能源問(wèn)題關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全的重大問(wèn)題。我國(guó)目前正處于經(jīng)濟(jì)高速、持續(xù)發(fā)展時(shí)期,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)資源能源的需求也日益增加。我國(guó)雖然是世界七個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)之一,但據(jù)有關(guān)資料介紹煤的儲(chǔ)采比不足百年(其它六國(guó)儲(chǔ)采比都在210年以上);我國(guó)電力緊缺形勢(shì)更為嚴(yán)重,近幾年在全國(guó)范圍內(nèi)出現(xiàn)了電力和煤炭供應(yīng)緊張的局面,眾多水泥企業(yè)受到電力和煤炭供應(yīng)緊張、及電價(jià)、煤價(jià)持續(xù)上漲的影響,使運(yùn)轉(zhuǎn)率低和經(jīng)濟(jì)效益嚴(yán)重下滑的困難局面。另一方面受我國(guó)工業(yè)整體技術(shù)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(fèi)。因此無(wú)論是當(dāng)前還是長(zhǎng)遠(yuǎn),必需堅(jiān)持開(kāi)發(fā)與節(jié)約并重,節(jié)約優(yōu)先的原則,使我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
目前當(dāng)務(wù)之急是要大力提倡節(jié)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(yè)(重點(diǎn)講水泥立窯企業(yè))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(yè)的能耗包含熱耗和電耗。而熱耗主要消耗在水泥煅燒過(guò)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(guò)程即是生料磨和水泥磨的動(dòng)力消耗?,F(xiàn)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(shí)際熱耗現(xiàn)代化立窯需3192(kJ/kg
熟料)一般機(jī)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(chǎn)2500(t/d)帶分解爐旋窯熱耗在3780(kJ/kg
熟料)左右,日產(chǎn)小于2500(t/d)帶分解爐旋窯熱耗更高。為什么理論熱耗和實(shí)際熱耗相差這樣大?而先進(jìn)和一般的差距也不小,為什么?
一、水泥立窯熱耗分析:
通過(guò)熱工測(cè)定和具體分析得知水泥立窯熱耗的順序?yàn)椋夯瘜W(xué)不完全燃燒熱耗>水份蒸發(fā)熱耗>廢氣帶出熱耗>熟料帶出熱耗,各項(xiàng)熱耗所占比例見(jiàn)表1
機(jī)立窯各項(xiàng)主要消耗比例 表1
順序 |
項(xiàng) 目 |
總占熱耗% |
1 |
熟料生成需要熱耗 |
44%左右 |
2 |
化學(xué)不完全燃燒熱耗 |
26%左右 |
3 |
水份蒸發(fā)熱耗 |
14%左右 |
4 |
廢氣帶走熱耗 |
9%左右 |
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:
?。ㄒ唬┥a(chǎn)低熱耗水泥
1、改變熟料礦物組成,適當(dāng)降低飽和比和硅酸率,提高鋁氧率,并在制備生料時(shí)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(qiáng)度的硫鋁酸鈣(C4A3S), 這不僅能降低熱耗,還能提高熟料強(qiáng)度。熟料中三個(gè)率值和熟料中SO3含量可參考以下數(shù)據(jù):
KH 0.94±0.01 n 2.0±0.1 P 2.0±0.1 SO3 2.8 ±0.1
2、加復(fù)合礦化劑,利用工業(yè)廢渣和金屬尾礦作復(fù)合礦化劑,筆者編著的《現(xiàn)代化立窯》一書中列舉了20多種工業(yè)廢渣和金屬尾礦(還有些沒(méi)列舉進(jìn)去),應(yīng)用這些工業(yè)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(qiáng)度和窯的產(chǎn)量;
3、生產(chǎn)復(fù)合水泥:
美國(guó)加洲大學(xué)梅達(dá)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
普通水泥熟料% |
半水石膏% |
火山灰% |
礦渣% |
熱耗 (kJ/kg 混合水泥) |
30% |
40% |
30% |
|
3135 |
10% |
40% |
|
50% |
2215 |
?。ǘp少化學(xué)不完全燃燒,降低廢氣中CO的含量:
前面已說(shuō)過(guò),水泥立窯化學(xué)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(nèi)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(yīng)有足夠空氣鼓入窯內(nèi),風(fēng)量應(yīng)隨窯的直徑增加而增加,各種直徑的機(jī)立窯所需風(fēng)量如表3
各種直徑機(jī)立窯應(yīng)配風(fēng)量表 表3
窯直徑(m) |
風(fēng)量(m3/min) |
窯直徑(m) |
風(fēng)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(shí)還要減少漏風(fēng),目前不少企業(yè)無(wú)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(fēng),漏風(fēng)嚴(yán)重。垂直料封的高度、直徑和角度及新型水平料封在《現(xiàn)代化立窯》一書中有詳盡的講解;
?。ㄈ┙档退终舭l(fā)熱耗:
水分主要由生料球帶入,生料球粒度大小與加水量關(guān)系見(jiàn)表4
料球粒度與摻水量的關(guān)系 表4
粒徑(m)
|
3~5 |
5~7 |
7~9 |
9~11 |
水分% |
5~7 |
7~9 |
9~14 |
11~12 |
因此要降低水分蒸發(fā)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(méi)有大泥球,這不僅能降低熱耗,還有利立窯產(chǎn)、質(zhì)量的提高;
?。ㄋ模┙档蛷U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(jìn)行暗火操作,使廢氣溫度控制在60℃以下;
?。ㄎ澹┙档褪炝蠋ё邿釗p失:要穩(wěn)定好底火位置,使底火的位置在擴(kuò)大口以上,底火底的位置波動(dòng)在擴(kuò)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(duì)熟料質(zhì)量和出料設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn),及水泥磨的正常生產(chǎn)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(xiàng)占的比例較大。目前正在實(shí)施低溫余熱發(fā)電技術(shù),此技術(shù)已成為目前國(guó)內(nèi)水泥旋窯節(jié)能降耗、改善環(huán)境狀況的有效途徑。關(guān)于解決胴體散熱需進(jìn)一步研究,生產(chǎn)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(fù)。
四、降低水泥廠動(dòng)力消耗;
水泥廠的動(dòng)力主要消耗在生料和水泥磨上,要大幅度降低動(dòng)力消耗主要方向和措施是要大幅度提高磨機(jī)產(chǎn)量,使單位產(chǎn)量的動(dòng)力消耗降低。全國(guó)水泥企業(yè)中廣東省水泥企業(yè)的動(dòng)力消耗最低,而廣東省內(nèi)梅州塔牌集團(tuán)的動(dòng)力消耗最低,目前塔牌集團(tuán)水泥綜合電耗僅有 53(Kw.h/t水泥),塔牌集團(tuán)電耗如此低的原因,除管理科學(xué)外主要是因?yàn)槠淠C(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高,ф2.2×2.6m的磨機(jī)其產(chǎn)量:生料磨≥44(t/h),水泥磨≥28(t/h)。影響磨機(jī)產(chǎn)質(zhì)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(jī)產(chǎn)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(jié)能降耗既是國(guó)情需要,是國(guó)家政策要求,又和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益密切相關(guān),煤、電未漲價(jià)的前幾年,一般水泥立窯企業(yè)的能耗約占水泥成本的2/3,近幾年煤、電漲價(jià)能耗占水泥成本比例更大,為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,和水泥企業(yè)效益的提高,必須嚴(yán)抓節(jié)能降耗各項(xiàng)技術(shù)措施落實(shí)。