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1、 1 水泥工厂节能设计规范水泥工厂节能设计规范条 文 说 明 1 总则1.0.1 本条为制定本规范的目的。“节约能源资源，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的路子，是坚持和落实科学发展观的必然要求，也是关系我国经济社会可持续发展全局的重大问题” (引自中共中央政治局 2005 年 6 月 27 日第二十三次集体学习会议上中共中央总书记胡锦涛同志的讲话) 。节能是国家发展经济的一项长远战略方针。能源是国民经济发展的物质基础，从长期供需预测看，供需矛盾十分突出，从消耗能源产生“温室效应”导致全球气候变暖的现实，我国更面临环境问题的新挑战。建材工业是我国仅次于
2、加工制造业的第二大工业板块，而水泥工业在建材工业中占有 70%的比重。据统计，2004 年全国能源消费总量 19.7 亿 t 标煤，其中水泥生产消耗能源约 1.4 亿 t 标煤（2004 年水泥总产量 9.7 亿 t） ，约占 7.1%，水泥工业是名副其实的耗能大户。因此，作为固定资产投资工程项目的设计和建设，根据现行中华人民共和国节约能源法 ，水泥工厂设计采取技术上可行、经济上合理以及符合环境要求的措施，减少生产各个环节中的损失和浪费，促进水泥工业能源的合理和有效利用，对我国经济发展和环境保护具有深远的战略意义。根据建设部 “关于印发2005 年工程建设标准规范制订、修订计划（第二批） 的通
3、知” （建标函（2005）124 号）文件精神，中国水泥协会、国家建材局标准定额中心站、天津水泥工业设计研究院成立水泥工厂节能设计规范编写小组，并会同建材工业规划研究院、南京水泥工业设计研究院、成都建材工业设计研究院等单位完成了本标准的编制工作。1.0.2 本条为规范的适用范围1.0.3 本规范及条文说明中所称水泥工厂均指新型干法水泥生产线工厂（下同、不再赘述）,故其规模执行修订后的水泥工厂设计规范 。1.0.4 节能降耗的主要措施首先是调整产业结构，除特殊条件外，必须以新型干法水泥生产技术代替其它水泥生产方法。按照国家支持发展大型新型干法水泥项目的水泥产业政策，到 2010 年新型干法水泥比
4、重提高到 70%，对落后产能比重较大的地区，鼓励上大压小，扶优汰劣。中部地区应依托大型企业扩建日产 4000 吨以上生产线，尽快形成合理的经济规模；西部地区新型干法水泥发展薄弱，应重点支持，要以减少运输压力和满足本地区需求为原则，发展建设日产 2000 吨以上 2 的新型干法水泥，加快淘汰落后，促进西部地区水泥工业结构升级。严禁立窑等落后生产工艺新建、扩建和单纯以扩大产能为目的技术改造项目。淘汰落后生产能力，改善环境质量，缓解能源、资源压力。作为水泥行业的专业设计院，应在国家产业结构调整政策方面为国家把好前期设计关。1.0.5 水泥工厂设计还必须遵守相关行业节能标准。以下标准和规范等文件所含条
5、文，在本规范中被引用即构成本规范的条文，与本规范同效。当下述标准和规范被修改时，应使用其最新版本。中华人民共和国节约能源法 （1997 年 11 月 1 日起施行）公共建筑节能设计标准 GB501892005机械行业节能技术规范 JBJ142004工业企业照明设计标准 GB500341992工业企业采光设计标准 GB500331991采暖通风与空气调节设计规范 GBJ191987铁路工程设计节能技术规定 TBJ161986水运工程设计节能技术规定 JTJ2021986（试行）1.0.6 能源节约和综合利用能源，必须在设计前期工作与厂址选择、工艺流程的方案统一考虑。同时，在可行性研究和初步设计时
6、，按照国家“关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇（章）”编制及评估的规定”（国家计委、国家经贸委、建设部计交能号）的要求，对节约和合理利用能源要有专门论述的内容。1.0.7 本条规定是从设计上为达到国家标准水泥能耗等级定额的先进等级打好基础，为水泥工厂的生产管理，做好节能降耗工作创造条件，应在设备选择和工艺系统上采取有效措施。严禁选用国家公布的淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录中的淘汰产品和工商投资领域制止重复建设目录中明令淘汰的技术工艺和设备。2 热能消耗及合理利用本章热能消耗及合理利用适用于新型干法水泥生产线。在我国现有水泥生产企业中，湿法生产线所占比例很小，只有在某些特殊条件下
7、（如利用高水分工业废渣或湖底、河道污泥等生产水泥时） ，才有可能兴建个别湿法生产线。湿法生产线的热耗为新型干法生产线的 2.0 倍左右，因而不是水泥工业发展方向。在水泥工厂设计中，热能的合理利用主要体现在合理的燃料燃烧、提高整个工艺过程的热效率、余热的回收利用、尽量防止散热损失及替代燃料的利用等方面。本章以上述内容为重点，作出热能合理利用的规定。 3 2.1 燃料与替代燃料2.1.12.1.3 预分解窑水泥生产线对燃煤质量有一定要求，以便在节约能源的同时，保证水泥生产的优质、高产和低耗。2.1.42.1.8 为了实现水泥产业可持续发展，必须充分发挥水泥产业特有的环保功能，实施原、燃料的战略转移
8、，建设“环境材料型”生态产业。水泥回转窑在充分发挥传统焚烧炉的优点同时，有机地将自身高温、循环等优势发挥出来。既能充分利用废物中的有机组分的热值实现节能，又能完全利用废物中的无机组分作为原料生产水泥熟料；既能使废弃物中的有毒有害有机物在水泥回转窑的高温环境中完全焚毁，又能使废物中的有毒有害重金属固定到熟料中。可以作为固体类替代燃料的主要有废纸、造纸废弃物、石油焦、石墨灰、木炭、塑料废弃物、橡胶废弃物、旧轮胎、储物箱、灰化土、非放射性斑脱土、废木材、秸杆、农业废弃物、家庭废物、次品燃料、纤维、含油土壤、下水道淤泥、动物脂肪、骨粉等，这些工业废物通过一定的预处理流程均可以作为固态替代燃料使用；而液
9、态的焦油、酸性淤泥、废油、石化废弃物、油漆厂废弃物（油漆类） 、化学废弃物、溶剂废弃物、稀释废弃物、蜡状悬浊液、沥青浆、油泥等通过固液分离后可以作为优质的液态替代燃料使用。作为替代燃料使用的废弃物，通常加工成为易于泵送的液体或者粉末，这样可以充分利用水泥行业现有的燃料输送系统，通过简单的改造或者增加少量的设备即可确保其作为燃料使用。在水泥熟料的生产过程中，通常需要控制原燃料中的 K2O、Na2O、SO3、Cl等有害组分的含量，而且这些有害组分是干扰新型干法水泥生产线系统正常运行的重要因素。通常水泥行业比较常用的控制指标为：在干基生料中，K2O+Na2O 含量1.00%，硫碱比（S/R）在 0.
10、601.00 之间，Cl含量0.030%0.040%。结合原有原料的有害组分特点，在常规生料固有的硫、氯、碱成分条件下，必须对所处置的废弃物中上述干扰组分严格进行限量控制。在利用废弃物过程中应符合的主要相关标准：生活垃圾焚烧污染控制标准 （GB 18485-2001）危险废物焚烧污染控制标准 （GB18484-2001）危险废物贮存污染控制标准 （GB18597-2001）危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范（HJ/T 176-2005）医疗废物集中焚烧处置工程技术规范（HJ/T 177-2005） 医疗废物集中处置技术规范（试行）（环发2003206 号）大气污染物综合排放标准 （GB162
11、9796） ； 4 工业炉窑大气污染物排放标准 （GB907896） 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准 （GB 18599-2001） 工业企业厂界噪声标准 （GB1234890） ； 污水综合排放标准 （GB897896）2.2 熟料煅烧系统2.2.12.2.2 熟料烧成系统能效指标主要针对新建带预热预分解系统的新型干法水泥生产线，其指标值为年运行平均指标值。达到能效指标所采用的技术措施应是现有技术水平下能实现的先进可靠的技术手段。2.2.3 为了实现能效指标要求，熟料煅烧系统需采取如下措施：1. 熟料烧成系统窑尾预热器应采用 5 级高效低阻旋风预热器，在原料水分允许的条件下也可采用
12、 6 级预热器系统。合理配置各级旋风筒的分离效率，减少系统阻力。根据煤质情况采用结构合理、性能优良的分解炉。2. 采用高效篦式冷却机，尽可能提高冷却机的热效率，提高二、三次风温。3. 窑头应尽可能采用多通道高效煤粉燃烧器，提高燃烧空气的温度和冷却机的热效率。4. 为了降低辐射热损失，窑系统应采用优质耐火材料和隔热材料，使预分解窑系统的散热损失降至 313 kJ/kg（熟料） 75 kcal/kg（熟料） 以下。5. 提高窑系统的生产稳定性是保证预分解窑持续优质稳产、长期安全运转和降低热耗的重要条件。为此，应采取下列技术措施：（1） 原料应经过适当均化，以求质量稳定，入窑生料 CaCO3标准偏差
13、一般应小于0.25%。（2） 采用能稳定喂料量的喂料和喂煤系统，配置精确的自动调节计量设备，节约能耗。（3） 对预热分解系统，应采取必要的防堵措施。（4） 采用质优、可靠的辅助设备、耐热材料以及牢靠的衬砌方法，为尽量减少设备事故创造条件。（5） 设置必要的自动调节和仪表控制系统，以稳定煅烧工艺过程和产品质量。（6）为了提高传热效率，减少窑系统漏风，预热器部分应采用结构简单灵活、维修方便、锁风性能好的锁风装置和有效的撒料装置。除排灰阀与膨胀节的管道接头外，其余各部分均应采用焊接以减少漏风，降低废气热损失。 5 2.3 物料的烘干2.3.1 在干法生产中，当硅铝质原料水分较高，先采取自然干燥的方法
14、降低物料的初始水分，如晾晒、晴天堆存于堆棚中，避开雨、雪天开采等，是节能的有效方法之一。2.3.3 当无法利用废气余热、需单独设置热风炉时，配置的热风炉优先采用沸腾炉。水泥厂采用的热风炉主要有层燃炉、煤粉炉和沸腾炉三种炉型。层燃炉的热效率低、劳动强度大、污染大，对煤的质量要求高，不能长期压火，使用寿命短。煤粉炉的热效率较高，但对煤质及燃煤粒度有较高的要求，煤粉制备过程中的电耗高、煤磨磨损大、设备维修费用高，污染较严重。高温烟气沸腾炉的特点是对燃料的适应性好，可燃用各种劣质燃料；出口烟气温度可大于850，燃料的制备过程简单；供热稳定、负荷调节范围广，可控性好；具有环保和节能优势。2.3.4 采用
15、回转式烘干机时的要求说明如下：1 转筒式烘干机有逆流式和顺流式两种，顺流式的因烘干物料和废气温度较低，所以节能。同时，采用新型高效扬料板，增大了物料与热气流的接触面积，强化物料的传热和传质；提高入烘干机的烟气温度,强化供热、加快传热速度，从而提高产量、保证质量、节约热能。2 烘干机的漏风会破坏系统的热气均流状况，改变气流压差的走势分布，降低烟气的流速；漏入的冷空气会导致烘干机内传热介质温度降低、传热速度减缓、传热效率降低；漏风还增加引风机和收尘器的负荷，直接导致烘干机产量降低、能耗增大。3 实施筒体保温后，由于散热减少，内壁温度升高，热气降温减缓，与物料的温差扩大，从而加快了传热速度，提高了传
16、热效率。因此，筒体保温不仅能减少散热损失，而且对提高烘干机的产量和烘干效果也有重要的作用。2.4 工艺设备选型2.4.1 本条规定必须采用带窑外分解的新型干法生产工艺，或者其它更先进的、节能降耗的工艺技术和装备。本条还规定新型干法水泥工厂烧成系统降低热耗应采取的措施。1 回转窑采用多通道燃煤装置，在国内外已经广泛使用。它具有加速燃料燃烧，使火焰更符合要求，并便于控制，又能适应各种不同的燃料。这种多通道燃烧器可使一次风量降到 10%以下，相应提高了二次风温，增加了热效率。2 选用高效冷却机，提高热效率，是烧成系统节能降耗的重要部分。3 减少漏风可以减少热损失，提高热效率，降低单位热耗。目前，国内回转窑密封装置不断改进，提高了密封性，若操作管理加强之后可以使漏风系数降到 0.16 以下。4 预热器一般为五级，即由五个旋风筒热交换单元组成。目前，为了进一步降低出预热器废气温度
