內(nèi)部資料內(nèi)部資料僅供參考不得外傳水泥生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能減排新技術(shù)及應(yīng)用介紹安徽海螺建材設(shè)計(jì)研究院二0一一年十一月

目錄Ⅰ、節(jié)能方面 3一、燒成系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施 31、預(yù)熱器及分解爐系統(tǒng) 42、采用第四代篦冷機(jī)技術(shù) 5二、節(jié)能粉磨系統(tǒng)及設(shè)備 71、水泥高效節(jié)能立磨技術(shù) 7三、水泥生態(tài)化技術(shù)節(jié)能 111、余熱利用技術(shù) 112、水泥窯協(xié)同處置廢物 11四、其它新技術(shù)方面 171、富氧燃燒技術(shù) 172、燃煤催化劑 193、等離子點(diǎn)火裝置及其應(yīng)用 214、降低窯頭煤粉灰分技術(shù) 23Ⅱ、減排方面 26一、NOx減排技術(shù) 261、低NOx燃燒器 262、分級(jí)燃燒 273、煙氣脫硝技術(shù) 29二、水泥低碳生產(chǎn)技術(shù) 331、水泥生產(chǎn)的過(guò)程CO2減排 332、水泥生產(chǎn)的能耗CO2減排 343、水泥生產(chǎn)CO2減排新技術(shù) 35Ⅲ、結(jié)語(yǔ) 36

水泥生產(chǎn)線節(jié)能減排新技術(shù)及應(yīng)用2011年8月國(guó)務(wù)院“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案中要求，到2015年，全國(guó)萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2010年的1.034噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降16%，“十二五”期間，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；2015年，全國(guó)二氧化硫和氮氧化物排放總量比2010年分別下降8%和10%。2010年全國(guó)水泥總產(chǎn)量18.6億噸，水泥行業(yè)能源消耗總量約占全國(guó)能源消耗總量的5%，顆粒物排放量約占工業(yè)排放總量的30%左右。到“十二五”末，全國(guó)水泥生產(chǎn)平均可比熟料綜合能耗小于114千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，水泥綜合能耗小于93千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸。水泥顆粒物排放在2009年基礎(chǔ)上降低50%，氮氧化物在2009年基礎(chǔ)上降低25%，二氧化碳排放強(qiáng)度進(jìn)一步下降。近十幾年來(lái)，隨著環(huán)保要求的不斷提高以及節(jié)約能源的需要，水泥行業(yè)淘汰落后工藝和裝備、發(fā)展新型干法水泥、推廣余熱發(fā)電技術(shù)與裝備及水泥窯協(xié)同處置廢物等生態(tài)化技術(shù)，在節(jié)能減排技術(shù)上已有眾多措施和經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)目前行業(yè)政策和發(fā)展形勢(shì)，我們與一些公司進(jìn)了相關(guān)交流，掌握了部分水泥行業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)信息，經(jīng)整理介紹如下，以供大家參考：Ⅰ、節(jié)能方面一、燒成系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施雖然目前已出現(xiàn)流化床水泥窯和高固氣比懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)，其流化床水泥窯工業(yè)化規(guī)模僅1000t/d(淄博綠源建材有限公司),還處于工業(yè)化試驗(yàn)階段，高固氣比懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)工業(yè)化規(guī)模2500t/d（陜西陽(yáng)山莊水泥有限公司），且都未實(shí)現(xiàn)大型化。回轉(zhuǎn)窯已誕生130余年，已積累了成熟的使用經(jīng)驗(yàn)，從其發(fā)展歷史看，它的缺點(diǎn)一直在通過(guò)強(qiáng)化窯尾的功能而不斷克服，而它的優(yōu)點(diǎn)一直還沒(méi)有其它熱工設(shè)備來(lái)取代，因此我們認(rèn)為短時(shí)間內(nèi)迅速把它淘汰掉并不現(xiàn)實(shí)?，F(xiàn)在研究的重點(diǎn)是繼續(xù)強(qiáng)化窯尾預(yù)分解系統(tǒng)的功能，減少回轉(zhuǎn)窯的長(zhǎng)徑比，降低系統(tǒng)的熱耗，提高對(duì)原燃料的適應(yīng)性，減少煙氣有害組分（S02、NOx）的排放，并能協(xié)同處置廢棄物等方面做研究。1、預(yù)熱器及分解爐系統(tǒng)現(xiàn)在出現(xiàn)了六級(jí)預(yù)熱器，C1筒出口溫度降低到280℃，熟料熱耗2885kJ/kg（690kcal/kg），但阻力達(dá)到6000Pa,六級(jí)余熱分解系統(tǒng)的綜合節(jié)能效果是否比帶余熱發(fā)電的五級(jí)余熱分解系統(tǒng)低需進(jìn)一步論證。預(yù)（1）減小預(yù)熱器直徑。在合理范圍內(nèi)，擴(kuò)大渦殼包角和回轉(zhuǎn)半徑、擴(kuò)大蝸殼進(jìn)口面積、擴(kuò)大內(nèi)筒直徑、優(yōu)化內(nèi)筒插入深度及錐部擴(kuò)徑等技術(shù)措施，在預(yù)熱器規(guī)格較小的情況下，依然達(dá)到較好的高效低阻效果，如正在使用的“help”旋風(fēng)筒，比其它類(lèi)型的旋風(fēng)筒要小6%左右。（2）上升管道內(nèi)換熱。理論上生料粉在上升管道內(nèi)的換熱時(shí)間是很短的。實(shí)際生產(chǎn)中，受生料濃度，粒度、水分、吸附性等因素影響以及撒料裝置、上升管道內(nèi)設(shè)計(jì)風(fēng)速等因素的影響，生料粉在上升管道內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)一些更有利于換熱。（3）對(duì)適應(yīng)生料放粗進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。根據(jù)放粗后的生料粒度分布情況，確定各部位的合理風(fēng)速，優(yōu)化后可以獲得如下效果：a、生料粉在上升管道中有效分級(jí)，粗粉運(yùn)動(dòng)速度減緩，停留時(shí)間延長(zhǎng)，生料換熱充分，熱耗降低；b、顆粒間的團(tuán)聚效應(yīng)減少，生料在上升管道中更易分散、懸浮，和熱煙氣接觸面積大，熱耗降低；c、預(yù)熱器對(duì)粗粉捕捉能力強(qiáng)，分離效率高，熱耗降低。需要說(shuō)明的是，生料放粗不是無(wú)原則的，對(duì)于R0.2要控制，一般應(yīng)小于1.5%。（4）設(shè)計(jì)中提高分解爐的用煤比例，減少窯頭的用煤比例。在保證系統(tǒng)不頻繁粘結(jié)堵塞上的前提下，適當(dāng)提高分解爐的用煤比例，可以提高生料入窯分解率，提高生料入窯溫度，提高回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量，有利于降低NOx的排放。（5）重視料、風(fēng)、煤入爐位置的合理匹配。由于各工廠的煤質(zhì)不同，煤粉著火特性不同，煤粉預(yù)燃空間不同，要根據(jù)具體情況確定三者之間的關(guān)系。如C-KSV分解爐，需根據(jù)煤質(zhì)情況，調(diào)節(jié)生料喂入點(diǎn)的位置和喂煤點(diǎn)的量的多少。2、采用第四代篦冷機(jī)技術(shù)（1）主要性能考核指標(biāo)：

第四代篦冷機(jī)具有“三高一低”的性能，即高熱回收效率、高冷卻效率、高運(yùn)轉(zhuǎn)率、低磨損。其主要性能指標(biāo)如下：（2）主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：①通體模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，靈活適應(yīng)任何規(guī)模的窯系統(tǒng)；②由于篦床結(jié)構(gòu)布置完全水平，設(shè)備整體高度比較低；③采用篦床中段輥式破碎機(jī)布置；④由于沒(méi)有篦床漏料，因此不需要篦床下漏料輸送設(shè)備；⑤可實(shí)現(xiàn)篦床寬度方向的布料調(diào)整和優(yōu)化，使所有熟料得到均勻有效的冷卻；⑥模塊化設(shè)計(jì)，容易安裝；⑦低磨損，易維護(hù)。（3）應(yīng)用情況目前集團(tuán)應(yīng)用的Polysius、CP第四代篦冷機(jī)共23臺(tái)如下表。已投產(chǎn)的項(xiàng)目應(yīng)用效果較好，二次風(fēng)溫1200℃左右，三次風(fēng)溫1100℃，這比第三代篦冷機(jī)高出約150℃左右；熱回收效率在72-75%，比第三代高約2-5%左右；出熟料溫度在100-120℃，比第三代低約30-50℃左右；篦冷機(jī)系統(tǒng)電耗在6-7Kwh/t.cl，比第三代略高。但篦冷機(jī)用風(fēng)都比設(shè)計(jì)值高，POSYSIUS設(shè)計(jì)值1.9Nm3/kg.cl,CP設(shè)計(jì)值1.85Nm我們現(xiàn)有的燒成系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)燒成系統(tǒng)熱耗710Kcal/kg.cl，接近國(guó)際先進(jìn)水平700Kcal/kg.cl（水泥能耗對(duì)表指南），但我們現(xiàn)有生產(chǎn)線由于原燃料的差異，及工藝管理的不同，系統(tǒng)熱耗相差較大，與設(shè)計(jì)指標(biāo)相差較遠(yuǎn)，因此我們應(yīng)從工藝操作管理上下功夫，特別是在系統(tǒng)用風(fēng)和漏風(fēng)方面，在保證煤粉燃燒的情況下，應(yīng)盡可能的減少系統(tǒng)用風(fēng)，還應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)密封，杜絕“跑、冒、滴、漏”，降低系統(tǒng)熱耗。二、節(jié)能粉磨系統(tǒng)及設(shè)備1、水泥高效節(jié)能立磨技術(shù)水泥立磨技術(shù)已在歐美國(guó)家廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)華新和湖北亞?wèn)|等單位已應(yīng)用?，F(xiàn)介紹CK水泥立磨如下：1.CK立磨用于水泥粉磨的工藝流程2、CK立磨粉磨水泥系統(tǒng)主要設(shè)備配置：編號(hào)設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格、型號(hào)、工藝參數(shù)1CK450立磨磨盤(pán)直徑：5600mm，磨輥直徑：2200mm;磨輥數(shù)量：4只2主電機(jī)型號(hào)功率：3800KW3選粉機(jī)型號(hào)：功率：330KW4主袋收塵器規(guī)格：最高溫度：528000m3最高溫度：95入口壓力：-6000Pa5主排風(fēng)機(jī)型號(hào)：流量:528000m3全壓:9000Pa電機(jī)功率：1800kW3、CK450水泥立磨與CK450原料立磨在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別3、CK立磨主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)PO42.5水泥時(shí)180t/h,工序電耗26.5kWh/t。4、對(duì)水泥品質(zhì)的影響通過(guò)品質(zhì)部和川崎公司對(duì)立磨系統(tǒng)和聯(lián)合粉磨系統(tǒng)粉磨的水泥的實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果看，立磨粉磨的水泥，在顆粒形狀、粒度分布以及需水量等水泥性能方面均與現(xiàn)有水泥產(chǎn)品相近，沒(méi)有顛覆性問(wèn)題，能夠被市場(chǎng)所接受。

表4-1三種水泥粉磨系統(tǒng)投資概算及運(yùn)行成本的分析比較子項(xiàng)名稱(chēng)φ4.2×13m聯(lián)合粉磨系統(tǒng)CK450水泥立磨系統(tǒng)（熟料線）CK450水泥立磨系統(tǒng)（粉磨站）年產(chǎn)量（萬(wàn)噸）120.0120.0主要技術(shù)參數(shù)輥壓機(jī)：RP170-120,主電機(jī)功率：2×1000kW磨機(jī)：φ4.2m×13m,主電機(jī)功率：3550kW選粉機(jī)：O-SeapN-4000,功率：200kW主風(fēng)機(jī)：風(fēng)量：270000m3/h,功率：630kW主袋收塵：處理風(fēng)量：240000m3/hV選循環(huán)風(fēng)機(jī)：風(fēng)量:270000m3/h功率：500kW磨尾通風(fēng)機(jī)：處理風(fēng)量:：55000m3/h功率：90kW磨尾袋收塵：處理風(fēng)量：53000m3/h總裝機(jī)功率：7611KWCK立磨：主電機(jī)功率：3600kW選粉機(jī)：功率330kW主風(fēng)機(jī)：風(fēng)量：528000m3/功率：1850kW主袋收塵：480000m3/h熱風(fēng)爐：7×106kcal/h總裝機(jī)功率：7014KWCK立磨：主電機(jī)功率：3600kW選粉機(jī)：功率330kW主風(fēng)機(jī)：風(fēng)量：528000m3/h，功率：1850kW主袋收塵：480000m3/h熱風(fēng)爐：7×106kcal/h總裝機(jī)功率：7014KW噸產(chǎn)品投資（元/噸）384347工序電耗(kWh/t)公司1-5月份平均34.61公司最低28.04川崎公司提供的考核指標(biāo)25.432.526.5備注運(yùn)轉(zhuǎn)率76%三、水泥生態(tài)化技術(shù)節(jié)能1、余熱利用技術(shù)2、水泥窯協(xié)同處置廢物水泥窯協(xié)同處置廢物主要包括內(nèi)容有：危險(xiǎn)廢棄物，生活垃圾、城市污泥，一般廢棄物。（1）生活垃圾的水泥窯焚燒處置利用水泥窯處置城市生活垃圾的方式很多，其中我們海螺與川崎聯(lián)合開(kāi)發(fā)的CKK系統(tǒng)，是最為簡(jiǎn)潔、有效的處置系統(tǒng)，首創(chuàng)性的將垃圾處理和水泥熟料燒成兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了有機(jī)的融合和無(wú)縫對(duì)接，構(gòu)成了一個(gè)新的垃圾處理系統(tǒng)，創(chuàng)新了設(shè)計(jì)思維，實(shí)現(xiàn)了城市生活垃圾的安全、穩(wěn)定、無(wú)害處理。目前，項(xiàng)目各系統(tǒng)運(yùn)行正常，截止到2011年10月，垃圾處理量已達(dá)15萬(wàn)噸，每年減排二氧化碳約3萬(wàn)噸。經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)完全合格，物料和水泥產(chǎn)品重金屬浸出法含量控制在國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。（2）協(xié)同處置危險(xiǎn)廢棄物根據(jù)集團(tuán)要求，設(shè)計(jì)院、建德海螺、品質(zhì)部等單位一起開(kāi)發(fā)了利用新型干法窯處置新安化工危廢項(xiàng)目的技術(shù)方案，目前已完成了中試和項(xiàng)目可研。㈠處置流程經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的化工廢液，運(yùn)輸至廠區(qū)，卸入廢液儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，再經(jīng)過(guò)熱蒸汽拌熱、輸送、過(guò)濾、計(jì)量，最后通過(guò)壓縮空氣霧化和噴槍均勻噴入分解爐內(nèi)焚燒處置；化工污泥運(yùn)輸至廠區(qū)，卸入污泥儲(chǔ)坑內(nèi)儲(chǔ)存，通過(guò)雙缸柱塞泵、高壓管道等輸送設(shè)備輸送至窯尾煙室進(jìn)行焚燒處置，在污泥的輸送和噴入過(guò)程中引入壓縮空氣進(jìn)行吹堵；由于化工危廢處理過(guò)程中帶入燒成系統(tǒng)的氯、堿等有害物質(zhì)可能在窯尾產(chǎn)生富集，因此需要根據(jù)運(yùn)行情況對(duì)燒成系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加除氯分類(lèi)系統(tǒng)?；のU處置總工藝流程示意圖如下：化工廢液化工廢液預(yù)處理預(yù)處理卸料泵窯尾鍋爐卸料泵窯尾鍋爐儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐拌熱管道拌熱管道送料泵送料泵收塵器煙囪風(fēng)機(jī)生料磨高溫風(fēng)機(jī)冷卻塔熱蒸汽空壓機(jī)壓縮空氣噴槍過(guò)濾器收塵器煙囪風(fēng)機(jī)生料磨高溫風(fēng)機(jī)冷卻塔熱蒸汽空壓機(jī)壓縮空氣噴槍過(guò)濾器③④旋風(fēng)筒灰儲(chǔ)庫(kù)灰運(yùn)輸車(chē)灰計(jì)量輸送水泥磨煙囪水泥風(fēng)機(jī)收塵器氣體冷卻器化工污泥化工污泥堆棚/儲(chǔ)坑下料計(jì)量輸送設(shè)施喂入裝置壓縮空氣②窯尾分解爐煙室水泥熟料窯尾預(yù)熱器水泥回轉(zhuǎn)窯③④旋風(fēng)筒灰儲(chǔ)庫(kù)灰運(yùn)輸車(chē)灰計(jì)量輸送水泥磨煙囪水泥風(fēng)機(jī)收塵器氣體冷卻器化工污泥化工污泥堆棚/儲(chǔ)坑下料計(jì)量輸送設(shè)施喂入裝置壓縮空氣②窯尾分解爐煙室水泥熟料窯尾預(yù)熱器水泥回轉(zhuǎn)窯注：①為化工廢液儲(chǔ)存及摻入系統(tǒng)；②為化工污泥儲(chǔ)存及摻入系統(tǒng)；③為除氯分離系統(tǒng)；④為粉磨摻入系統(tǒng)。㈡化工廢液的處置通過(guò)熱蒸汽對(duì)廢液儲(chǔ)罐和廢液輸送系統(tǒng)進(jìn)行拌熱并做保溫處理，防止廢液結(jié)晶堵塞管道，并確保廢液的最佳流動(dòng)性。利用螺桿泵將廢液送至分解爐內(nèi)，最大噴入量為2t/h,并保證一定的噴入壓力，同時(shí)配置霧化噴頭，利用壓縮空氣，確保霧化效果。霧化噴頭、液體的噴入溫度、噴入壓力、壓縮空氣的噴入量及壓力等需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，確保最佳霧化效果，保證廢液的焚燒效率?；U液處理工藝流程示意圖㈢化工污泥的處置化工污泥用污泥運(yùn)輸車(chē)收集后輸送至水泥廠內(nèi)，卸入密封的化工污泥堆坑內(nèi)暫時(shí)儲(chǔ)存，儲(chǔ)量為24噸，儲(chǔ)期為0.5-1天?；の勰鄡?chǔ)坑內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪將污泥進(jìn)行攪拌，確保污泥均勻的含水率和粘稠度。污泥儲(chǔ)坑進(jìn)口設(shè)置與污泥車(chē)卸料聯(lián)動(dòng)的閘門(mén)，儲(chǔ)坑下方出口設(shè)有閘板閥，與污泥輸送泵連接，污泥輸送泵采用雙缸柱塞泵，并通過(guò)高壓管道將污泥連續(xù)不斷地送入窯尾煙室。污泥的最大處理量為1t/h，在污泥進(jìn)入窯尾煙室處設(shè)置喂入裝置，引入壓縮空氣進(jìn)行吹堵、吹散，保證污泥的輸送和處置過(guò)程順暢?；の勰嗵幚砉に嚵鞒淌疽鈭D（3）處置城市生活污泥㈠新型干法窯協(xié)同窯處置污泥工藝介紹污泥處置項(xiàng)目利用水泥窯廢氣余熱（溫度約260℃），通過(guò)水泥廠配套設(shè)施建設(shè)一個(gè)烘干預(yù)處理系統(tǒng)（污泥烘干工藝圖），將含水率約80%的污泥烘干至含水率低于30%的干污泥。干污泥成散狀物料，經(jīng)輸送及喂料設(shè)備送入水泥窯分解爐焚燒。由于分解爐的溫度高、熱熔大，使得污泥能快速、完全燃燒。污泥燒盡后的灰渣隨物料一起進(jìn)入窯內(nèi)經(jīng)高溫煅燒并固化。污泥處理工藝流程圖：濕污泥進(jìn)場(chǎng)濕污泥進(jìn)場(chǎng)污泥接收與儲(chǔ)存污泥烘干干污泥輸送分解爐系統(tǒng)污泥烘干工藝圖（紅色表示廢氣利用，黑色表示物料流向）㈡水泥窯協(xié)同處置污泥項(xiàng)目特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)：①利用水泥窯廢熱煙氣作為干燥介質(zhì)，采用直接接觸方式干燥，干燥熱效率高，有利于節(jié)約不可再生能源、有利于環(huán)境保護(hù)；②污泥中的有機(jī)成分和無(wú)機(jī)成分都能得到充分利用，部分的有機(jī)質(zhì)(55%以上)和可燃成分在水泥窯中煅燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量；試驗(yàn)表明：含水率低于30%的污泥低位熱值是11MJ/kg左右，在熱值意義上相當(dāng)于貧煤(貧煤約55%灰分和10%～15%揮發(fā)分，熱值約10～12.5MJ/kg)；③有機(jī)物分解徹底：水泥窯中內(nèi)溫度一般在1350～1650℃之間，甚至更高，燃燒氣體在高于800℃時(shí)停留時(shí)間大于8s，高于1100℃時(shí)停留時(shí)間大于3s。在干法回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中，氣體在1400～1600℃時(shí)停留時(shí)間在6～10s，燃燒氣體的總停留時(shí)間為20s左右，因此窯內(nèi)的污泥中有害有機(jī)物可充分燃燒，焚燒率可達(dá)99.999%，即使是穩(wěn)定的有機(jī)物如二惡英等也能被完全分解；④沒(méi)有爐渣和飛灰產(chǎn)生；⑤回轉(zhuǎn)窯熱容量大、工作狀態(tài)穩(wěn)定、處理量大；⑥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火磚、原料、窯皮及熟料均為堿性，可吸收SO2，從而抑止其排放。在水泥燒成過(guò)程中，污泥灰渣中的重金屬能夠被固定在水泥熟料的結(jié)構(gòu)中，從而達(dá)到被固化的作用；四、其它新技術(shù)方面1、富氧燃燒技術(shù)用比通?？諝猓ê?1%）含氧濃度高的富氧空氣進(jìn)行燃燒，稱(chēng)為富氧燃燒。（1）采用富氧助燃的優(yōu)點(diǎn)①提高火焰溫度和降低排煙黑度。②加快燃燒速度,促進(jìn)燃燒完全，大幅度減少污染物的排放。③降低燃料的燃點(diǎn)溫度。④減少燃燒后的煙氣量。一般氧濃度每增加1%，煙氣量約下降2-4.5%。⑤增加熱量利用率。富氧助燃對(duì)熱量的利用率會(huì)有所提高，熱量利用率可增加14％。⑥降低空氣過(guò)剩系數(shù)。（2）富氧的來(lái)源工業(yè)氧氣的主要生產(chǎn)途徑有：深冷分餾法、變壓吸附法（VPSA/PSA）、膜分離法。變壓吸附（VPSA/PSA）法具有工藝流程簡(jiǎn)單，制氧過(guò)程在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)，裝置運(yùn)行安全可靠，建設(shè)投資省、單位氧氣能耗低、自動(dòng)化程度高（可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守）、開(kāi)停車(chē)時(shí)間短（一般在30min內(nèi)能滿足生產(chǎn)使用要求）、適應(yīng)性強(qiáng)，氧氣純度可以在30%～93%之間任意調(diào)整，負(fù)荷可在30%～110%范圍內(nèi)隨意變化。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品單一，純度不高。采用變壓吸附空氣制氧裝置相關(guān)技術(shù)，其規(guī)模從30Nm3/h至40000Nm3/h（折合純氧），可為富氧助燃提供了可靠的氧氣來(lái)源。（3）富氧燃燒在水泥窯的應(yīng)用山東煙臺(tái)海洋水泥有限公司擁有一條日產(chǎn)1000噸熟料的回轉(zhuǎn)爐窯水泥生產(chǎn)線。2011年4月該公司投入運(yùn)行的這臺(tái)節(jié)能裝置采用了局部全富氧助燃技術(shù)，每小時(shí)增氧流量2500立方米，在燃用低質(zhì)煤的情況下，每小時(shí)增氧2700立方米，取得明顯節(jié)煤效果。測(cè)試表明，在不增加燃料的前提下，爐窯火焰溫度相對(duì)提高了180℃～200空氣增氧燃燒示意圖富氧設(shè)備，尺寸：2000*1700*2800mm2、燃煤催化劑一種由助燃劑、增氧劑、分散劑、穩(wěn)定劑、膨松劑等組成的燃煤催化劑，此種催化劑起到提高煤的活性、降低著火溫度、增強(qiáng)發(fā)熱強(qiáng)度、提高煤的燃盡特性等作用，達(dá)到增加窯的投料量、減少NOx排放量，節(jié)煤增產(chǎn)的效果。（1）用量及作用原理燃煤催化劑適用于新型干法水泥窯，可放寬對(duì)煤的質(zhì)量要求，對(duì)較差的劣質(zhì)煤能取到較好的燃燒效果。燃煤催化劑用量與煤的比例為萬(wàn)分之一到萬(wàn)分之五。燃煤催化劑的作用原理如下：①使煤燃燒所需的活化能減小，增大煤的活性，使著火點(diǎn)降低，易于燃燒；②加快煤中各種鍵的斷裂，提高煤揮發(fā)分的析出速度，使煤粉的燃燒速度加快，燃盡時(shí)間縮短，燃燒更加完全；③催化劑中金屬元素起到氧元素傳遞和電子轉(zhuǎn)移的載體，加快燃燒的反應(yīng)速度；④膨松劑使煤的內(nèi)部熱壓超過(guò)外部熱壓，發(fā)生裂變，爐膛的燃煤自然蓬松，增加供氧面，使煤完全燃燒，不易結(jié)焦；⑤加強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性，避免窯內(nèi)高溫溫度脈沖，同時(shí)燃燒速度加快后，吸附態(tài)氧和晶格態(tài)氧對(duì)碳進(jìn)行氧化，減少了燃料氮向NOx的轉(zhuǎn)化，從而減少窯內(nèi)NOx的生成量；⑥催化劑中一些微量元素降低熟料燒成熔點(diǎn)，降低熟料形成活化能，使熟料在C3S在較低溫度下快速形成，從而降低水泥熟料形成熱耗，提高熟料強(qiáng)度。（2）使用方法及效果將催化劑加入一定比例的水稀釋后均勻噴灑在煤磨之前的皮帶上，是煤和催化劑均勻混合。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)的劣質(zhì)煤催化劑于2011年3月在中材湘潭水泥有限公司5000t/d生產(chǎn)線上進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，添加燃煤催化劑后的效果情況如下：①分解爐出口溫度與C5出口溫度倒掛程度減少40%。②預(yù)熱器出口廢氣中NOx的排放濃度有原來(lái)的平均890mg/Nm3，減少到720mg/Nm3，下降19%。③在揮發(fā)分為3%，熱值為4800-5200Kcal/kg的煤種時(shí)，加入催化劑使燒成系統(tǒng)的生料喂料量增加15t/h，產(chǎn)量提高5%。④熟料3天強(qiáng)度平均為34.3MPa，較未加催化劑提高3.3%。游離鈣合格率提高15%。⑤熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗由118.8kg/t.cl下降至112kg/t.cl，標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降5.7%。袋裝泥狀燃煤催化劑用水?dāng)嚢杈鶆蚝蠹尤朊喝肽ツz帶3、等離子點(diǎn)火裝置及其應(yīng)用等離子點(diǎn)火技術(shù)可以用電弧點(diǎn)燃的煤粉替代燃油，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯的點(diǎn)火及穩(wěn)燃。等離子點(diǎn)火的運(yùn)行費(fèi)用僅是油槍點(diǎn)火費(fèi)用的10～20％。原理等離子發(fā)生器：功率50～150KW連續(xù)可調(diào)、輸送等離子體長(zhǎng)度可達(dá)1.5-2m。組成隔離變壓器－原邊電壓：380VAC；付邊電壓：365VAC直流電源柜－提供等離子發(fā)生器所需的直流電；AC輸入：380V，150KVA；DC輸出：250～350A冷卻水－冷卻等離子發(fā)生器陽(yáng)極、陰極等部件；8t/h、<35℃高壓空氣－提供等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體所需介質(zhì)；潔凈、~0.01MPa、150Nm3/h火檢探頭及火焰電視－監(jiān)視等離子燃燒器的燃燒狀況控制部分－通過(guò)觸摸屏或DCS操作?？刂撇糠挚刂撇糠种绷麟娫垂窕鹧姹O(jiān)視器火焰探頭等離子燃燒器高壓空氣冷卻水回水冷卻水給水等離子發(fā)生器隔離變壓器4、降低窯頭煤粉灰分技術(shù)煤粉分離法，根據(jù)煤粉灰分隨細(xì)度的分布原理，將現(xiàn)在的成品煤粉進(jìn)行二次分離，細(xì)度較粗的部分灰分大幅度降低，用于窯頭，而細(xì)度較細(xì)的部分灰分較高，用于分解爐。（1）煤粉分離法的特點(diǎn)①根本上解決高灰煤粉燃燒帶來(lái)的種種問(wèn)題窯頭由于煤粉發(fā)熱量提高，一次風(fēng)會(huì)降低、磨損會(huì)降低、窯中煤灰沉落會(huì)減少，窯系統(tǒng)更易于操作，熟料產(chǎn)、質(zhì)量均會(huì)提高，熱耗會(huì)下降。窯尾燒高灰煤粉，由于細(xì)度低，燃燒速度快，不會(huì)影響正常生產(chǎn)。由于灰分與生料其他組分的高度混合，生料均勻性高，熟料質(zhì)量提高。②生產(chǎn)成本增加很小顯然分離的電耗遠(yuǎn)小于細(xì)磨的電耗，特別是煤粉在磨到一定細(xì)度后進(jìn)一步提高細(xì)度對(duì)煤的水分等各方面都會(huì)有較高要求，而分離法則沒(méi)有這樣的問(wèn)題。（2）煤粉分離法降低窯頭用煤灰分的原理對(duì)于煙煤和無(wú)煙煤，隨著煤粉粒度減小，其灰分增大。這樣將現(xiàn)有煤粉按照某一粒度分級(jí)為粗煤粉和細(xì)煤粉，粗煤粉部分灰分會(huì)大幅度降低，而細(xì)煤粉部分灰分會(huì)升高。由于窯頭對(duì)煤粉灰分敏感，灰分大幅度降低必然會(huì)帶來(lái)諸多好處，而分解爐對(duì)灰分不是很敏感，而且分解爐中煤粉和生料充分混合，也不會(huì)影響熟料強(qiáng)度。據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究，分解爐條件下（900℃（3）工藝改造初步方案煤粉制備系統(tǒng)工藝流程如下圖所示。煤粉制備系統(tǒng)流程圖要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)成品煤粉進(jìn)行分級(jí)，只需對(duì)供煤系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單改造即可達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)。方案1：對(duì)出粗粉分離器含塵氣體進(jìn)行二次分級(jí)在圖中粗粉分離器出口和布袋收塵器之間加一個(gè)二次分級(jí)機(jī)，細(xì)粉進(jìn)入分解爐煤粉倉(cāng)，粗粉進(jìn)入窯頭煤粉倉(cāng)。值得指出的是，這個(gè)分級(jí)機(jī)粒徑在30-60微米可調(diào)。方案2：對(duì)成品煤粉進(jìn)行二次分級(jí)在圖中布袋收塵器出口2處，增加一個(gè)分級(jí)機(jī)。這種方案要增加供料系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)等。方案1工藝簡(jiǎn)單、改造費(fèi)用低。Ⅱ、減排方面一、NOx減排技術(shù)針對(duì)水泥熟料生產(chǎn)線特點(diǎn)，通常有如下方法和措施來(lái)降低NOx排放：1、低NOx燃燒器在回轉(zhuǎn)窯中，NOx的濃度主要取決于火焰的溫度、過(guò)?？諝庀禂?shù)及空氣中氮（N2）在火焰高溫區(qū)的停留時(shí)間。其次，也和火焰的形狀、長(zhǎng)度、火焰中氣流的速度、流態(tài)、二次風(fēng)的溫度、燃料的類(lèi)型及制備、燃料調(diào)節(jié)的均勻性、燃料與二次風(fēng)的混合情況、燒成帶的熱負(fù)荷等因素有關(guān)。上述諸因素之間的相互作用于影響是復(fù)雜的，但是這些因素實(shí)質(zhì)上都受燃燒器結(jié)構(gòu)的影響。使用大推力、一次空氣比例較小的多通道燃燒器，將一次風(fēng)量控制在5%-7%，可達(dá)到降低NOx的生成量約5-20%的效果。2、分級(jí)燃燒分級(jí)燃燒脫氮的基本原理是在煙室和分解爐之間建立還原燃燒區(qū)，將原分解爐用煤的一部分均布到該區(qū)域內(nèi)，使其缺氧燃燒以便產(chǎn)生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原成N2等無(wú)污染的惰性氣體。此外，煤粉在缺氧條件下燃燒也抑制了自身燃料型NOx產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的NOx減排。影響分級(jí)燃燒脫氮技術(shù)應(yīng)用及效果的主要因素包括：①嚴(yán)格控制原、燃料中的有害成分，生料中的Cl－<0.015%(最大0.02%)，K2O+Na2O<1%，硫堿比：0.6～1，燃料中的S<1.5%，以保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定；②相對(duì)無(wú)煙煤而言，煙煤的高揮發(fā)份能夠提供更多還原物質(zhì)，提高分級(jí)燃燒的脫氮效率；③窯尾煙室的氧含量越低（O2<0.8%），分級(jí)燃燒的脫氮效果越好。在窯尾氧含量高于3.5%時(shí)，分級(jí)燃燒難以取得明顯效果；④脫氮區(qū)空間需能夠滿足煤粉及還原性物質(zhì)還原NOx所需的停留時(shí)間。⑤需采用司料溫控和煤粉增速均布等技術(shù)，解決窯尾煙室及還原區(qū)內(nèi)煤灰貼壁運(yùn)行，造成煙室或還原區(qū)結(jié)皮堵塞，影響正常生產(chǎn)的問(wèn)題。針對(duì)新建水泥項(xiàng)目和已有水泥項(xiàng)目利用分級(jí)燃燒脫氮系統(tǒng)，可采用不同的技術(shù)方案。對(duì)于新建項(xiàng)目，可以在窯尾建立專(zhuān)門(mén)的脫氮還原區(qū)，采用煤粉均布和溫控技術(shù)，能夠有效的控制脫氮區(qū)的用煤和脫氮區(qū)的溫度；對(duì)于改造項(xiàng)目，脫氮還原區(qū)利用當(dāng)前空間建立，另外煤粉輸送系統(tǒng)也受到現(xiàn)場(chǎng)條件的限制。在空間允許的情況下，可以增加一套煤粉計(jì)量系統(tǒng)；而在空間條件不具備情況下，可通過(guò)增加專(zhuān)門(mén)的煤粉增速設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于新建項(xiàng)目分級(jí)燃燒工藝流程圖及主要設(shè)備:序號(hào)名稱(chēng)單位數(shù)量備注1羅茨風(fēng)機(jī)臺(tái)1送煤風(fēng)機(jī)2手動(dòng)閥門(mén)個(gè)1用于控制或截止脫氮用煤3煤粉秤臺(tái)1脫氮用煤計(jì)量4煤粉輸送管道套1包括無(wú)縫鋼管和陶瓷彎頭5煤粉倉(cāng)臺(tái)1用于脫氮用煤的儲(chǔ)存6脫氮噴煤嘴套1用于連接送風(fēng)管道與煙室窯尾系統(tǒng)氧含量的高低直接影響分級(jí)燃燒的效果的脫氮效果，一般窯尾氧含量應(yīng)控制在1%以下，這樣分級(jí)燃燒脫氮效率可達(dá)10—30%。3、煙氣脫硝技術(shù)目前，脫硝技術(shù)方法的研究主要是選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR），從兩種方法的脫硝效率、投資和運(yùn)行成本以及結(jié)合熟料生產(chǎn)線的煙氣特點(diǎn)，水泥熟料線主要應(yīng)用的是選擇性非催化還原法（SNCR）。重點(diǎn)介紹選擇性非催化還原法（SNCR）選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術(shù)是把含有NHx基的還原劑(如氨氣、氨水或者尿素等)噴入分解爐溫度為850℃～970℃的區(qū)域，在該溫度區(qū)域的停留時(shí)間為1～2s，該還原劑迅速熱分解成NH3和其它副產(chǎn)物，隨后NH3與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR反應(yīng)而生成N2（1）SNCR系統(tǒng)組成SNCR脫硝系統(tǒng)由如下四個(gè)子系統(tǒng)組成：①還原劑的接收與儲(chǔ)存系統(tǒng)主要設(shè)備有：氨水溶液儲(chǔ)罐、氨水溶液泵、卸料泵等；還原劑儲(chǔ)罐、儲(chǔ)罐注入模塊、還原劑輸送模塊②稀釋水的輸送系統(tǒng)主要設(shè)備有：系統(tǒng)水箱、稀釋水泵、靜態(tài)混合器等；③爐前噴射系統(tǒng)主要設(shè)備有：噴射器、噴射器模塊（包括閥門(mén)、調(diào)節(jié)閥、流量傳感器、壓力傳感器）等；混合分配模塊、水泥燒成系統(tǒng)噴射器④電氣及控制系統(tǒng)主要設(shè)備有：PLC控制柜、低壓配電裝置等控制管理模塊及顯示屏（2）SNCR系統(tǒng)工藝流程及與生產(chǎn)線接口位置SNCR系統(tǒng)煙氣脫硝過(guò)程由以下四個(gè)基本過(guò)程完成：①還原劑的接受和儲(chǔ)存；②還原劑的記錄輸出、與水混合稀釋?zhuān)虎墼诟G爐合適位置分入稀釋后的還原劑；④還原劑與煙氣混合進(jìn)行脫硝反應(yīng)。由于SNCR工藝中還原劑與煙氣進(jìn)行的脫硝反應(yīng)最佳溫度為850℃～970℃，因此SNCR脫硝系統(tǒng)與水泥熟料生產(chǎn)線的接口位置（即還原劑噴入點(diǎn)位置）應(yīng)在分解爐上部至C5SNCR系統(tǒng)工藝流程圖如下圖所示：（3）SNCR技術(shù)的主要特點(diǎn)：①在國(guó)外水泥熟料線上已有應(yīng)用實(shí)例，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工程量小，不需要改變現(xiàn)有燒成系統(tǒng)工藝和設(shè)備設(shè)置；②系統(tǒng)投資相對(duì)較小，由于不需要昂貴的催化劑和體積膨大的催化反應(yīng)塔，土建工程量小，項(xiàng)目造價(jià)和運(yùn)行成本低；③無(wú)需考慮增加系統(tǒng)額外附加阻力，占地面積小，只需較小的氨水儲(chǔ)存位置。（4）SNCR煙氣脫硝對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行、產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境的影響①對(duì)燒成系統(tǒng)的影響由于SNCR煙氣脫硝方案中氨水的噴入點(diǎn)在分解爐的上部，對(duì)分解爐內(nèi)的溫度會(huì)產(chǎn)生一定的影響，表現(xiàn)為分解爐的喂煤量上升。若以25%氨水直接噴入分解爐，水分蒸發(fā)并加熱需要增加標(biāo)準(zhǔn)耗煤150kg/h左右。另外，分解爐內(nèi)噴入氨水后也會(huì)發(fā)生一些副反應(yīng)生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4，可能腐蝕或堵塞管道。②對(duì)熟料質(zhì)量的影響NH3引入熟料生產(chǎn)線系統(tǒng)，NH3及其化合物熱穩(wěn)定性較低，對(duì)水泥熟料質(zhì)量影響不大。③對(duì)環(huán)境的影響SNCR煙氣脫硝技術(shù)可控制氨的逃逸量小于15mg/Nm3，則一條5000t/d的熟料生產(chǎn)線氨的逃逸量約為8kg/h，遠(yuǎn)小于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB14554-1993中規(guī)定的排煙氣高度大于60m時(shí)氨的排放量限制75kg/h的要求。（5）SNCR煙氣脫硝項(xiàng)目投資及運(yùn)行成本分析SNCR項(xiàng)目設(shè)備靜態(tài)投資約400萬(wàn)元。SNCR煙氣脫硝技術(shù)的運(yùn)行成本主要為氨水，市場(chǎng)上25%的工業(yè)使用氨水溶液的價(jià)格大概在700-1000元/噸，同一技術(shù)，煙氣的初始NOx濃度越高、需要的脫硝效率越高，則運(yùn)行消耗的氨水量越大。不同技術(shù)和設(shè)備所能達(dá)到的脫硝效率和運(yùn)行需要的氨水量差異較大，一條5000t/d的熟料生產(chǎn)線，配置SNCR脫硝裝置：按照水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見(jiàn)（工信部節(jié)[2010]582號(hào)）提出的“現(xiàn)有2000t/d以上生產(chǎn)線達(dá)到NOx排放濃度降低25%-30%的效果”，按脫氮效率30%計(jì)算，則需25%的氨水使用量0.5-0.8t/h，則噸熟料運(yùn)行成本（氨水）在1.5-2元。按照水泥準(zhǔn)入條件（工原[2010]第127號(hào)）要求“新建生產(chǎn)線須配置脫NOx效率不低于60%”，按脫氮效率60%計(jì)算，則需25%的氨水使用t/h.則噸熟料運(yùn)行成本（氨水）2-3.5元。二、水泥低碳生產(chǎn)技術(shù)低碳生產(chǎn)技術(shù)是水泥工業(yè)的發(fā)展方向，只有大力研發(fā)和應(yīng)用低碳生產(chǎn)技術(shù)，才能推進(jìn)水泥工業(yè)的節(jié)能減排，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和應(yīng)對(duì)氣候變化作出較大的貢獻(xiàn)。1、水泥生產(chǎn)的過(guò)程CO2減排水泥生產(chǎn)的過(guò)程CO2排放指的是能源消耗之外的生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的CO2排放，即主要是石灰質(zhì)原料中碳酸鹽礦物分解產(chǎn)生的CO2排放。采用低CO2含量的替代原料或生產(chǎn)低鈣水泥都可以減少相應(yīng)的過(guò)程CO2排放。電石渣是電石法生產(chǎn)乙炔產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。電石渣（干基）的主要成分是Ca(OH)2、達(dá)70%以上。采用電石渣完全替代石灰質(zhì)原料生產(chǎn)1噸水泥熟料，即可減少約550千克過(guò)程CO2排放。一些大宗工業(yè)廢棄物，包括鋼渣、粉煤灰、煤矸石等，含有一定量的氧化鈣，作為替代原料，也可以獲得一定量的過(guò)程CO2減排。2、水泥生產(chǎn)的能耗CO2減排水泥生產(chǎn)燃料和電力的消耗會(huì)產(chǎn)生CO2排放，提高水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)水平及能源利用效率，就可以顯著地減少能耗CO2排放。降低水泥熟料形成溫度、加速水泥