鄭海暉

【摘 要】新型干法水泥生產(chǎn)技術以其優(yōu)越性贏得了國際的認可，是我國普遍采用的水泥生產(chǎn)方法，但也存在能耗高等缺點。文章概述了新型干法水泥生產(chǎn)技術和設備的國內(nèi)現(xiàn)狀，以及第二代新型干法水泥生產(chǎn)技術的特點和優(yōu)勢，指出第二代新型干法水泥生產(chǎn)將是我國水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】第二代新型干法；節(jié)能減排；協(xié)同處置；低碳技術

當前在世界范圍內(nèi)，先進水泥工業(yè)以預分解技術為核心，將現(xiàn)代科學技術與工業(yè)生產(chǎn)的最新成果廣泛用于水泥生產(chǎn)的全過程，形成了一套具有現(xiàn)代高科技特征和符合優(yōu)質(zhì)高效、節(jié)能、環(huán)保以及大型化、自動化的現(xiàn)代綠色水泥生產(chǎn)方法，這就是新型干法水泥技術，這種技術現(xiàn)已成為我國水泥生產(chǎn)技術的主流。

1.新型干法水泥生產(chǎn)技術的現(xiàn)狀

2011年底，我國新型干法水泥生產(chǎn)線已達1513條之多，水泥總產(chǎn)量達到20.85億噸，新型干法水泥產(chǎn)量約為總產(chǎn)量的89%，約占世界總產(chǎn)量58%。進入21世紀后，我國水泥行業(yè)在預分解窯節(jié)能煅燒、原料均化、“料床”粉磨、自動化控制和環(huán)境保護技術、余熱發(fā)電技術等方面，從設計到裝備制造都快速接近、達到或超過世界先進水平。

國內(nèi)新型干法水泥生產(chǎn)技術及裝備的現(xiàn)狀如下：

1.1節(jié)能粉磨粉碎技術與裝備

（1）粉碎技術與裝備。目前破碎石灰石采用的多數(shù)的是臺時產(chǎn)量從80～1800t/h的不同形式的錘式破碎機，破碎粘土和煤多數(shù)使用輥壓機。同時，針對難破碎物料的技術裝備和破碎工藝也已發(fā)展較成熟，完全可以滿足現(xiàn)代水泥生產(chǎn)的需要。

（2）生料粉磨系統(tǒng)，主要是輥磨系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有粉磨效率高、烘干能力強、基建投資省等優(yōu)點。近年來，隨著我國機械加工工業(yè)和材料工業(yè)的發(fā)展，已開發(fā)出國產(chǎn)的新一代的輥式磨，使磨機的節(jié)電效果得到進一步的提升，使用壽命和可靠性也得到了較好的保證。

（3）水泥粉磨系統(tǒng)，主要是管磨閉路系統(tǒng)。該系統(tǒng)被公認為是高新技術對傳統(tǒng)流程進行改造的最典型的實例，其組成包括電收塵器、高效籠型選粉機和管磨機。

1.2預分解窯節(jié)能煅燒工藝和技術裝備

（1）中國境內(nèi)的各大水泥制造商南京院、成都院等所開發(fā)的回轉(zhuǎn)窯基本都是長徑比L/D=14～16的三檔窯，南京院僅有一條仿制KHD公司的Φ5.2×61m兩檔窯在江蘇聯(lián)合投產(chǎn)運行。

（2）開發(fā)了燃燒器系列產(chǎn)品，可適用包括無煙煤在內(nèi)的不同性能燃料的燃燒需要，具有可靈活調(diào)節(jié)、對燃料的適應性強、可延長窯皮的使用壽命等顯著優(yōu)點。目前燃燒器發(fā)展的一個主要特點是提高風速，減少一次風用量，同時考慮燃燒廢氣物的通道，從而達到節(jié)能的目的。

（3）開發(fā)了系統(tǒng)壓損在4000Pa左右的低壓損五級旋風高效預熱器系統(tǒng)，目前已投入運行的主要有單系列和雙系列兩種類型。以此同時，鎖風閥、預熱器內(nèi)筒及耐火材料等的改進，也為熟料煅燒系統(tǒng)的低能耗和高可靠性提供了保障。

1.3自動控制技術

一條新型干法水泥生產(chǎn)工藝線相當復雜，有上千個開關和閥門、近千臺電動機、數(shù)百臺機械設備、數(shù)百個檢測點和數(shù)十個調(diào)節(jié)回路，人工管理存在費用高、出錯較多等缺點；所以為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，就必須通過自動控制技術來控制生產(chǎn)過程。

目前，我國水泥行業(yè)廣泛采用的是國際上先進的圖形顯示技術、通信技術、計算機控制技術和集中管理、分散控制的集散型控制系統(tǒng)，并自行研發(fā)了工廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，保障了系統(tǒng)的安全性和可靠性，也符合了實用性的要求。

2.新型干法水泥生產(chǎn)技術的未來發(fā)展方向

至2012年，第二代新型干法水泥的研究和創(chuàng)新正在加快進行中，水泥行業(yè)在工業(yè)技術、自動化水平、節(jié)能減排等各個方面的研究也都有一定發(fā)展。恰恰是產(chǎn)能過剩所帶來的緊迫感，才促進了各水泥生產(chǎn)企業(yè)加快新技術研發(fā)的步伐，從而提高質(zhì)量，拓展市場的廣度與深度。

第二代新型干法水泥技術可以定義如下：第二代新型干法水泥技術，是指以懸浮預熱和預分解技術為核心，利用現(xiàn)代流體力學、燃燒動力學、熱工學、計算流體力學、粉體工學等現(xiàn)代科學理論和技術，采用計算機及其網(wǎng)絡化信息技術進行水泥工業(yè)生產(chǎn)的綜合技術。其主要產(chǎn)品為能不斷滿足經(jīng)濟建設各種功能要求的膠凝物質(zhì)。具有高效節(jié)能減排、“協(xié)同處置”廢棄物、充分利用余熱、高效防治污染、低碳技術等功能，其產(chǎn)業(yè)將逐步發(fā)展成新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)的一員。

2.1粉磨系統(tǒng)的發(fā)展方向

實踐證明輥磨磨制的水泥完全可以達到球磨磨制的水泥質(zhì)量標準，而且水泥輥磨在節(jié)能減排上的優(yōu)勢是有目共睹的，水泥粉磨采用終粉磨系統(tǒng)已成趨勢。開發(fā)國產(chǎn)化大型水泥輥磨是水泥粉磨裝備技術領域的一項緊迫任務。2010年5月首臺國產(chǎn)大型水泥輥磨TRMK4541在越南福山水泥公司成功投產(chǎn)，磨機運行平穩(wěn)，各項技術指標達到或超過合同要求，水泥成品的顆粒分布、標準稠度需水量與圈流球磨系統(tǒng)的產(chǎn)品相當，用其配制的混凝土具有良好的工作性能。

2.2窯系統(tǒng)的發(fā)展方向

在現(xiàn)代燒成系統(tǒng)中，回轉(zhuǎn)窯所取的作用比重逐漸降低，原先作為水泥廠核心裝備的概念已逐步改變，目前從工藝技術的角度來講只要回轉(zhuǎn)窯能保證燒成系統(tǒng)的產(chǎn)量就行，因此盡可能減少回轉(zhuǎn)窯的熱損失就是當代回轉(zhuǎn)窯研究的努力的方向之一。

降低回轉(zhuǎn)窯表面散熱的途徑一是采用兩檔支撐的短回轉(zhuǎn)窯，另一方案是提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，減小回轉(zhuǎn)窯規(guī)格，兩者的目的均是減少回轉(zhuǎn)窯表面積從而降低表面散熱；還有一措施是采用隔熱性能較好的特種復合耐火磚以達到降低表面散熱的目的。

2.3水泥窯協(xié)同處置廢棄物技術

作為一種主要依賴規(guī)模效益的行業(yè)，水泥生產(chǎn)過程中如何有效的降低原燃料成本是相當重要的，而采用來源于其他生產(chǎn)生活部門的廢棄物作為部分原燃料的替代品，一方面可以降低在原燃料上的支出成本，另一方面還可以借助對某些廢棄物的有償處置額外獲得部分效益。在水泥窯中處理有毒有害廢棄物與專業(yè)焚燒爐相比具有運行成本低、處置徹底、資源化等等方面的優(yōu)勢。

利用水泥窯協(xié)同處置廢棄物具有以下特性：

（1）溫度高，焚燒空間大，停留時間長，可徹底分解廢棄物中有害有機物。

（2）回轉(zhuǎn)窯熱容量大、工作狀態(tài)穩(wěn)定，廢棄物處理量大。

（3）廢棄物可替代部分原料和燃料。

（4）可選擇不同溫度點處置廢棄物，避免二噁英等有毒有害氣體產(chǎn)生。

（5）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堿性環(huán)境抑止酸性氣體和除水銀、鉈以外的絕大部分重金屬排放。

（6）水泥回轉(zhuǎn)窯是負壓狀態(tài)運轉(zhuǎn)，煙氣和粉塵很少外溢，且無殘渣飛灰產(chǎn)生。

（7）尾氣處理投資省，總處理費用較低。

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