，對促進水泥工業(yè)結構調整起到了重要的推動作用。 

　　在這種歷史背景下，有必要對新型干法水泥節(jié)能降耗技術進行研究和探索，這對加快水泥工業(yè)結構調整、降低水泥工業(yè)能耗、提高水泥企業(yè)經(jīng)濟效益和實現(xiàn)國家節(jié)能目標是非常關鍵的。 

1 我國新型干法水泥能耗特點 

　　(1)單位熱耗與其他工藝相比有明顯優(yōu)勢。根據(jù)國家發(fā)改委2006年發(fā)布的《水泥工業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃》中統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，與新型干法水泥回轉窯相比，機立窯的單位熱耗高39%，濕法窯的單位熱耗高81%，干法中空窯的單位熱耗高111%。表1是各種工藝單位熱耗的對比。 

表1 重要水泥生產(chǎn)方法單位水泥熟料的平均熱耗 

　　(2) 能耗指標與國際先進水平存在較大差距。近幾年我國新型干法水泥工藝取得了很大進展，但總體上還是粗放型的發(fā)展，雖然產(chǎn)能獲得了很大提高，但大部分企業(yè)對于能耗指標的重視程度仍然不夠，近年來隨著礦產(chǎn)資源和電力價格的不斷上漲，水泥生產(chǎn)的低成本時代已經(jīng)結束，而市場同質化競爭越來越激烈，水泥企業(yè)的利潤空間也越來越小，同時在國家政策的引導下，節(jié)能降耗工作才被放到了更重要的位置。有關資料表明，我國新型干法水泥生產(chǎn)線能耗的平均水平與國際一般水平存在15-25%的差距，而我國的先進水平也與國際先進水平存在約5%的差距。 

表2 國內外新型干法水泥生產(chǎn)線能耗指標對比 

　　(3) 在國內新型干法生產(chǎn)線中，引進的生產(chǎn)線能耗指標優(yōu)于國產(chǎn)生產(chǎn)線，大型生產(chǎn)線能耗指標優(yōu)于中小型生產(chǎn)線。 

　　在我國177條新型干法水泥生產(chǎn)線中，13條全部采用國外技術裝備生產(chǎn)線的熟料熱耗平均為109kg標準煤/t熟料，且全部低于全國平均值，46.15%的引進生產(chǎn)線熟料熱耗小于107 kg標準煤/t熟料，引進生產(chǎn)線的水泥綜合電耗平均為93.82kWh/t，77.78％的生產(chǎn)線噸水泥綜合電耗在100kWh/t以下。 

大型生產(chǎn)線在能耗方面優(yōu)勢明顯，以下是各種規(guī)模生產(chǎn)線的能耗指標對比： 

表3 不同規(guī)模新型干法水泥生產(chǎn)線能耗指標對比 

　　(4) 由于管理水平和技術水平的差異，各水泥企業(yè)的能耗水平參差不齊。一些管理和技術上先進的企業(yè)如海螺集團，能耗指標的最好水平已接近或趕上了世界先進水平。在我國177條新型干法生產(chǎn)線中，有23條熟料燒成熱耗低于107 kg標準煤/t熟料，其中海螺集團占了16條；21條熟料綜合電耗低于60kWh/t的4000-5000t/d生產(chǎn)線中，海螺集團占了14條。 

　　許多企業(yè)盡管設備配置比較先進，但能耗指標卻居高不下，反映出管理和技術上的巨大差距。目前我國大部分新型干法水泥生產(chǎn)線都處于這種狀態(tài)，節(jié)能降耗的潛力沒有得到充分挖掘，導致整體能耗水平的升高，成為水泥企業(yè)提高經(jīng)濟效益和持續(xù)發(fā)展的瓶頸。 

2 新型干法水泥生產(chǎn)線節(jié)能降耗的途徑 

　　(1) 加大投入，積極推廣新技術、新裝備。目前有幾項新技術已基本成熟，應當予以高度關注：第一是余熱發(fā)電技術，可使新型干法生產(chǎn)線的熱利用效率由原來的60%提高到90%以上，而且可解決該生產(chǎn)線60%以上的用電量，這是當前水泥行業(yè)節(jié)能減排工作的重點，一套余熱發(fā)電機組投資約6000-8000萬元；第二是變頻節(jié)能技術，目前有很多生產(chǎn)線對窯尾高溫風機進行改造，由液偶調速改為變頻調速，投資約100-200萬元，可使熟料綜合電耗下降2kWh/t左右，這項技術還可廣泛運用于容量較大、系統(tǒng)轉動慣量大或設備對啟動規(guī)程有特殊要求的設備，實現(xiàn)變頻軟啟動，減少對電網(wǎng)的沖擊，并可節(jié)電25%左右；第三是節(jié)能粉磨技術，改變以球磨、管磨為主的粉磨工藝，采用性能先進的、以料層擠壓粉磨工藝為主的輥式磨、輥壓機及輥筒磨等技術裝備，通?？墒狗勰スに嚬?jié)電30-40%，使水泥綜合電耗下降20-30%。 

　　(2) 內部挖潛，降低現(xiàn)有生產(chǎn)線的能耗指標。即在現(xiàn)有生產(chǎn)裝備基礎上，通過針對性的工藝技改，輔以技術優(yōu)化和調整，充分發(fā)揮生產(chǎn)線的潛力，最大限度地降低生產(chǎn)線的能耗指標。這對于我國目前新型干法水泥工藝的整體狀況顯得尤為重要，絕大多數(shù)的中小型水泥企業(yè)雖然裝備相對比較先進，但由于管理和技術上存在的差距，其生產(chǎn)線的技術水平完全沒有發(fā)揮，生產(chǎn)不正常、能耗指標居高不下的現(xiàn)象比較普遍，導致經(jīng)濟效益的下滑，特別需要這方面的管理和技術上的支持。一般對于這種生產(chǎn)線，通過一到兩次的檢修，再進行一個月左右時間的優(yōu)化和調整即可達到預期效果，能耗指標可以達到國內比較先進的水平，整個過程的投入在100萬元以內，但實現(xiàn)的經(jīng)濟效益非常可觀。 

　　另外，加強內部管理，強化員工的節(jié)能意識對于任何行業(yè)都非常重要，水泥企業(yè)也要加強這方面的宣貫，盡快培養(yǎng)員工節(jié)約“每一度電、每一鍬煤、每一滴水”的意識。 

　　3 新型干法水泥生產(chǎn)線能耗潛力的挖掘 

　　對于水泥企業(yè)來說，煤、電的消耗占其生產(chǎn)成本的70%以上，因此一般以煤耗和電耗作為衡量水泥企業(yè)能耗水平的指標，06年底國家制定了強制性國家標準《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》，提出了各種規(guī)模生產(chǎn)線能耗限額的淘汰標準。 

表4 現(xiàn)有水泥企業(yè)水泥單位產(chǎn)品能耗限額 

　　以上表4和表5為強制性要求，表6為推薦要求，也就是說表4和表5所列出的能耗限額將作為目前水泥生產(chǎn)線淘汰的標準，隨著我國整體技術水平的提高，表六將在幾年后成為水泥生產(chǎn)線淘汰的標準。而目前很多生產(chǎn)線都沒有達到表4提出的要求，絕大多數(shù)生產(chǎn)線沒有達到表6提出的要求。因此盡快挖掘新型干法生產(chǎn)線的潛力，降低能耗指標是一項當務之急的工作。 

3.1 降低煤耗的途徑 

　　煤耗的高低反映了水泥熟料生產(chǎn)過程中的熱利用狀況，新型干法水泥熟料生產(chǎn)線的熱量主要來自煤粉燃燒熱，一般新型干法生產(chǎn)線熱利用效率為50-60%，國內熱耗較低的5000t/d生產(chǎn)線熟料熱量消耗的組成如下表：  

表5 新建水泥企業(yè)水泥單位產(chǎn)品能耗限額

表6 水泥企業(yè)水泥單位產(chǎn)品能耗限額目標值

以上表4和表5為強制性要求，表6為推薦要求，也就是說表4和表5所列出的能耗限額將作為目前水泥生產(chǎn)線淘汰的標準，隨著我國整體技術水平的提高，表六將在幾年后成為水泥生產(chǎn)線淘汰的標準。而目前很多生產(chǎn)線都沒有達到表4提出的要求，絕大多數(shù)生產(chǎn)線沒有達到表6提出的要求。因此盡快挖掘新型干法生產(chǎn)線的潛力，降低能耗指標是一項當務之急的工作。

3.1 降低煤耗的途徑

　　煤耗的高低反映了水泥熟料生產(chǎn)過程中的熱利用狀況，新型干法水泥熟料生產(chǎn)線的熱量主要來自煤粉燃燒熱，一般新型干法生產(chǎn)線熱利用效率為50-60%，國內熱耗較低的5000t/d生產(chǎn)線熟料熱量消耗的組成如下表：

表7 國內先進5000t/d生產(chǎn)線熟料熱量消耗組成

　通過表7不難發(fā)現(xiàn)，除熟料形成熱外，熱量主要消耗在預熱器和冷卻機出口廢氣、出冷卻機熟料帶走的熱量以及系統(tǒng)表面散熱損失，此五項占了熟料總消耗熱量的94.5%。因此降低生產(chǎn)線熟料煤耗，應當在預熱器出口溫度、冷卻機出口溫度、出冷卻機熟料溫度以及系統(tǒng)保溫等方面尋求改進。 

　　通常預熱器出口溫度下降10℃，每噸熟料可節(jié)省1kg標準煤，國內比較先進的生產(chǎn)線預熱器出口溫度一般在300-330℃，但大多數(shù)生產(chǎn)線的預熱器出口溫度都存在偏高的現(xiàn)象，有的達到了380℃甚至400℃以上，如通過技術改進使這些生產(chǎn)線的預熱器出口溫度降低50℃，則每噸熟料可節(jié)約5kg標準煤，約降低成本3.5元。降低預熱器出口溫度的關鍵在于提高其換熱效率，即提高各級旋風筒之間的溫度降，國內先進生產(chǎn)線各級旋風筒的溫差見下表： 

表8 國內先進生產(chǎn)線各級旋風筒溫差（℃） 

國內先進生產(chǎn)線冷卻機出口溫度在250℃左右，出冷卻機熟料溫度為80-100℃，但一些生產(chǎn)線出冷卻機廢氣溫度達到300-350℃甚至更高，熟料溫度達到200℃，如廢氣溫度降低50℃、熟料溫度降低100℃，每噸熟料可節(jié)省標準煤約5kg。降低出冷卻機廢氣溫度和熟料溫度的關鍵在于提高冷卻機的冷卻效率和熱回收效率。 

3.2 降低電耗的途徑 

　　在水泥單位產(chǎn)品電耗中，有60-70%消耗在對原料、燃料和水泥熟料的粉磨工藝，應當特別重視磨機的電耗指標，降低磨機電耗的重點在于提高和穩(wěn)定磨機臺時產(chǎn)量，并降低磨主電機功率。 

　　各類風機的電力消耗約占水泥單位產(chǎn)品電耗的25%左右，控制好大型風機的功率是降低水泥綜合電耗另一重點，關鍵在于減少系統(tǒng)漏風，降低系統(tǒng)阻力。 

　　4 結語 

　　傳統(tǒng)的水泥行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱，中國的水泥產(chǎn)量占有全世界近一半的產(chǎn)能，卻存在著高耗能、高污染及資源浪費等行業(yè)問題。近年來政府在環(huán)保及節(jié)能降耗方面的政策力度讓新型干法水泥企業(yè)面臨著巨大的政策壓力，中國水泥行業(yè)的無序發(fā)展及無序競爭也讓新型干法水泥企業(yè)面臨著巨大的市場競爭壓力。中國的新型干法水泥生產(chǎn)線除了國內少數(shù)大水泥企業(yè)是有一定的基礎逐步發(fā)展起來的之外，絕大多數(shù)水泥企業(yè)的技術及管理還處于一個相對落后的水平，存在著很大的資源浪費及能源浪費，還有很大的改進提升的空間。