徐德龙院士水泥熟料煅烧新工艺-31202

北京德龙煅烧技术推广中心“XDL”水泥熟料煅烧新工艺

市场部副总经理曲勇

目录5、结论与展望

4、获得荣誉及发展潜力3、高固气比悬浮预热分解理论与技术

2、XDL水泥熟料煅烧新工艺

1、序言

国发〔2013〕41号

国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见严禁建设新增产能项目坚决淘汰落后产能（分解落实年度目标，在提前一年完成“十二五”钢铁、电解铝、水泥、平板玻璃等重点行业淘汰落后产能目标任务基础上，2015年底前再淘汰水泥（熟料及粉磨能力）1亿吨）能耗、电耗、水耗达不到行业标准的产能，实施差别电价和惩罚性电价、水价。强化氮氧化物等主要污染物排放和能源、资源单耗指标约束，对整改不达标的生产线依法予以淘汰。

国家发改委重点支持水泥高固气比悬浮预热分解技术发改办高技【2013】148号文件建材行业：重点支持水泥高固气比悬浮预热分解等低碳技术创新和产业示范化工程建设。

建材行业示范工程表

具体指标日产4500吨高固气比水泥熟料烧成与粉磨生产线单位烧成热耗：≤2840kJ/kg.cl烧成工序电耗：≤22wh/t.cl烧成系统热利用效率：＞60%废气中NOx含量：﹤350mg/m3废气中SO2含量：﹤100mg/m3节能减排目标吨熟料节约标煤10%，烧成工序电耗降低7.8%，减少CO2排放10%，减少SO2排放75%，减少NOx排放50%。

高固气比悬浮预热分解技术“XDL”水泥熟料煅烧新工艺=5、结论与展望

4、获得荣誉及发展潜力3、高固气比悬浮预热分解理论与技术

2、XDL水泥熟料煅烧新工艺

1、序言

XDL水泥熟料煅烧新工艺

XDL高固气比水泥熟料煅烧新工艺的诞生XDL水泥熟料煅烧新工艺

2011年5月26-28日，专家对示范生产线进行了测试XDL水泥熟料煅烧新工艺XDL水泥熟料煅烧新工艺XDL水泥熟料煅烧新工艺

Φ4×60m回转窑的XDL工艺总体技术水平经过72小时连续测试，是当今最先进的水泥煅烧技术。鉴定结论

高固气比悬浮预热分解理论属重大理论创新，以该理论成果为基础发明的高固气比水泥悬浮煅烧新工艺构思新颖，过程简洁可靠，投资省，热效率高，余热利用充分，适应性强，增产潜力大，经济和环境效益显著，多项指标创新型干法技术国际领先水平（与同规格普通新型干法水泥技术相比，增产40%以上，节煤20%以上，节电15%以上，SO2减排70%以上，NOx减排50%以上），实现了回转窑水泥熟料煅烧技术一次新的突破，是具有我国自主知识产权的原创性工艺技术。

命名为“XDL水泥熟料煅烧新工艺”2011年5月28日，专家鉴定会正式命名该工艺为“XDL水泥熟料煅烧新工艺”5、结论与展望

4、获得荣誉及发展潜力3、高固气比悬浮预热分解理论与技术

2、XDL水泥熟料煅烧新工艺

1、序言

3.1发展历程2012/3高固气比水泥线用户报告因本条生产线工艺设计独特，在实现循环经济、节能减排、增产降耗、环境保护方面，有全面突破。当前，在陕西水泥市场疲软、价格大幅降低的情况下，我公司已被迫停4条普通型生产线而唯一坚持该生产线生产，以降低成本。高固气比水泥线高原型，海拔2217米兴建中的高固气比水泥线3.2XDL水泥煅烧工艺的理论要点XDL水泥煅烧工艺的理论要点高固气比悬浮换热和反应理论由动力学理论、热力学理论、单元机理和环境协调理论等组成，主要有：实现系统高固气比化的有效途径全窑系统最佳匹配理论高固气比热反应理论高固气比热交换理论气固两相瞬间换热理论反应单体的阻降理论有害气体的抑制机理新型干法烧成系统的热力学理论

s—系统总热效率

R—反应器的热效率

(包括分解炉和回转窑)

c—冷却机的热效率

P—预热器的热效率VE—有效能分数全窑系统热效率研究体系的界定增加总系统热效率的三种主要途径①增加子系统的热效率，尤其是反应器的热效率。②增加预热器和冷却机的有效能分数。③减小反应器的有效能分数。固气比理论五级旋风预热器系统的固气比出预热器物料温度与热效率的关系若将固气比的值从目前的0.8提高到2，废气出口温度就会从目前的380℃降到200℃。这就意味着通过高固气比的途径，可发明一种新型高效的悬浮预热器。此道理同样适用于悬浮分解炉。

Z＜2.0

Z对

的影响非常显著

2.0≤Z≤3.6

Z对

的影响变的缓慢

Z≥3.6

随着Z增加，

减小物料循环对分解率和炉温的影响循环率对入窑物料分解率的影响表观分解率与炉温和循环率的关系x/(1-x)η=0.9通过技术创新实现高固气比创新技术与现行技术对比Z2高固气比NSPZ1高固气比预热器特点

交叉双系列旋风预热器中并行气流与串行料流相结合，使出五级旋风筒的气体均等地通过平行双系列预热器，全部粉体从一个系列到另一个系列交替喂入，串行料流交叉进入2股平行气流中，使100％的物料与50％的气流交换热量，旋风预热器内的固气比可以提高到2.0左右，从而提高了系统的热效率。经五级八次气固换热，大幅度地提高系统的热效率，增加单机产量，有效地降低系统废气的温度和排放量。降阻分析

借助优化预热器单体的结构和工艺操作、安装撒料器、缩短换热管长度、改进下料点位置、加装“中心漩涡减阻器”等技术措施，开发出适用于高固气比悬浮预热预分解系统的XDL型低阻旋

风筒，从而切实保证在大幅增加预热器单体固气比和预热器系统换热级数的同时保持系统阻力损失基本不变。高固气比分解炉特点

充分考虑分解炉工作特点和为防止炉壁结皮出炉气体温度不宜过高的实际，采用“炉外循环”技术方案延长炉内物料的停留时间，进而提高入窑物料分解率。在延长炉内物料停留时间、增加炉内固气比的同时，真正实现分解炉的低温、小体积和高可靠度。工艺特点HLSO2NOxCO2排放固气比热效率分解率反应率窑产量熟料质量XDL彻底改善窑内煅烧温度场分布SP窑内各种温度沿窑长分布规律XDL彻底改善窑内煅烧温度场分布NSP窑内各种温度沿窑长分布规律XDL彻底改善窑内煅烧温度场分布XDL水泥煅烧新工艺，由于其近似100%的CaCO3入窑分解率，极大改善了窑内煅烧温度场分布，使得窑内煅烧带形成更为显著的放热反应环境，高固气比悬浮煅烧工艺烧成带火焰温度达到1700℃即可完成水泥熟料烧成。节能因素分析节能因素分析废气温度低，省去了增湿塔。窑产量增加且系统阻力损失较低，节电15%。节水节电CO2减排机理2012年全国水泥行业同规格窑（2500t/d）单位标准煤耗为125kg/t.cl，XDL水泥煅烧新工艺的单位标准煤耗仅为99.64kg/t.cl，吨熟料节约标准煤25.36kg；由此可估算出：由于XDL水泥煅烧新工艺节煤直接减排70.25kgCO2/t.cl；XDL水泥煅烧新工艺产出熟料比传统新型干法工艺产出熟料28d强度高出6MPa；实践经验表明：熟料强度提高，水泥中粉煤灰等混合材的掺量也可以相应提高，即在保持水泥强度不变的情况下可相应减少生产熟料，减少生产1t熟料可以间接减排0.995tCO2。SO2减排机理（1）固气比大幅提高使得悬浮床内水泥生料颗粒浓度增加，增加了生料粉对SO2捕集率（2）XDL工艺的交叉料流使得生料经过了所有换热单元，延长了生料在系统中停留时间，增加了高活性CaO捕集SO2反应时间（3）XDL工艺的外循环式分解炉延长了生料在预分解部分停留时间，产生了大量具有高活性新鲜反应表面的CaO（4）比普通系统增加了4～5次热交换和旋风分离过程，料床与床壁间磨损、碰撞使得钙基固硫剂颗粒表面产物层变薄从而使得固硫剂分裂，使得钙基利用率成倍提高XDL工艺熟料固硫产物赋存形态分析

XDL工艺煅烧熟料中硫含量为引进工艺煅烧熟料硫含量的2倍，且是以对熟料早期强度有增益作用的硫铝酸钙、硫铁酸钙、硫酸钙等矿物相形式存在。NOx减排机理2燃料燃烧时产生的烃（CHi）等撞击燃烧空气中的N2分子而生成CN/HCN，然后HCN再被氧化为NOx。热力型

1在燃烧过程中空气中的N2被氧化而生成的NO，主要产生于温度大于1500℃的高温区。快速型3燃料中的氮化合物在燃烧过程中经过一系列的氧化还原反应而生成的NOx。NOx生成的主要来源，约占总的NOx生成量的80%-90%。燃料型水泥生产工艺中NOx的来源1800℃，热力型和燃料型NOx850℃-1000℃，主要为燃料型NOxNOx排放水泥生产用煤中氮的赋存形态NOx随温度变化趋势图氮的转化降解转化N-6N-5N-QN-XNH3HCNNOxNHi官能团高固气比抑制NOx产生机理（一）高固气比系统烧成热耗低，生料入窑分解率高，预热器出口气体温度及分解炉操作温度较低，系统运行稳定可靠，整个系统煤耗较低，由于燃烧释放的煤氮相应降低；低温分解炉反应气氛有利于对已生成NOx的还原，且由于固气比提高一倍以上，NOx生成区域相对O2浓度大幅度降低，故NOx总体排量降低。高固气比抑制NOx产生机理（二）由于固气比大幅度提高，生料中对NOx还原起积极作用的金属氧化物与NOx接触几率大大增加，有利于已生成NOx的还原。分解炉与旋流分离器构成的低温良性循环系统，保证窑尾操作系统均衡稳定，窑尾喷煤管一次空气用量减少。低NOx的生产控制低温分解炉头尾煤粉喂入量比例达到3:7，大幅降低窑头喷煤管一次风机用风量。分解炉控制温度较常规技术降低50℃，低温分解炉较易形成NOx还原气氛，对NOx减排有利。分解炉用煤量≥70%，操作温度相对较低、操作条件相对稳定的分解炉燃烧，煤氮在这段温度下不足以完全释放。韩城尧柏阳山庄水泥公司高固气比生产线NOx监测数据陕环监字[2012]第091号陕西省环境监测中心站SO2抑制机理气固接触面积和接触时间成倍增加，因煤粉燃烧产生的SO2极易被碱性氧化钙吸收固化在熟料中，使得尾气中的SO2排放浓度极低。5、结论与展望

4、获得荣誉及发展潜力3、高固气比悬浮预热分解理论与技术

2、XDL水泥熟料煅烧新工艺

1、序言

习近平主席为徐德龙院士颁发全国杰出专业人才奖领导关怀入选国家重点节能技术推广目录国家重点节能技术推广目录（第四批）推广目录中的详细描述入选《工业节能“十二五”规划》

《规划》中的描述

入选2011年度“中国高等学校十大科技进展”入选“2013节能中国十大应用技术”行业声音指出：要把重点放在日产2000吨级以上新型干法水泥生产线的改造上，抓紧制订今后技术改造的方案设计，能在日产5000吨规模生产线上推广应用那将是技术更加成熟的标志。---2011年1月4日北京高固气比悬浮煅烧新工艺成果汇报会

中国建材报-2012年12月7日第二代新型干法水泥技术第二代新型干法水泥生产技术是指以悬浮预热和窑外预分解技术为核心，进一步强化热交换和熟料煅烧过程，大幅度提高窑炉热效率和容积率；利用新型节能粉磨实现高效粉磨；同时采用网络化信息、功能化、智能化、高效利用废弃物和污染物防治等先进技术，进行水泥工业生产的现代化综合技术。5、结论与展望

4、获得荣誉及发展潜力3、高固气比悬浮预热分解理论与技术

2、XDL水泥熟料煅烧新工艺

1、序言

2500t/d生产线对比指标5000t/d生产线对比指标结论与展望水泥需求量大、使用面广，对人类生存和社会发展影响巨大，具有巨大的节能减排潜力。XDL新工艺是水泥熟料煅烧技术的一次革命性进步，其各项指标居国际领先水平，具有巨大的节能、减排和增产效应。面对全球气候的剧烈变化和中国的崛起，水泥工业必须在节能减排方面做出应有的贡献。结论与展望

杜鹃夜半尤啼血，