李昌勇-水泥烧成节能概论

水泥烧成系统节能概论

南京工业大学材料学院李昌勇TELmail:chyli@126.com南京工业大学材料学院南京工业大学新型干法水泥

技术研究情况概述七十年代中期开展窑外分解技术研究开发了预热器、分解炉研究的系列研究方法承担“立筒预热器工作原理研究”、“新型预热预分解技术开发研究”、“国内四种大型预分解窑综合研究与改进”、“NKSV-5与分解系统综合研究”等十几项国家科技攻关项目研究；国家973高科技项目2项；获国家科技进步二等奖一项；部级科技进步一等奖、二等奖各一项；发明及实用新型专利若干企业横向联合进行的提效改造项目40余项水泥烧成能耗2012水泥总产量：22.1亿吨水泥熟料总产量（估计）：17.8亿吨总耗煤量：2.046亿吨标准煤/y熟料总耗电量：1068亿kWh/y当前的总体水平煤耗（标准煤）：101~125kg/t-cl电耗（至熟料）：53~70kWh/t-cl总体而言，指标好的生产线已经接近国际先进水平，但差异很大，总体指标还相对落后。熟料热耗降低15×4.1816kj/kg-cl

可产生的效益减少耗煤381.43万吨/y

直接节煤效益：29.13亿元/y(1.64元/t)

间接效益至少50%以上。减少废气排放（理论）：3005.67万Nm3

CO2排放减少：841.58万Nm3(14516.44t)水泥烧成技术发展与节能减排关系土立窑：只能间歇生产、质量差、能耗高，劳动生产率低下；机立窑：连续生产，产质量改善，能耗大幅降低；湿法窑：质量好，能耗高，产能低；预热器窑：产量大幅增加，显著降低；新型干法窑：产量成倍增加，能耗最低降低烧成能耗的基本途径1）提高生料易烧性；2）稳定窑的热工制度；3）提高生料成分合格率；4）提高燃料质量和均匀性；5）提高分解率、提高窑转速；6）合理提高回转窑的熟料产量；7）优化操作管理用好烧成系统各设备。。。。。稳定原料及生料稳定原料（生料）是节能减排重要基础

之一原料稳定则易烧性稳定，利于节能；熟料质量也相对稳定，可减少富裕标号；利于稳定烧成制度，减少燃料量波动；稳定的熟料质量与混合材掺入量稳定燃料质量稳定燃料是节能减排最重要的基础

燃料稳定则燃料用量容易调节到较理想水平，利于节能；燃料稳定则窑煅烧强度易控，烧成制度易于稳定，便于提高熟料质量、优化操作，利于节能；燃料灰分稳定也有利于熟料率值控制，稳定烧成制度和熟料质量；稳定的熟料质量与混合材掺入量的优化，利于降低成本和能耗。优化风煤料配比，降低烧成热耗

常见错误之一：大风操作利于预热器气固分散换热，因而风机总开在最大；弊端：废弃带走热大，热耗增加；常见错误之二：熟料煅烧靠窑头，窑头多加煤，能保证熟料质量；常见错误之三：分解炉多用煤可以提高熟料产量，因而应把三次风阀门开到最大；常见错误之四：薄料层能保证熟料烧透，因而窑速应始终开在最大；常见错误之五：窑头负压必须保证，因而头排风机要尽量开大一些优化预热器，提效降阻，减少消耗保证系统分离效率是基础合理管道风速与高效分散效果是关键翻板阀虽小，对系统指标影响大控制漏风提高热效率南京工业大学预热器综合优化技术特点多技术复合，同时提高分离效率与阻力损失注重分散与可控性针对性强，个性化优化提效优化分解炉设计，充分发挥反应器功能基本原则：分散是基础，混合是关键，燃烧是核心，分解是目的；分解炉出口煤粉燃尽度应超过80%，最好85~90%；分解炉容积应与煤种相适应，不应片面求大；分散不好对分解炉性能影响大；分解炉用煤量与风量、料量平衡；优化回转窑操作是基础喷煤管调节要保证煅烧效果，但同时又要与易烧性匹配，不欠烧，不过烧；窑内通风是保证熟料煅烧效果的关键之一；窑速与熟料产量、窑况要匹配，不应单纯强调薄料快烧；熟料产量与烧成热耗的关系用好冷却机，提高热回收效率二、三次风温度都要高(提高热效率）；冷却用风量1.6~1.8Nm3/kg-cl；余热发电用风的确定(要保证燃烧用风）；篦冷机废气量的确定（不影响窑、炉燃烧）；篦床速度合理控制（“稳”字第一）；风室、室下密封要严格；大小窑头罩的影响；篦板结构的影响尽量优化三、四代高效篦冷机降低热耗措施效果概要（供参考）16项目变化热耗kcal/kg提高熟料产量+10%-7~-15熟料饱和比KH-0.01-2.0熟料硅酸率SM-0.1-0.7熟料铝氧率IM-0.1-1.0一次风用量（实际消耗量）-10%-1.4窑头送煤风量-10%-0.6分解炉送煤风量-10%-1.1控制系统漏风使得C1出口氧含量-0.5%-3.3优化系统抽风使得C1出口氧含量-0.5%-1.5C1分离效率+1%-1.2出冷却机熟料温度-10℃-2.0出冷却机废气温度-10℃-3.4窑筒体平均温度-7℃-1.0采用各种新技术，显著提高效率性能优异的三、四代高效篦冷机热回收效率比我国平均水平高3~4%，以提高2%计算，可降低烧成热耗7~8kcal/kg-cl；优异的预热器系统是提高系统产能、降低烧成能耗的关键装置；优异的分解炉是系统高效、低能耗运行的关键高效的煤粉燃烧器（窑头及分解炉）是高产稳产的重要基础与系统完善配套的高温风机和废气处理系统是保证系统稳定高效的重要条件。珍惜系统存在的核心问题进行完善优化，大幅度提到能源利用效率………南京工业大学材料学院南工大新型干法窑集成优化技术特点充分利用南京工业大学三十年新型干法水泥生产技术研究成果的积淀，以工程诊断技术和冷模试验为先导，针对企业具体情况开发相适应的、经过全系统优化研究的改造方案；综合国内外各种旋风预热器之长，尽可能利用原系统的设备进行综合优化改造，使传统预热器指标达到当前国内先进水平；使传统预热器系统阻力损失降低30～60%，分离效果达到国内先进水平；新型预热器降组20~30%；分解炉物料停留时间延长20～80%，成为真正高效率分解炉，熟料产量提高20～40%；改造费用低廉，吨水泥投资仅20～80元，最多一年可回收全部改造投资。南京工业大学材料学院新型干法窑集成优化技术的基本构成预热器出口芯管整流技术（四种不同结构）旋风筒内气体三维流场优化装置（几种