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1、第第二二代代节节能能环环保保新新型型干干法法水水泥泥生生产产技技术术与与装装备备 实施方案 目目 录录 概概 述述.I 1 先进可靠的节能环保的工艺生产及控制技术与装备先进可靠的节能环保的工艺生产及控制技术与装备.1 1.1 原料的前置处理 1 1.1.1 水泥原料性能及对能效的影响 .1 1.1.2 优化原料配料的基本条件 .1 1.1.3 影响因素及技术措施 .3 1.2 节能环保的粉磨技术与装备 4 1.2.1 粉磨装备技术的进步 .4 1.2.2 原料粉磨问题 6 1.2.3 燃料制备问题 9 1.2.4 水泥粉磨问题 9 1.2.5 配制水泥问题 15 1.3 节能环保的熟料煅烧技术
2、与装备 16 1.3.1 国内外烧成系统技术与装备现状 .17 1.3.2 第二代烧成系统技术方案 .35 1.3.3 小结 .46 1.4 生产线的设计优化及新技术.47 1.4.1 工艺设计优化及新技术 .47 1.4.2 电气及自动化优化及新技术 52 1.4.3 土建设计优化及新技术 59 1.4.4 总图、矿山、公用工程设计优化及新技术 60 2 环保技术与装备环保技术与装备.70 2.1 水泥窑协同处置废弃物技术 70 2.1.1 水泥窑协同处置废弃物的基本原则 .70 2.1.2 水泥窑协同处置废弃物的主要特点 .71 2.1.3 废弃物处理种类 .71 2.1.4 水泥窑协同处
3、置污泥技术 .72 2.1.5 一般工业废弃物及危险废弃物的预处理技术 .75 2.1.6 重要污染物的监测 .75 2.1.7 利用水泥窑协同处置废弃物的职业健康与安全 .76 2.2 低品位原、燃料的利用技术 76 2.3 环境治理 77 2.3.1 粉尘治理 .78 2.3.2 噪音治理 .80 2.3.3 大气污染物排放治理（包括 NOx、SOx 等）.82 3 推荐的示范线推荐的示范线.89 概概 述述 水泥行业是我国经济建设的重要基础材料产业，也是主要的能源、资源消 耗和污染物排放行业之一。2009 年全国水泥总产量 16.5 亿吨，能源消耗总量约 占全国能源消耗总量的 5%，颗粒
4、物排放量约占工业排放总量的 30%左右。 2010 年全国水泥总产量更是达到创纪录的 18.68 亿吨，占全世界水泥总产量的 55%左右。进一步推进节能减排、发展低碳经济、循环经济已成为我国水泥工 业当前的重要课题。国家“十二五”规划纲要明确提出“积极应对全球气候变 化” ， “大幅度降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度，有效控制温室气体排 放” ， “加强资源节约和管理” ， “大力推进节能降耗” ， “大力发展循环经 济” ， “按照减量化、再利用、资源化的原则，减量化优先，以提高资源产出 效率为目标，推进生产、流通、消费各环节循环经济发展，加快构建覆盖全社 会的资源循环利用体系” ， “
5、加大环境保护力度” ， “强化污染物减排和治理” ， “推进火电、钢铁、有色、化工、建材等行业二氧化硫和氮氧化物治理，强 化脱硫脱硝设施稳定运行” ， “深化颗粒物污染防治” 。 应对气候、环境变化和能源资源安全已经成为全球共同关注的问题，发达 国家纷纷把发展低碳经济和新能源等新兴战略性产业作为推动经济增长的新的 突破口，未来低碳经济很可能是国家竞争力的重要体现，这也赋予了水泥行业 新的历史性发展机遇。 就我国水泥工业而言，发展低碳经济必须进一步贯彻落实科学发展观，坚 持资源开发与节约并重，大力推进节能减排，实现经济增长的根本性转变，促 使水泥行业成为与经济、社会、环境协调发展的资源节约型和生
6、态友好型产业。 可以通过水泥工业结构调整，采用新型节能技术及装备来降低能源消耗，减少 影响环境的废弃物排放（包括 CO2、SO2、NOx 等） 。 天津水泥工业设计研究院有限公司（以下简称“天津院有限公司” ）几十年 来一直站在水泥工业改革开放和自主创新发展的前沿，引领着中国水泥工业技 术进步，创造了中国新型干法水泥技术发展的许多第一。通过多年的技术研发 及大量的工程实践，天津院有限公司长期致力于水泥工业节能减排技术与装备 的研发工作，先后在大量的水泥生产线上开发应用大量的节能降耗的技术与装 i 备。在现有新型干法生产技术的不断优化提升的基础上，提出了集成生产可靠、 技术先进的技术装备于一线的
7、开发设计思路，目的是最大化地实现水泥生产的 节能减排和低碳环保。 天津院有限公司在长期的研发过程中，不断跟踪同行的技术装备的研发进 展，对国内相关生产线的实际运行状况也做了长期的跟踪测试调查，对目前国 内主体新型干法生产线的主要技术指标也做了统计分析，国内部分大型有代表 性的水泥制造企业的典型生产线的主要技术统计情况见表 1。 表表 1 国内部分大型有代表性的水泥制造企业的典型生产线的主要技术统计情况国内部分大型有代表性的水泥制造企业的典型生产线的主要技术统计情况 序 号 生产线名称投产日期 生产 规模 t/d 实际 产量 t/d 回转窑 规格 m 熟料烧成 热耗 kcal/kg熟料 熟料烧成
8、 电耗 kWh/ kg熟 料 熟料综合电 耗 kWh/ kg熟料 1江西亚东二线2003 年 9 月420050004.85274525.756.74 2荻港海螺一线2000 年 10 月250028214.06075628.88a60.90 3池州海螺一线2002 年 7 月500055464.872737.07-56.38 4枞阳海螺四线2004 年 6 月10000106006.096746.6224.5658.15 5亚泰明城一线2003 年 6 月500057534.872724.8624.55- 6华润南宁一线2007 年 12 月500057434.872741.4423.616
9、6.24 7江苏京阳一线1997 年 12 月500067485.261738.9525- 8华盛天涯一线2005 年 6 月500054514.872748.3324.4663.93 9豫龙同力一线2005 年 8 月500053094.872738.92-67.03 10珠江水泥厂一线1989 年 2 月400048004.7575760- 11冀东滦县一线2003 年 11 月500053464.872798.20- 12冀东水泥厂一线1985 年 1 月400048964.774789.47- 13河北燕赵2009 年 4 月550062105.0606952150.7 结合目前国内相
10、关产业政策和水泥工业发展方向，在设定的生产条件下确 定相应的开发目标，具体如下： （1）设定的生产条件 生产线海拔高度：600 m； 生产的水泥品种：普通硅酸盐水泥； 原料易磨性：中等； 生料易烧性：中等； 煤质：Qnet,ad4500 kcal/kg。 （2）本项目的开发目标 烧成系统熟料产量：设计 5500 t/d； 熟料烧成热耗： 680 kcal/kg 熟料； 熟料电耗：52 kWh/ t熟料； 水泥电耗：82 kWh/ t 水泥； NOx 排放：400 mg/Nm3（NO210%O2）。 通过对国内外新型干法生产线技术及装备的调研情况，结合天津院有限公 司长期实践的结果，提出第二代低
11、碳经济型的新型干法水泥生产线的具体实施 方案，现具体报告如下。 0 1 先进可靠的节能环保的工艺生产及控制技术与装备先进可靠的节能环保的工艺生产及控制技术与装备 1.1 原料的前置处理 水泥原料矿山开采、均化技术决定了资源综合利用程度，原料配料品种及 其品质直接影响到水泥生产的能耗，要提高资源综合利用率，降低水泥生产的 能耗、提高能效水平，应首先从矿山和优化配料抓起。 1.1.1 水泥原料性能及对能效的影响 我国水泥原料分布广泛，且赋存年代、形态差异很大，因此其加工性能相 差悬殊。根据天津院有限公司多年测试，国内主要水泥原料的工艺加工性能情 况见表 1-1。 表表 1-1 国内主要水泥原料的工
12、艺加工性能国内主要水泥原料的工艺加工性能 Ai（g）Wi（kWh/t）HGI 名称 波动范围平均值波动范围平均值波动范围平均值 样本数 （N） 石灰石0.00060.23080.02185.917.510.6686 大理岩0.00000.11670.02305.911.38.924 砂岩0.00521.19180.36934.229.516.3 烟煤3117775270 无烟煤3314973106 注：Ai 为金属磨蚀性指数，Wi 为粉磨功指数，HGI 为哈氏指数。 上表结果表明，石灰石的 Ai 值变化范围为 0.00060.2308g，其数值大小 对锤式破碎机锤头磨损影响很大。同一型号、材质
13、的锤式破碎机，一付锤头破 碎石灰石量可相差近 10 倍。 一般而言，石灰石的 Ai 值大，Wi 值也大，但有些石灰石的 Wi 值较大， 但 Ai 值并不大，这时如采用球磨机粉磨生料，能效就较差。 由于不同生料的原料品种不一，配料比例差异，因此生料的易烧性也有所 不同。一般规律是，石灰石和硅质（硅铝质）原料易磨性相差不大（或易或难） 时，生料的易烧性较好；如石灰石易磨性好而硅质原料很难磨时，生料的易烧 性较差。 1.1.2 优化原料配料的基本条件 1 （1）必须重视和做好原料资源地质工作 只有地质勘探部门对石灰石等主要资源进行必要的地质工作，才能取得足 够深度的地质工作资料，才能将石灰石资源等地
14、质体由地表到深部的结构、构 造和赋存状态搞清，才能对各层位的物理化学性能加以了解。只有系统地掌握 了矿体矿石及围岩、夹层的产状、化学成分、物理性能、空间状态及分布规律， 才能为石灰石等资源的优化选择和搭配利用提供基本保证。因此优化原料配料 的最基本条件是首先必须重视和做好原料资源地质工作。 （2）必须进行必要的原料工业性能试验 当有足够深度的野外资源地质工作结束时，应由地质勘探部门采取有代表 性的试样，并委托设计部门进行原料工业性能试验。通过试验研究，可基本掌 握原料资源的工艺加工性能，这些性能主要包括原料的易磨性、磨蚀性和生料 的易磨性、易烧性，如采用辊式磨，还要进行辊式磨试验。在工程设计中
15、，应 优先选择那些距厂址较近、物化性能优异且工艺加工性能良好的原料配料，从 而提高企业的能效。 天津院有限公司曾对数百家水泥企业进行了原料工艺性能试验，大致的规 律是：实验室所做原料的磨蚀性、易磨性及其生料易磨性试验结果，与实际生 产相关对应性较强；生料易烧性的一般规律是，实验室易烧性好的生料在实际 生产中也易烧（窑的产量较高，f-CaO 含量较低） ，但少数工厂生料易烧性试验 结果与实际生产对应性较差，即实验室生料难烧但在实际生产中并不难烧，原 因可能与操作水平、设备性能及运行状态等有关。 （3）充分综合利用石灰石资源 与国外先进国家相比，目前我国石灰石矿山开采是“粗放型”的，即对资源 地质
16、工作重视程度不足，矿山开采中对生产勘探重视不够，重视产量而轻视矿 产资源搭配综合利用，对石灰岩矿体的围岩、夹层和覆盖物不加以研究就剥离 剔除、堆放，造成某些基本符合水泥生产硅铝质原料条件者被抛弃浪费。 针对目前我国石灰岩矿山开采现状，要实现矿产资源的合理及综合利用这 一目标，需从地质勘探到矿山设计再到后续生产的整个系统工程进行工作，其 中矿山设计这一环节工作起到了一个规划并引导的重要作用。 目前我国大型水泥矿山普遍采用钻机钻孔、挖掘机铲装、汽车装运、矿山 台段式下降的开采方式，随着国家加强对矿山资源有偿使用的监管，矿山资源 2 的搭配和综合利用，既可降低采矿成本、减少资源浪费，也有利于矿山的环境 保护，已经成为各个水泥企业节能降耗的关键之一。 对矿山资源综合利用而言，如何在开采环节中在满足进厂石灰石指标控制 要求前提下，解决好矿岩的合理搭配，并保持进厂矿石品位的稳定与均衡，至 关重要。 传统的矿山设计方法是定性设计，因为无法靠手工计算来精确
