1.節能技術概況介紹

我國(guo)(guo)建(jian)(jian)材(cai)(cai)行業(ye)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)約占(zhan)全(quan)國(guo)(guo)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)總(zong)(zong)量和工業(ye)部(bu)門能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)總(zong)(zong)量的7%和10%，建(jian)(jian)材(cai)(cai)行業(ye)廢(fei)氣排放總(zong)(zong)量占(zhan)全(quan)國(guo)(guo)工業(ye)廢(fei)氣排放總(zong)(zong)量的18%。水(shui)泥工業(ye)的能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)(hao)、二(er)氧化碳(tan)排放量均(jun)占(zhan)建(jian)(jian)材(cai)(cai)行業(ye)的70%以(yi)上(shang)[1]。據2011年1～12月青(qing)海(hai)(hai)省能(neng)(neng)(neng)源(yuan)統計進度監測(ce)資料，青(qing)海(hai)(hai)省建(jian)(jian)材(cai)(cai)行業(ye)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)占(zhan)全(quan)省能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)的7.89%。

水泥(ni)行(xing)業是(shi)(shi)青(qing)海(hai)(hai)省六大(da)高耗能行(xing)業之一(yi)，它對青(qing)海(hai)(hai)省“十(shi)二五(wu)”期間完成節(jie)能減排指標有較大(da)影(ying)響。青(qing)海(hai)(hai)省是(shi)(shi)長江、黃河、瀾滄江的發源地(di)，生(sheng)態環(huan)境脆(cui)弱(ruo)，是(shi)(shi)國家重要(yao)的生(sheng)態屏障(zhang)區(qu)域。因此(ci)在(zai)水泥(ni)生(sheng)產企(qi)業中采用先進的節(jie)能減排技術，對降低(di)能耗、減少污染(ran)和保護青(qing)海(hai)(hai)生(sheng)態具有重要(yao)意義。

國內外水(shui)泥(ni)行業企業都(dou)越來(lai)越重視節能(neng)減排技(ji)術的(de)(de)應(ying)用(yong)。例(li)如：采(cai)用(yong)先(xian)進的(de)(de)六級(ji)預熱(re)(re)(re)器帶高(gao)效分(fen)(fen)解(jie)爐的(de)(de)預分(fen)(fen)解(jie)技(ji)術、兩(liang)檔支撐(cheng)的(de)(de)短回轉(zhuan)窯(yao)、大(da)推力(li)的(de)(de)煤粉燃燒(shao)器、第四代行進式(shi)無漏料(liao)篦式(shi)冷卻機等新技(ji)術，均可(ke)大(da)幅降低水(shui)泥(ni)熟料(liao)的(de)(de)燒(shao)成(cheng)熱(re)(re)(re)耗，實現水(shui)泥(ni)熟料(liao)燒(shao)成(cheng)系統的(de)(de)大(da)幅節能(neng)減排[2]。又如采(cai)用(yong)富氧燃燒(shao)技(ji)術，能(neng)夠更(geng)好地降低噸熟料(liao)煤耗和增產[3]。至于水(shui)泥(ni)工業窯(yao)爐的(de)(de)高(gao)溫(wen)煙(yan)氣，則采(cai)用(yong)了(le)余熱(re)(re)(re)發電(dian)、物料(liao)烘干、低溫(wen)煙(yan)氣生產熱(re)(re)(re)水(shui)等技(ji)術，以充分(fen)(fen)利(li)用(yong)其余熱(re)(re)(re)，做到“合(he)理組織能(neng)量梯(ti)級(ji)利(li)用(yong)”[4]。

其(qi)中，水(shui)(shui)泥(ni)(ni)窯(yao)余(yu)熱(re)發電利(li)用窯(yao)頭、窯(yao)尾(wei)的(de)(de)(de)(de)廢(fei)氣(qi)余(yu)熱(re)，實現熱(re)能(neng)向電能(neng)轉換，達到節能(neng)減(jian)排和降低水(shui)(shui)泥(ni)(ni)生產成本的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)[5]。此外(wai)還有對產品和原料(liao)的(de)(de)(de)(de)改進，在(zai)利(li)用工(gong)業廢(fei)物(wu)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時(shi)可(ke)減(jian)少燒成熱(re)耗(hao)[6，7]。還有SNCR脫硝技術可(ke)以較大程度的(de)(de)(de)(de)降低窯(yao)尾(wei)煙氣(qi)中NOx的(de)(de)(de)(de)濃度，具有很高的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)環保效益及社會效益，值得(de)在(zai)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)行業進行大范圍(wei)推廣(guang)應(ying)用[8，9]。本文以青海互(hu)助金圓水(shui)(shui)泥(ni)(ni)有限公司(si)(si)(以下(xia)簡稱“金圓公司(si)(si)”)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)熟(shu)料(liao)生產線為例，計算4500t/d熟(shu)料(liao)線生產中的(de)(de)(de)(de)物(wu)質流、能(neng)量流，分析(xi)其(qi)節能(neng)減(jian)排關鍵環節，提(ti)出水(shui)(shui)泥(ni)(ni)熟(shu)料(liao)生產的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)組(zu)合(he)節能(neng)減(jian)排技術方(fang)案(an)。

1新型干法水泥熟料生產過程物質流及減排關鍵環節

以(yi)金圓(yuan)公司4500t/d熟料生產線為(wei)例，進行物質(zhi)流計算。計算以(yi)1h為(wei)基準，通過理論計算得到(dao)物質(zhi)流見圖1。

分(fen)析圖1可(ke)以(yi)看出，新型干法水(shui)泥熟料生(sheng)產中主要的減排環節如下(xia)。

(1)減(jian)少預熱器出口飛(fei)灰量。預熱器出口飛(fei)灰量為23.25t/h，必須減(jian)少排放，并回收(shou)利用。

(2)窯頭(tou)飛灰(hui)回(hui)(hui)收(shou)利用。窯頭(tou)飛灰(hui)量大約(yue)為(wei)5.888t/h，這(zhe)部分飛灰(hui)大部分通過干擾式(shi)分離(li)器回(hui)(hui)收(shou)后打回(hui)(hui)熟料庫，但(dan)窯頭(tou)排(pai)空氣(qi)體中(zhong)的(de)粉塵含量(標況)仍達50mg/m3，而國家標準(標況)為(wei)30mg/m3,需要(yao)對窯頭(tou)除塵技術做改進。

(3)減(jian)少氮氧化(hua)物的排放。預熱器出(chu)口處煙氣含有氮氧化(hua)物(標況)為(wei)790mg/m3，而國(guo)家排放標準(標況)為(wei)400mg/m3，需要脫硝減(jian)排。

(4)生產過程中(zhong)每小時消耗生料(liao)287.381t，其中(zhong)石灰石就消耗了(le)223.295t，可以(yi)考(kao)慮(lv)用工(gong)業(ye)廢渣(zha)替代部分原料(liao)，以(yi)減少天然原料(liao)的消耗，同(tong)時可使工(gong)業(ye)廢渣(zha)變(bian)廢為寶。

2新型干法水泥熟料生產過程能量流及節能關鍵環節

2.1能量流

同樣，以金圓公司4500t/d水(shui)泥熟料(liao)生產(chan)線為例，進行(xing)能(neng)量流計(ji)算(suan)。計(ji)算(suan)以每小時耗能(neng)為基準，通過理(li)論計(ji)算(suan)得到能(neng)量流見圖2。

2.2能源利用關(guan)鍵環節

從圖(tu)2可以(yi)看(kan)出，該線生產中的能量(liang)利(li)用(yong)關(guan)鍵環(huan)節包括以(yi)下(xia)幾(ji)個方面(mian)：

(1)預熱(re)器出口廢氣溫度(du)達到350℃，帶走熱(re)量為172568.225MJ/h，較大，需要回收利用。

(2)窯頭余風溫度達到400℃，帶走熱量為106607.625MJ/h，較大，需要回收(shou)利用。

(3)燒成系(xi)統(tong)需要(yao)大量的熱(re)能(neng)，由煤粉燃燒提供686，647.5MJ/h，如何提高煤粉燃燒效(xiao)率非常(chang)重要(yao)。

(4)SP爐出口廢氣溫度(du)還有205℃，該(gai)股熱(re)氣經管道散熱(re)進入(ru)原(yuan)料磨的溫度(du)可達185℃，帶入(ru)的熱(re)量為88430.628MJ/h，可以(yi)回收利用。

(5)篦冷機出(chu)口廢氣溫(wen)度達到250℃左右(you)，其帶走熱量(liang)大概為(wei)25324.84MJ/h，可(ke)以(yi)回收利用。

3熟料生產資源能源利用方案

結合(he)上述節能(neng)(neng)(neng)減排(pai)(pai)關(guan)鍵(jian)環節的分析，從金(jin)圓水泥公司生產(chan)全流程優化角(jiao)度，綜(zong)合(he)考(kao)慮生產(chan)技術、資源(yuan)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)綜(zong)合(he)利(li)用技術和末(mo)端(duan)治理技術間(jian)的配套(tao)關(guan)系，提出先進節能(neng)(neng)(neng)減排(pai)(pai)技術的工藝組(zu)合(he)方案，見圖3。

(1)礦石開采工(gong)序：采用礦山生(sheng)(sheng)態恢復(fu)技術(shu)，植物噴漿，減少揚(yang)塵，恢復(fu)生(sheng)(sheng)態。

(2)原(yuan)料(liao)工(gong)序：采用工(gong)業廢(fei)料(liao)替代原(yuan)料(liao)技術(shu)，降低原(yuan)料(liao)消耗，減(jian)少(shao)工(gong)業廢(fei)料(liao)的排(pai)放。

(3)熟料(liao)(liao)煅燒(shao)工序：采用(yong)風(feng)機變頻技(ji)術(shu)(shu)，降低電(dian)耗;采用(yong)富(fu)氧燃(ran)燒(shao)技(ji)術(shu)(shu)，提高燃(ran)燒(shao)效(xiao)率，節約(yue)煤(mei)(mei)耗;采用(yong)純低溫(wen)余熱發電(dian)技(ji)術(shu)(shu)，回(hui)收大量熱能，返(fan)回(hui)系統(tong)使用(yong);采用(yong)廢氣余熱烘干(gan)原燃(ran)料(liao)(liao)技(ji)術(shu)(shu)，包括SP爐出口廢氣烘干(gan)原料(liao)(liao)和篦冷機出口廢氣烘干(gan)煤(mei)(mei)粉，提高能量利率，減少煤(mei)(mei)耗。

(4)凈(jing)(jing)化工序：采用脫硝技術(shu)對煙氣進行凈(jing)(jing)化，減(jian)(jian)少氮(dan)氧化物的(de)(de)排放;采用窯頭電改袋技術(shu)，減(jian)(jian)少原料的(de)(de)損失，進一步(bu)降低(di)排空氣體中的(de)(de)含塵量。

(5)余熱(re)發(fa)電：采用污水處理和循環水利(li)用技術，實現(xian)污水零(ling)排放(fang)，并且(qie)降低新鮮水的消耗。

4節能減排效果和經濟效益

金(jin)圓公司應用以(yi)上節能減排(pai)技術(shu)的工(gong)藝組(zu)合方案，按照每(mei)噸熟料產品為基準，可實現(xian)的節能減排(pai)效(xiao)果和經濟效(xiao)益計算分別見表1和表2。

5結論

通(tong)過(guo)對(dui)金圓(yuan)公司4500t/d水泥熟料(liao)生(sheng)產(chan)線進(jin)行物質流和能量流計算(suan)，得到(dao)了相關的資源及能源利(li)用(yong)關鍵環節(jie)(jie)，提出了水泥生(sheng)產(chan)節(jie)(jie)能減(jian)排(pai)技術工藝組(zu)合方案。該企業采用(yong)這一方案，每年節(jie)(jie)煤57680t、節(jie)(jie)電(dian)523.6萬kWh、節(jie)(jie)水12.852萬m3、碳減(jian)排(pai)46200t、NOx減(jian)排(pai)60%，每年可為(wei)企業產(chan)生(sheng)經濟效(xiao)益4822.8萬元。

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