第一篇：水泥工業(yè)用耐火材料技術(shù)

1我國新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的問世與發(fā)展，為水泥生產(chǎn)線大幅度提高產(chǎn)量和降低能耗提供了技術(shù)保障。1970年，我國就開始了對新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的研究，幾乎與德國和日本在同一個時期起步。在研究、引進、消化國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國先后建成了一批700～4000ffd不同規(guī)模的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)線，為新型干法水泥工藝技術(shù)和裝備的國產(chǎn)化奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀年代中期，我國天津、南京、成都、合肥四大水泥工業(yè)設(shè)計院對新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)展開了“優(yōu)化設(shè)計、低投資、國產(chǎn)化”工作。1993年，吉林雙陽水泥廠2000ffd水泥熟料生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，投產(chǎn)后很快實現(xiàn)達標達產(chǎn)，標志著我國自主開發(fā)的預分解窯技術(shù)已經(jīng)成熟。20世紀初，技術(shù)水平更高的5000ffd熟料生產(chǎn)線又開發(fā)成功，掀起了我國新型干法水泥生產(chǎn)線的建設(shè)新高潮，新建生產(chǎn)線一般都能在很短的調(diào)試期后達標、達產(chǎn)。到目前為止，我國已實現(xiàn)了4000～6000t／d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線成套裝備基本自給，規(guī)模生產(chǎn)線的裝備國產(chǎn)化率達到90％，裝備的性能也達到了國際先進水平。其中海螺建成的4條日產(chǎn)萬噸生產(chǎn)線已經(jīng)成功投產(chǎn)運行多年。2008年末，我國已經(jīng)建成投產(chǎn)的新型干法窯934條，熟料產(chǎn)能達7．8億噸，新型干法水泥占到了總產(chǎn)量的62％。2008年已經(jīng)開工建設(shè)但尚未投產(chǎn)的還有近100條生產(chǎn)線，到2009年末預計新型干法窯的熟料產(chǎn)能接近9億噸。2000～2500L／d和4000～5000t／'d預分解窯目前是我國新型干法水泥生產(chǎn)線的主流窯型。2008年我國2000～2500∥d生產(chǎn)線323條，生產(chǎn)能力占總產(chǎn)能的31．61％；4000～5000L／d生產(chǎn)線221條，生產(chǎn)能力占總產(chǎn)能的43．5％；6000～6500ffd生產(chǎn)線14條，生產(chǎn)能力占總產(chǎn)能的3．49％；7200L／d以上生產(chǎn)線6條，生產(chǎn)能力占總產(chǎn)能的2．26％；·1·

Null 700～1800t／d的小型新型干法生產(chǎn)線345條，生產(chǎn)能力占總產(chǎn)能的近16％。1．1新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)代表著當今世界水泥生產(chǎn)的潮流，其生產(chǎn)能力已達到世界水泥生產(chǎn)能力的60％以上。20世紀80～90年代中期，我國引進一批3000t／d、4000t／d生產(chǎn)線，與此同時，進行國產(chǎn)化4000t／d生產(chǎn)線裝備的開發(fā)。冀東二線國產(chǎn)化4000t／d生產(chǎn)線的成功運用，不但降低了工程投資，而且為更大規(guī)模的國產(chǎn)大型化裝備的開發(fā)積累了經(jīng)驗。20世紀90年代以來，一些大型化生產(chǎn)線相繼在國內(nèi)建成投產(chǎn)。如山東大宇7200t／d熟料生產(chǎn)線及華新5000t／d、京陽5500t／d生產(chǎn)線。這些生產(chǎn)線以其生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量好、運行成本低，在國際、國內(nèi)的產(chǎn)品市場占有了一定的份額，并顯示出強勁的市場競爭力。這些生產(chǎn)線的投產(chǎn)和穩(wěn)定運行，標志著我國水泥裝備現(xiàn)代化、大型化技術(shù)已成熟。1．1．1原料均化技術(shù)新型干法水泥生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量得以保證的關(guān)鍵是原料均?1．1．1原料均化技術(shù)新型干法水泥生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量得以保證的關(guān)鍵是原料均化技術(shù)的應(yīng)用。已投入應(yīng)用的技術(shù)裝備如下：(1)礦山設(shè)計采用礦化模型系統(tǒng)(CQMS)。以此制定的搭配開采方案保證了所開采的礦石中的主要成分的穩(wěn)定性，同時也為低品位礦石的有效利用創(chuàng)造了條件。(2)原料預均化技術(shù)已在我國得到廣泛應(yīng)用，其工藝與設(shè)備13益發(fā)展和完善；預均化效果不斷提高；堆、取料各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了自動控制；減小了原料的短期和長期波動；堆場占地面積逐漸減小；節(jié)約了大量天然資源和能源等。開發(fā)出的圓形、長形原料預均化堆場，可根據(jù)建設(shè)條件靈活運用，設(shè)置具有良好均化效果的原燃料預均化堆場。國內(nèi)已具備提供滿足不同生產(chǎn)規(guī)模的預均化堆場技術(shù)裝備的條件(圓形堆場直徑可達1lOm；矩形堆場跨度．2．

Null 達50m，可滿足2000～10000t／d級規(guī)模生產(chǎn)線的需要)。(3)配置計量精確的塊狀和粉狀物料計量裝置，并通過質(zhì)量控制系統(tǒng)及時調(diào)整各種原料的喂料比例，確保出磨生料和水泥的合格率。(4)生料均化技術(shù)由間歇式空氣攪拌庫逐步發(fā)展到投資省、操作簡單、電耗低的連續(xù)式均化庫。采用高均化效果、低耗電和高卸空率的生料均化庫(H值達8以上，電耗約0．25kW-h／t，卸空率大于98％)，確保人窯生料的合格率。1．1．2預分解窯節(jié)能煅燒工藝和技術(shù)裝備(1)成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型高效、低阻、低NO。的預分解系統(tǒng)，主要技術(shù)指標達到國際先進水平，全面提升了中國新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)的國產(chǎn)化、大型化技術(shù)水平。通過系統(tǒng)實驗研究，開發(fā)了系統(tǒng)壓損在4000～4800Pa的高效、低壓損的五級旋風預熱器系統(tǒng)。目前已投人生產(chǎn)運行的有2000t／d、2500t／d的單系列和2500t／d、3200t／d、5000t／d的雙系列。同時，預熱器內(nèi)筒、鎖風閥、耐火襯料等的改進確保了熟料煅燒系統(tǒng)的可靠性和熱耗的降低。(2)通過對各種燃煤(包括無煙煤、低熱值煤和含高硫煤等)的燃燒特性及在窯爐工況條件下的燃燒機理研究和工業(yè)實驗，開發(fā)出實用可靠的適合于燃料特性的煅燒技術(shù)和裝備，為資源的綜合利用和降低運行成本創(chuàng)造了條件。該項技術(shù)目前已得到推廣。(3)為滿足不同規(guī)模生產(chǎn)線建設(shè)的需要，開發(fā)設(shè)計了回轉(zhuǎn)窯系列產(chǎn)品，包括二支承和三支承的回轉(zhuǎn)窯，其中三支承窯的最大規(guī)格為4,5．0mX74m，可滿足5000～6000t／d規(guī)模生產(chǎn)線的需要。(4)在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，中國已自行開發(fā)出了第三代控制流篦式冷卻機。采用空氣梁供風、高阻力篦床、入料均勻分配、厚料層、脈沖分風及合理的配風等新技術(shù)，已廣泛地用在13產(chǎn)700～5000t／d熟料生產(chǎn)線上。解決了厚層篦式冷卻機冷風不易均勻透過料層的技術(shù)難點，冷風和高溫熟料進行激烈的換·2·

Null 熱：一方面有利于熟料快速冷卻；另一方面提高了二次、三次風溫度，篦式冷卻機的熱效率已提高至74％以上，且運轉(zhuǎn)率大幅度提高。開發(fā)并推廣了第三代TC系列空氣梁熟料篦式冷卻機。該技術(shù)使熟料冷卻風量下降至1．6～1．8m3／kg熟料，熱回收效率提高到74％以上，設(shè)備可靠性確保了燒成系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率在90％以上。(5)開發(fā)了可適應(yīng)不同性能材料(包括無煙煤)燃燒的燃燒器系列，一次風量降至10％以下，具有對燃料適應(yīng)能力強、調(diào)節(jié)靈活、有利于保護窯皮及延長襯料使用周期等顯著優(yōu)點。燃燒器的發(fā)展趨勢是緊跟當今世界工業(yè)發(fā)展的兩大主題——節(jié)能和環(huán)保，主要體現(xiàn)在：一次風量小，可燒劣質(zhì)燃料，耐磨損、耐變形，低NO。排放。國內(nèi)已開發(fā)應(yīng)用了三風道、四風道的多通道煤粉燃燒器，以及燃燒兩種以上燃料的五風道的多通道燃燒器。(6)不帶補燃爐的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)已取得突破，并已在多家水泥廠應(yīng)用。水泥窯純低溫余熱發(fā)電，完全利用水泥熟料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣余熱作為熱源，整個熱力系統(tǒng)不燃燒任何一次能源，可有效地減少水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗，具有顯著的節(jié)能效果。同時，廢氣通過余熱鍋爐降低了排放的溫度，還可有效地減輕水泥生產(chǎn)對環(huán)境的熱污染，具有顯著的環(huán)保效果。1．1．3節(jié)能粉碎粉磨技術(shù)與裝備(1)粉碎技術(shù)與裝備。原料的單段破碎工藝具有破碎比大、物料不易堵塞、維修方便、電耗低、工藝流程簡單等優(yōu)點。經(jīng)過多年的努力，目前已開發(fā)出臺時產(chǎn)量從80～1800t／d的不同形式的石灰石單段破碎機，并已投入運行。適合于黏性物料破碎的齒輥式破碎機的最大產(chǎn)量已達350～400t／d；破碎高磨蝕性和難破碎性物料的破碎工藝和技術(shù)裝備也已成熟，可滿足工程建設(shè)需要。(2)原料烘干粉磨系統(tǒng)。根據(jù)原料的易磨性、磨蝕性和烘干的不同要求，分別開發(fā)了管磨、輥磨系統(tǒng)。1)帶組合式高效選粉機的鋼球墨系統(tǒng)(管磨系統(tǒng))對原料的易磨性和磨蝕性的適應(yīng)性較廣，運行可靠。新近開發(fā)的TLS型組·d．

Null 合式高效選粉機因其分離效率高、產(chǎn)品細度調(diào)節(jié)靈活、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢，使系統(tǒng)產(chǎn)量提高，電耗降低，同時簡化了流程，降低了基建投資。新近開發(fā)的管磨機采用了雙滑履支撐，配用了先進的邊緣滑動裝置。其規(guī)格已能滿足3000t／d和5000t／d級生產(chǎn)線的要求。2)輥式磨系統(tǒng)。在原料適合的前提下，與管磨機相比，輥式磨具有流程簡單、節(jié)電和烘干能力強等優(yōu)點。近年來，隨著材料工業(yè)和機械加工工業(yè)的發(fā)展，科研設(shè)計和裝備制造單位在消化吸收國際先進技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出國產(chǎn)化的新一代輥式磨(改善磨輥結(jié)構(gòu)，加快磨盤轉(zhuǎn)速，采用先進可靠的液壓裝置，提高磨輥壓力，配置高效選粉機，采用外循環(huán)設(shè)計)，使磨機的可靠性和易損件使用壽命得以保證(在正常原料條件下輥套和襯板的壽命可達一年半以上)，節(jié)電效果進一步提高。生料制備已由過去球磨機為主逐步發(fā)展為高效率的立式磨為主，生料制備電耗明顯降低。目前，國內(nèi)已具備提供滿足5000t／d級以下規(guī)模水泥生產(chǎn)線的生料和煤粉制備用的輥式磨系列產(chǎn)品的條件(對于5000t／d級的原料磨需引進部分關(guān)鍵部件)。(3)水泥粉磨系統(tǒng)：1)管磨閉路系統(tǒng)。由高效籠型選粉機、高效布袋收塵器和管磨機組成的水泥粉磨系統(tǒng)，被認為是高新技術(shù)對傳統(tǒng)流程進行改造的最好實例之一。系統(tǒng)按生產(chǎn)ISO標準水泥產(chǎn)品的要求進行配置，管磨機采用了雙滑履支撐，并配用了先進的邊緣轉(zhuǎn)動裝置；第三代籠型高效選粉機的選粉效率在80％以上；高效布袋收塵器確保在進口含塵達8009／m3的條件下凈化氣體含塵小于50mg／m3。系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)可靠的前提下，實現(xiàn)了高產(chǎn)低耗。目前已投入運行的系統(tǒng)能力為40～lOOt／h(以P042．5計)。2)輥壓機系統(tǒng)。輥壓機作為預粉磨或半終粉磨過程的主機裝備，其技術(shù)可靠性和節(jié)電優(yōu)勢已為廣大用戶所認知和接受。與管磨系統(tǒng)相比其粉磨電耗可降低25％。近年來，國產(chǎn)輥壓機解決了機體振動、輥磨面損大、壽命．5·

Null 短、自控不協(xié)調(diào)、液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)不靈活等技術(shù)問題，并已形成系列，最大規(guī)模能滿足半終粉磨系統(tǒng)160t／h產(chǎn)量的配套要求。隨著擠壓粉磨系統(tǒng)工藝與設(shè)備的不斷完善、不斷大型化，已經(jīng)形成以輥壓機為中心、各種新型設(shè)備組合成為優(yōu)勢互補的多種粉磨新工藝，如預粉磨系統(tǒng)、混合粉磨系統(tǒng)、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)等。其技術(shù)水平達到了20世紀90年代末期的國際先進水平。擠壓粉磨系統(tǒng)已成為水泥粉磨的首選方案，在全國普遍推廣應(yīng)用，最大規(guī)格已能滿足與5000t／d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線配套。3)鋼球磨機大型化及其匹配設(shè)備的優(yōu)化改進和提高，不僅提高了單機生產(chǎn)能力，滿足了水泥生產(chǎn)線單線規(guī)模不斷擴大的需求，而且有效提高了粉磨效率。4)在球磨機開流粉磨水泥的系統(tǒng)中，采用微型研磨體的高細高產(chǎn)磨得到廣泛推廣。高細高產(chǎn)磨技術(shù)在磨機倉位設(shè)計、磨內(nèi)篩分、研磨體配比等方面已形成了自己的特色，開辟了廣泛的應(yīng)用市場。在水泥、超細礦渣、超細粉煤灰等生產(chǎn)中，這種開流粉磨系統(tǒng)已經(jīng)可以達到或接近閉路系統(tǒng)的效果，而投資和運行成本則可以大幅度降低。5)采用新型耐磨材料，改善磨機部件材質(zhì)，不斷提高磨機綜合效率和使用壽命。1．1．4自動控制技術(shù)新型干法水泥生產(chǎn)工藝線整個流程有近1000臺電動機和閥門，數(shù)百臺機械設(shè)備以及上千個開關(guān)量，數(shù)百個模擬量測點和數(shù)十個調(diào)節(jié)回路。為保證穩(wěn)定運行和優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量，需要通過自動控制來完成。近年來，我國廣泛采用國際上先進的計算機控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，采用分散控制、集中管理的集散型控制系統(tǒng)(DOS)，并開發(fā)運用了工廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(PMIS)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠、安全和實用的目標。·6-Null 1．1．5環(huán)境保護新型干法水泥生產(chǎn)過程作為幾乎無污染和生態(tài)友好的實踐，近年來受到了社會的普遍關(guān)注。作為傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)的主要污染源(粉塵、廢水和廢氣)已得到系統(tǒng)的治理：粉塵排放遠低于國家標準允許的排放限度；廢水實現(xiàn)了零排放；有害氣體(NO；)的排放也得到了有效的控制。水泥工作者們經(jīng)過長期不懈努力，研制出的環(huán)境保護工藝與設(shè)備已完全能夠滿足粉塵以及SO：、NO。達標排放。如：北京水泥廠的2000t,／d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線，被國家環(huán)保總局確定為“環(huán)保教育基地”，國外一家雜志社載文稱之為“生態(tài)友好型水泥廠”。都江堰拉法基水泥廠的4000t／d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線，全廠85個粉塵排放點粉塵排放濃度全部低于20mg／m3，達到了歐洲標準。新型干法水泥生產(chǎn)在最大限度利用工業(yè)廢渣作為原燃料的同時，在利用工業(yè)和生活垃圾等方面具有極大的發(fā)展前景。回轉(zhuǎn)窯焚燒可燃廢棄物和有毒有害物、工業(yè)及生活污泥的研究已取得很大進展，其技術(shù)已在幾家水泥廠應(yīng)用，北京水泥廠的焚燒有毒有害廢棄物示范工程已經(jīng)完成。1．1．62500t／d和5000t／d級生產(chǎn)線2500t／d和5000t／d級生產(chǎn)線技術(shù)裝備基本配置見表1—1。表1-12500t／d和5000t／d級生產(chǎn)線技術(shù)裝備基本配置┏━━┳━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃┃┃┃2500t／d生產(chǎn)線┃5000t／'d生產(chǎn)線┃┃序┃車間┃主機┃┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━┳━━━━━┳━━╋━━━━━━━━┳━━━━━┳━━┫┃┃┃┃┃能力┃數(shù)┃┃能力┃數(shù)┃┃號┃名稱┃名稱┃性能指標┃┃┃性能指標┃┃┃┃┃┃┃┃／t．h一1┃量┃┃／t-h一1┃量┃┣━━╋━━━╋━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━┫┃┃石灰┃┃進料量：<1．5m3┃┃┃進料量：<1．5m3┃┃┃┃1┃石破┃錘式┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃破碎機┃出料粒度：<10％┃500┃1┃出料粒度：<10％┃700┃1┃┃┃碎┃┃廊0mm┃┃┃R70mm┃┃┃┗━━┻━━━┻━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━┻━━┻━━━━━━━━┻━━━━━┻━━┛·7·

Null 續(xù)表1—1┏━━┳━━━┳━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃┃┃┃2500t／d生產(chǎn)線┃5000t／d生產(chǎn)線┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━╋━━━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━┫┃序┃車間┃主機┃┃能力┃數(shù)┃┃能力┃數(shù)┃┃號┃名稱┃名稱┃性能指標┃┃┃性能指標┃┃┃┃┃┃┃┃／t·h一1┃量┃┃／t．h一1┃量┃┣━━╋━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━┫┃┃窯尾┃┃┃┃┃┃┃┃┃9┃廢氣┃電收塵┃380000m3／h┃┃1┃620000m3／h┃┃1┃┃┃處理┃┃┃┃┃┃┃┃┣━━╋━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━┫┃┃┃輥壓機┃輥壓機TRPl40／100┃┃1┃輥壓機TRPl40／100┃┃2┃┃┃水泥┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┣━━━━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━┫┃10┃┃┃管磨：鐘．2m×lOm┃┃┃管磨：4,4．2m×lOm┃┃┃┃┃粉磨┃水泥磨┃┃120┃1┃┃120┃2┃┃┃┃┃比表面積：340m2／kg┃┃┃比表面積：340m2／kg┃┃┃┗━━┻━━━┻━━━━━┻━━━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━┻━━━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━┛1．2新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向“十一五”規(guī)劃明確提出：全面落實科學發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會；大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，加強資源綜合利用，全面推行清潔生產(chǎn)，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節(jié)約型增長方式；加大環(huán)境保護力度，降低污染物排放，切實保護好自然生態(tài)。為此，中央提出了“十一五”期間國內(nèi)生產(chǎn)總值單位能耗降低20％左右，主要污染物排放總量減少10％的約束性指標。因此，認真貫徹落實科學發(fā)展觀，充分合理利用資源，最大限度地降低資源能源消耗，減少污染物排放，滿足與社會協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)要求，盡快實現(xiàn)走新型工業(yè)化的目標，推動水泥行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是擺在水泥從業(yè)者面前的重要課題和歷史任務(wù)。水泥工業(yè)是產(chǎn)量大、能耗高的工業(yè)。2006年中國水泥產(chǎn)量為12．4億t，約消耗能源1．5億t(標煤)，占全國能源消費總量的7％左右。當然能耗高的原因，大量落后生產(chǎn)工藝的存在是關(guān)鍵。中國目前還有一半左右的水泥是由國際上業(yè)已淘汰的立窯等生產(chǎn)的，其單位能耗比新型干法每噸水泥要高約30。35kg(標煤)。歷史造成的結(jié)構(gòu)矛盾，需要加快調(diào)整步伐。就新型干法本身來說，我們和世界先進水平相比，單位熟料熱耗高250．8kJ／kg(60kcal／kg)左右，單位水泥電耗高lOkW·h／t左右，相當于全年·0．

Null 多消耗420萬噸標煤和62億度電。這一數(shù)字也相當可觀。就技術(shù)裝備的差距來說，主要體現(xiàn)在粉磨和燒成兩大領(lǐng)域。粉磨領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀和趨向是料床終粉磨代替了傳統(tǒng)的球磨，其代表是立式輥磨，從而大幅度的節(jié)電。目前世界上出現(xiàn)了不少無球磨的水泥工廠。燒成領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀和趨向是：以無漏料新型篦式冷卻機、二檔短窯、低NO。型分解爐和6級高效預熱器系統(tǒng)的新技術(shù)代替了原有的系統(tǒng)，達到了進一步大幅度節(jié)能、生產(chǎn)穩(wěn)定可靠、提高對原燃料適應(yīng)性的效果。為此，必須加強工程技術(shù)的研究，加強工藝技術(shù)、信息化建設(shè)和重大裝備的開發(fā)和創(chuàng)新，加速水泥生產(chǎn)生態(tài)化裝備技術(shù)的開發(fā)，加強企業(yè)管理和人才培養(yǎng)，不斷推行優(yōu)化設(shè)計。今后的主要研究課題如下：(1)運用CFD高新技術(shù)(即計算流體動力學)于新型干法水泥技術(shù)研究領(lǐng)域中，如燃燒、分解、預熱、烘干、煅燒、冷卻、兩相流輸送、分離、分級、破碎、粉磨、選粉等。并借此技術(shù)對新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)進行優(yōu)化、創(chuàng)新開發(fā)以及綜合性能評估、問題診斷等。(2)加強原料均化技術(shù)的研究，進一步擴大低品位原料和工業(yè)廢渣的應(yīng)用。進一步強化從原料礦山開采到原料粉磨前均化的措施和手段，減少磨后生料的均化和儲存的投資。(3)進一步提高預熱預分解系統(tǒng)的技術(shù)性能，對于5000t／d及以上規(guī)模的燒成系統(tǒng)，使熟料熱耗降至2926kJ／kg(700kcal／kg)，并進一步降低電耗，開發(fā)高性能回轉(zhuǎn)窯和新一代熟料冷卻機等關(guān)鍵設(shè)備。(4)加快利用新型干法窯處置城市混合型廢棄物技術(shù)及裝備的研究和開發(fā)。充分發(fā)揮和擴展水泥工業(yè)對其他工業(yè)產(chǎn)生的廢渣、廢料、有毒有害廢棄物以及城市生活垃圾等利用降解的環(huán)保功能，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。由于現(xiàn)代水泥工業(yè)具有獨特的利廢功能，可以協(xié)助全社會利用和消納各種廢料、廢渣和城市生活垃圾等，促進循環(huán)經(jīng)濟。1)水泥工業(yè)可以消納的廢棄物種類很多，適應(yīng)范圍廣：固體、液體或膏體的；塊狀的或散狀的，一般的、危險性的或·】0·

Null 有毒的廢棄物等，各種廢棄物都可以在水泥窯或預分解爐內(nèi)燃燒殆盡；2)按照各種廢棄物的性能特點，可以分別用作水泥工業(yè)的混合材，替代原料或替代燃料，使之物盡其用；3)水泥工業(yè)對廢料的消納量很大，因為水泥窯本身的生產(chǎn)量就很高；4)在消納回收利用廢棄物的同時不會影響到水泥和混凝土的正常性能與質(zhì)量，不會影響水泥生產(chǎn)操作的正常運行，水泥窯對各種廢物有很強的適應(yīng)能力；5)因為水泥窯內(nèi)溫度高(1600'：C)，熱容量大，熱慣性穩(wěn)固持久，各種有害物質(zhì)在高溫區(qū)內(nèi)的停留時間長(5～15s)，所以均能被徹底分解燒盡，窯尾廢氣中不含二n惡英等，確保環(huán)境安全；6)廢料燃燒后的殘渣，如果其中含有某些重金屬等有害物質(zhì)，這些殘渣也都全部固熔在水泥熟料礦物的晶格之中，在水泥混凝土中不能再逸出或析出，不會造成二次污染，沒有隱患，環(huán)保安全；7)可以利用全國已有的600多臺2000t／d以上的新型干法水泥窯，添置少量的廢物預處理設(shè)施，即發(fā)揮其既生產(chǎn)水泥又妥善利用和消納廢物的雙重功能，遠比新建廢物填埋場或焚燒廠更經(jīng)濟更安全。發(fā)達國家利用廢棄物生產(chǎn)生態(tài)水泥已有成熟的經(jīng)驗。在日本40多家水泥企業(yè)中，50％以上處理各種廢棄物。在歐洲水泥生產(chǎn)者聯(lián)合會所屬的水泥廠中，每年焚燒100萬噸有害廢物。美國的大部分水泥廠都利用廢料煅燒水泥，技術(shù)成熟，應(yīng)用普遍。人們已經(jīng)認識到，水泥回轉(zhuǎn)窯在處理有毒危險廢棄物方面比焚燒爐更有優(yōu)越性，主要是利用可燃性廢棄物(包括固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))代替部分或大部分燃煤和燃油煅燒水泥，既處理了廢料，又節(jié)約了能源。所以充分發(fā)掘和擴展水泥工業(yè)其特有的環(huán)境保護功能，真正把水泥工業(yè)建設(shè)成綠色環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是我國水泥工業(yè)的發(fā)展方向。(5)加大力度進行生料輥式磨系統(tǒng)以及用于水泥預粉磨、終粉磨的輥壓機和輥式磨系統(tǒng)的開發(fā)和推廣應(yīng)用，使水泥綜合電耗降至90kW·h／t以下(以P042．5計)。加速超細粉磨裝備技術(shù)的開發(fā)，最大限度地利用高爐爐渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣用作水泥混合材。-1】-Null(6)加強對工藝裝備過程控制智能化及優(yōu)化控制軟件的研究開發(fā)，最大限度地提高生產(chǎn)線的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低能耗，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率。進一步提高網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)自動化的應(yīng)用及優(yōu)化工藝過程企業(yè)管理中的應(yīng)用。(7)研究開發(fā)效率更高的除塵裝備和降低NO。、SO：、CO：等有害氣體的工藝措施和技術(shù)裝備。(8)加大對預熱器、篦式冷卻機廢氣余熱發(fā)電技術(shù)的開發(fā)，使廢熱回收發(fā)電量達到35kW·h／t熟料以上，減少CO：排放，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，在節(jié)能減排上做出應(yīng)有的貢獻。(9)進一步做好個性化設(shè)計，力求以最低的投資、最小的資源消耗和最低的生產(chǎn)成本，最大限度地滿足市場的需求。(10)隨著一批大型新型干法水泥生產(chǎn)線的建設(shè)，我們需要花大力氣研究開發(fā)設(shè)備的材料和制造加工問題。現(xiàn)實告訴我們，大型生產(chǎn)線國產(chǎn)化的難點還在于一些大型機械設(shè)備的制造加工和材料加工上，這是一個瓶頸，不容忽視。開展裝備專用材料的應(yīng)用研究，以提高裝備的性能，如高性能的耐磨金屬材料、金屬陶瓷材料、耐火材料和隔熱材料等。(11)針對勞動生產(chǎn)率不高的現(xiàn)狀，要加大技術(shù)裝備的開發(fā)和應(yīng)用，如物料儲存輸送、水泥成品包裝、袋裝及散裝發(fā)運等。世界水泥技術(shù)的發(fā)展趨勢是以節(jié)省資源、節(jié)約能源和環(huán)境保護為中心，進行清潔生產(chǎn)和高效集約化生產(chǎn)，加強水泥生態(tài)化技術(shù)和設(shè)備的研究、開發(fā)，逐步減少天然資源和天然能源的消耗，最大限度地減少環(huán)境污染，最大限度地接收、消納工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾等，使水泥工業(yè)達到與環(huán)境友好、和諧、共存。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)代表著當今世界水泥生產(chǎn)的潮流，發(fā)展新型干法水泥是實現(xiàn)中國水泥工業(yè)現(xiàn)代化的必由之路。雖然中國先進的新型干法水泥生產(chǎn)線與國際先進水平已經(jīng)相當接近，但從整體來看，還存在較大差距。為了使中國新型干法水泥生產(chǎn)工藝與設(shè)備的主要技術(shù)經(jīng)濟指標逐步趕上甚至超過國際先進水平，同時在環(huán)境保護和生態(tài)建設(shè)方面逐步達到國際先進水平，我們還需要不懈努力。．12·

Null 1．3新型干法水泥生產(chǎn)線工藝流程新型干法水泥生產(chǎn)線工藝過程與其他生產(chǎn)方法相比基本上是相同的。它包括原燃料進廠、原燃料破粉碎、生料制備、熟料煅燒、水泥制成及發(fā)運等。典型的新型干法水泥生產(chǎn)線工藝流程如圖1-1所示。圖1-1典型的新型干法水泥生產(chǎn)線工藝流程·13·

Null 2新型干法水泥生產(chǎn)線的窯爐系統(tǒng)新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是20世紀50年代發(fā)展起來的新技術(shù)。日本、德國等發(fā)達國家以懸浮預熱和預分解為核心的新型干法水泥熟料生產(chǎn)裝備已達95％以上。我國于1976年投產(chǎn)第一臺懸浮預熱器及預分解窯，發(fā)展至今已經(jīng)形成了設(shè)計、制造、配套、施工的完整裝備體系，基本實現(xiàn)了設(shè)備國產(chǎn)化。2008年中國水泥產(chǎn)量為13．9億噸，其中新型干法水泥約8．6億噸，水泥綜合能耗為138kg(標煤)，年消耗能源1．88億噸(標煤)。新型干法水泥生產(chǎn)是公認的低能耗生產(chǎn)技術(shù)，比傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯和立窯每噸水泥平均低約30～35kg(標煤)。但在我國，目前國際上普遍采用的新型干法生產(chǎn)工藝的產(chǎn)量僅占62％，節(jié)能的任務(wù)繁重。而就新干法技術(shù)裝備本身來說，我國與國際最先進水平還有一定差距。水泥熟料燒成系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)過程的中心環(huán)節(jié)，也是大量消耗燃料的工序。一方面，因為硅酸鹽水泥主要由熟料所組成，熟料的煅燒過程直接決定水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量、燃料與襯料的消耗以及窯的安全運轉(zhuǎn)。另一方面，水泥工業(yè)是消耗能源較多的產(chǎn)業(yè)，而在水泥生產(chǎn)中，熟料煅燒要占全部能耗的80％左右，因此了解并研究熟料的煅燒過程是非常必要的。新型干法水泥生產(chǎn)線的窯爐系統(tǒng)，是熟料燃燒過程發(fā)生的主要場所，研究它們的結(jié)構(gòu)特點對降低能耗、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的意義。圖2．1為五級預熱窯外分解窯窯爐系統(tǒng)工藝流程與技術(shù)參數(shù)示意圖。新型干法水泥生產(chǎn)線的窯爐系統(tǒng)，主要由預熱和預分解、回轉(zhuǎn)窯煅燒以及水泥熟料冷卻三大系統(tǒng)構(gòu)成。預熱預分解系統(tǒng)主要完成水泥生料的預熱和石灰質(zhì)原料的預分解過程，水泥熟料的燒成及其冷卻過程分別發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯煅燒和水泥熟料冷卻系統(tǒng)·14·

Null 分解率圖2-1窯外分解窯(五級預熱器)工藝流程與技術(shù)參數(shù)(日產(chǎn)3300t／d熟料，耗熱3000kJ／kg熟料)1一分解爐(燃料60％)；2～回轉(zhuǎn)窯(燃料40％)；3一冷卻機；4一冷卻機三次風人分解爐；5一風機；6一各級旋風預熱器G一氣體量，m2／kg熟料；氣一氣體溫度，℃；■一物料溫度，℃；p一負壓，mmH20中。窯爐系統(tǒng)中主要發(fā)生著燃料的燃燒，物料與空氣之間的劇烈的熱交換，甚至某些有害元素的揮發(fā)和冷凝等過程。針對不同使用條件下的部件，在耐火材料的配置上也存在著顯著的差異，要想準確地確定耐火材料的合理配備方案，有必要系統(tǒng)地了解新型干法水泥生產(chǎn)線窯爐系統(tǒng)的構(gòu)成及各主要部件的熱工特點、工作原理及使用條件，為經(jīng)濟有效地完成耐火材料的配置提供支持。2．1懸浮預熱器和預分解窯爐窯尾預熱器及預分解爐是在傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯之前增加一個燃燒及熱交換環(huán)節(jié)，一方面對生料進行預熱；另一方面可以使其中·15·

Null 的碳酸鹽礦物產(chǎn)生約85％的分解率，它們的出現(xiàn)是新型干法生產(chǎn)最有意義的發(fā)展。預熱器的特點在于高度分散的生料在懸浮狀態(tài)下進行氣固熱交換，具有傳熱迅速、熱效率高、單位容積大、熱耗低等優(yōu)點，而預分解爐的出現(xiàn)則大大提高了系統(tǒng)的熱效率和窯系統(tǒng)的產(chǎn)量，推動水泥生產(chǎn)過程朝著優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、符合環(huán)保要求和大型化、自動化的方向發(fā)展。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展就是懸浮預熱器及預分解技術(shù)的發(fā)展，其第一階段是20世紀50年代初到70年代初，懸浮預熱技術(shù)誕生和發(fā)展的階段；第二階段是20世紀70年代初至今，預分解技術(shù)誕生和發(fā)展的階段。可以說預熱器及分解爐的發(fā)展推動著新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，也是新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的重要衡量指標。2．1．1懸浮預熱器的發(fā)展和工作原理2．1．1．1懸浮預熱器的分類懸浮預熱技術(shù)是指低溫粉體物料均勻分散在高溫氣流之中，在懸浮狀態(tài)下進行熱交換，使物料得到迅速加熱升溫的技術(shù)。懸浮預熱器的主要作用是對水泥生料的預熱。早期懸浮預熱器的種類較多，其分類方法主要有以下三種：(1)按制造廠商分類命名：洪堡型、史密斯型、多波爾型、維達格型、蓋波爾型等數(shù)種。(2)按熱交換工作原理分類：同流熱交換為主、逆流熱交換為主和混流熱交換三種。(3)按預熱器組成分類：數(shù)級旋風筒組合式、以立筒為主的組合式和旋風筒與立筒(或渦室)混合組合式三種。以上三種分類方法，第一種比較直觀，第二、三種雖然著眼角度不同，但密切關(guān)聯(lián)。但是嚴格地說，各種懸浮預熱器都有同流及逆流的熱交換效果，都屬于混流熱交換設(shè)備，雖然由數(shù)級旋風筒組合的預熱器，物料同氣流的熱交換，主要是在各個旋風筒(包括管道)發(fā)生，因此分類中稱之為以同流熱交換為主的懸浮預熱器。以立筒為主組合的預熱器，雖然系統(tǒng)中匹配有1～2級旋風·】6·

Null 筒，但旋風筒主要起收塵作用，物料同氣流的熱交換主要是在立筒內(nèi)進行，故分類中劃為以逆流熱交換為主的懸浮預熱器。而在旋風筒與立筒(或渦室)混合組成的預熱器中，同流及逆流兩種熱交換方式均起重要作用，故稱之為混流熱交換型懸浮預熱器。2．1．1．2懸浮預熱器的發(fā)展及典型結(jié)構(gòu)A旋風預熱器的發(fā)展及主要形式丹麥工程師M．VogelJorgensen于1934年7月25日獲得了“用細分散物料喂入回轉(zhuǎn)窯的方法和裝置”的專利證書，從此掀開了預熱器快速發(fā)展的歷史。圖2-2是四級旋風預熱器具有現(xiàn)在最普遍采用的預熱器的全部特征。田口圖2-2四級旋風預熱器示意圖20年后，德國Humboldt公司的FMuller在上述專利的基礎(chǔ)上改進的第一臺洪堡型旋風預熱器于1951年投入生產(chǎn)。洪堡型旋風預熱器是把生料的預熱和部分分解由懸浮預熱器來完成，代替了回轉(zhuǎn)窯部分回轉(zhuǎn)筒體的功能，達到了縮短回轉(zhuǎn)窯長度、增大氣料接觸面積、提高熱交換效率和窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率的目的。從傳統(tǒng)干法窯與一般懸浮預熱器窯的比較(圖2-3)中可以看出，這樣的設(shè)計有利于降低熟料的燒成熱耗。洪堡型旋風預熱器見圖2．4，生料由上部I級旋風筒連接風管喂入，喂入量16509／kg熟料。根據(jù)對四級旋風預熱器的熱工研·17·

Null 為15～25m／s。生料在預熱器中停留時間大約25s，生料停留時間為它在各級連接風管通過時間及在旋風筒中分離時間之和。在這段時問內(nèi)，生料粉由50。C預熱到800。C，而上升窯廢氣由1100。C降低到330。C。洪堡型旋風預熱器在1951年投入生產(chǎn)后，1952年美國福勒公司第一個購買了洪堡公司的專利，之后日本、法國、印度等國家的制造廠商相繼購買了該制造專利。1966年，洪堡公司開發(fā)了大產(chǎn)量雙系列旋風預熱器系統(tǒng)。除了洪堡型旋風預熱器之外，還有伯力鳩斯多波爾預熱器(圖2—5口，該公司習慣從下部開始排列旋風筒級別)、維達格型旋風預熱器(圖2．56)、米亞格型旋風預熱器(圖2—5c)、丹麥史密斯公司旋風預熱器等形式的旋風預熱器。以下幾條措施可以有效地保證旋風預熱器中下降生料和上升氣流熱交換的效率：圖2．5其他形式旋風預熱器。一伯力鳩斯多波爾預熱器；6一維達格型旋風預熱器；c一米亞格型旋風預熱器(1)生料顆粒應(yīng)盡可能均勻地分散到氣流中，使每級連接風管中橫斷面的熱傳導狀態(tài)最好，不希望生料顆粒聚集成股，否則會引起事故。(2)氣流在上升連接管道中應(yīng)產(chǎn)生湍流，才能使氣體和生料間產(chǎn)生強烈的混合，這樣才能產(chǎn)生理想的熱交換狀態(tài)。·19·

Null(3)盡管在連接風管中氣體與生料間熱交換時間只要0．1S就足夠，但是為了更好地傳熱給生料，生料在預熱器中應(yīng)有足夠的停留時間。(4)各單級旋風筒連續(xù)地布置成高效逆流熱交換系統(tǒng)，這種情況能產(chǎn)生最好的熱交換。(5)在整個預熱器系統(tǒng)中，各個進口及出口處要盡量避免積灰，因為積灰會引起內(nèi)部生料再循環(huán)而增加熱損，同時積灰會嚴重降低單級旋風筒的分離效率，增加系統(tǒng)通風阻力。B逆流式立筒懸浮預熱器對于旋風預熱器的每一級來說，生料和熱氣流在連接風管及旋風筒中熱交換是順流式，即按分段順流原理工作，或者有一級是采用逆流的渦流室工作。逆流式立筒懸浮預熱器，則幾乎各級都是采用逆流熱交換的缽，最上一級為從熱氣流中分離生料采用雙旋風筒與連接風管。逆流式立筒懸浮預熱器主要有克虜伯一伯力鳩斯公司的克波爾逆流懸浮預熱器、原民主德國德騷公司的查波(ZAB)懸浮預熱器和捷克的普列洛夫逆流懸浮預熱器。C旋風懸浮預熱器與逆流式立筒懸浮預熱器比較逆流或立筒懸浮預熱器由于結(jié)構(gòu)簡單，氣體通風阻力小，適合含堿、氯、硫高的生料，不容易堵塞，不用設(shè)旁路，不存在脹縮連接問題，漏風量小。另外，立筒是自承重結(jié)構(gòu)，因此土建投資費用較小。但是逆流式立筒懸浮預熱器具有決定性的熱工缺點，生料只能以股狀形式由一缽送至另一缽，氣料的熱交換很差。以致立筒分離生料效率遠遠低于旋風筒，因此立筒預熱器料熱交換效率遠遠低于旋風預熱器，在國際市場上，立筒預熱器逐漸消失。在吸收國外先進技術(shù)及模型試驗的基礎(chǔ)上，目前，我國懸浮預熱器已經(jīng)走在世界前列。中材國際南京水泥設(shè)計研究院開發(fā)設(shè)計的旋風預熱器帶分解爐系統(tǒng)具有高效低阻的特點，其操作指標達到國際先進水平。現(xiàn)已開發(fā)700～10000t／d等各種規(guī)格的預熱器系統(tǒng)，并得到廣泛使用。近年來，我國天津水泥研究設(shè)計院在總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)驗的基礎(chǔ)·20·

Null 上，研制開發(fā)出了六級預熱器系統(tǒng)。該系統(tǒng)出預熱器廢氣溫度可降低至280。C左右，按五級預熱器系統(tǒng)較好的出預熱器廢氣溫度310。C考慮，可降低30。C左右，氣體量按1．43(標態(tài))In3／(kg·e1)考慮，則降低能耗6410／(kg·e1)。燒成窯尾系統(tǒng)采用六級預熱器后，出預熱器系統(tǒng)的廢氣溫度已大幅度降低，可以結(jié)合采用管道噴水和無增濕塔方案。由于廢氣溫度被降至280。C左右，噴水降溫只需100℃左右即可滿足廢氣直接入袋收塵器的要求，大大降低了能耗。天津水泥研究設(shè)計院懸浮預熱器類型及主要性能指標見表2-1。表2-1天津水泥研究設(shè)計院懸浮預熱器類型及主要性能指標┏━━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┓┃┃700t／d┃1000t／d┃b000t／d┃2000t／d┃2500t／d┃2500t／d┃3000t／d┃4000t／d┃5000t／d┃┃規(guī)模┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃(單系列)┃(單系列)┃(單系列)┃(雙系列)┃(單系列)┃(雙系列)┃(雙系列)┃(雙系列)┃(雙系列)┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫┃生產(chǎn)能力／t·d1┃700┃1000┃2000┃2000┃2500┃2500┃3000┃4000┃5000┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━╋━━━━━┫┃分辨率／％┃≥90┃≥92┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━╋━━━━━┫┃一級筒出口溫度／℃┃≤340┃≤340┃≤330┃≤330┃≤325┃≤325┃≤325┃≤320┃≤310┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┫┃系統(tǒng)阻力／Pa┃≤4800┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃鎖風閥結(jié)構(gòu)形式┃外支承式滾動軸承┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃內(nèi)筒式結(jié)構(gòu)形式┃鋼板焊接，掛片軸承┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┫┃分解爐形式┃TC．nA┃TC．DD┃TDF┃1℃_DD┃TDF┃TDF┃TDF┃TC。D．D┃偈D．1DF┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫┃設(shè)備總重／t┃147┃141┃239┃265┃339┃324．5┃355┃468┃650．620┃┗━━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┛2．1．1．3懸浮預熱器的工作原理懸浮預熱器是構(gòu)成預分解系統(tǒng)的主要氣固反應(yīng)單元。懸浮預熱器充分利用窯尾排出的高溫廢氣或分解爐底部燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣，然后經(jīng)最下級旋風筒收集入窯，提高系統(tǒng)的熱效率，以降低系統(tǒng)熱耗，提高熟料產(chǎn)量，是預熱器的主要任務(wù)。因此，它必須具備使氣固兩相能充分分散均勻、迅速換熱、高效率分離等三個功能。只有具備這三個功能，并且盡力使之高效化，才能最大限度地提高換熱效率，為整個生產(chǎn)線的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗和穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造條件。構(gòu)成各種懸浮預熱器的熱交換單元設(shè)備主要有旋．21·

Null 風筒(包括連接管道)及立筒(渦室)兩種，所有的懸浮預熱器窯都是由這兩種熱交換單元設(shè)備中的一種單獨或者混合組成。前面已經(jīng)介紹了旋風預熱器和立筒預熱器的發(fā)展和主要形式。目前，立筒預熱器已經(jīng)趨于淘汰，預分解窯主要采用旋風預熱器作為預熱單元裝備。?由旋風筒及其連接管道組成的熱交換單元設(shè)備，屬于化學工業(yè)中流化床的一種，即稀相輸送床。在每一級熱交換單元中，生料顆粒總是從本級旋風筒及下一級旋風筒之間的連接管道的近下一級旋風筒出口處的上升管道區(qū)段中加入，并隨即被撒料裝置分散，首先被氣流攜帶作加速運動，而后進入等速階段。在加速段，隨著生料粉顆粒被加速，氣流與顆粒之間相對速度不斷減小，對流換熱系數(shù)也不斷減小；在等速階段，由于氣固相相對速度穩(wěn)定，對流換熱系數(shù)也基本保持恒定。但無論在加速或者等速階段，隨著熱交換的進行，氣流和粉粒之間的溫差不斷減小。研究表明：在稀相輸送加熱管道中，由于它在加速段的起始區(qū)，由于氣固兩相具有對流系數(shù)大、換熱面積大和溫差大的特點，故換熱效率很高。也就是說，在以旋風筒及其連接管道組成的熱交換單元中，生料粉與高溫氣流的換熱，主要發(fā)生在連接管道中，而在管道中進行的熱交換又主要發(fā)生在生料顆粒的加速運動段的起始區(qū)。至于旋風筒本身在熱交換單元中的作用，許多理論研究及實踐證明，它的主要任務(wù)在于氣固分離。采用多級換熱單元的主要目的在于提高預熱器的熱效率。因為從熱力學第一定律出發(fā)，即使在良好的換熱條件下，氣固換熱總是有一個極限的，單級換熱不利于熱氣流中熱焓的有效利用；從熱力學第二定律出發(fā)，換熱溫差越大，固有焓損失越大，焓效率越低，只有在理想狀態(tài)下等溫換熱才能沒有焓損失。因此，開發(fā)一個新工藝、新過程，既要從提高換熱率及焓效率出發(fā)，力求采用具有更多換熱單元的預熱器系統(tǒng)，減少各級的換熱溫差；在實際工作中也必須考慮各種具體情況，確定預熱器的級數(shù)，綜合權(quán)衡，才能獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效益。．22．

Null 2．1．2分解爐的發(fā)展和工作原理2．1．2．1分解爐的發(fā)展概況預分解(或稱窯外分解)技術(shù)的特點是在預熱器和窯之間增設(shè)分解爐，在分解爐中加人占總用量50％～60％的燃料，使燃料燃燒的過程與生料的預熱和分解過程，在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下迅速地進行。是指將已經(jīng)過懸浮預熱后的水泥生料，在達到分解溫度前，進入到分解爐內(nèi)與進入爐內(nèi)的燃料混合，在懸浮狀態(tài)下迅速吸收燃料燃燒熱，進行高速傳熱過程，使生料中的碳酸鈣迅速分解成氧化鈣的技術(shù)。傳統(tǒng)水泥熟料煅燒方法，燃料燃燒及需熱量很大的碳酸鹽分解過程都是在窯內(nèi)進行的。預分解技術(shù)發(fā)明后，熟料煅燒所需的60％左右的燃料轉(zhuǎn)移到分解爐內(nèi)，并將其燃燒熱迅速應(yīng)用于碳酸鹽分解進程，這樣不僅減少了窯內(nèi)燃燒帶的熱負荷，并且入窯生料的碳酸鹽分解率達到95％左右，從而大幅度提高了窯系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。20世紀70年代初，日本石川島重工業(yè)公司(Ishikawajima．HarimaHeavyIndustriesCo．Ltd，簡稱IHI)從水泥熟料煅燒理論出發(fā)，認為回轉(zhuǎn)窯燒成帶主要靠輻射熱進行熱交換，其熱交換效率比較高，而在溫度較低的分解帶，使生料懸浮在窯廢氣中，它們之間熱交換更劇烈，熱交換效率更高。依據(jù)這一理論，1971年日本石川島公司研制出世界上第一臺預分解窯(SF窯)，并在日本水泥公司進行預分解技術(shù)實驗獲得成功。雖然這一階段分解爐的功能及對中、低質(zhì)燃料的適應(yīng)性較差，但是預分解窯與其他各種干法窯型相比所展現(xiàn)出的良好性能，深受用戶青睞，發(fā)展十分迅速。1973年國際爆發(fā)石油危機之后，油源短缺，價格上漲，許多預分解窯被迫以煤代油。原來以石油為燃料研制開發(fā)的分解爐難以適應(yīng)，從而通過總結(jié)、改進，各種第二代、第三代的改進型分解爐應(yīng)運而生。例如N—SF爐、CFF爐、高徑比(H／D)增大的MFC爐及N—MFC爐等的出現(xiàn)即為典型代表。在此期間，中國許多科研設(shè)計單位在吸取國際各種預分解窯設(shè)計和生·23-Null 產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，研制成功以煤為燃料的各種類型預分解窯，并且加大了它們的生產(chǎn)規(guī)模。20世紀80年代以來，隨著生產(chǎn)經(jīng)驗的積累和預分解技術(shù)的提高，更為重要的是為了降低綜合能耗和生產(chǎn)成本，提高各自的競爭能力，并促進預分解窯的技術(shù)發(fā)展，分解爐由單純爐型和結(jié)構(gòu)的改進，發(fā)展成為對預分解窯全系統(tǒng)的旋風筒一換熱管道一分解爐一回轉(zhuǎn)窯一冷卻機(簡稱筒、管、爐、窯、機)，以及與之配套的耐火、耐熱、隔熱、耐磨材料的制造技術(shù)、自控技術(shù)、環(huán)保設(shè)施等的整體改進開發(fā)階段。中國預分解窯的研制開發(fā)工作也是從20世紀70年代開始的，先是以油為燃料，1976年在四平市石嶺水泥廠建成第一臺SF窯，隨后轉(zhuǎn)入以煤為燃料的各種類型預分解窯的研制、開發(fā)和建設(shè)，邁出了中國當代水泥工業(yè)科技進步的步伐。自70年代末期以來，為了加速科技進步，趕超國際先進水平，中國組織了日產(chǎn)4000t熟料大型預分解窯生產(chǎn)線成套裝備的引進工作。80年代初期在裝備引進的同時又對日產(chǎn)2000t熟料大型預分解窯生產(chǎn)線成套裝備開發(fā)進行科技攻關(guān)、設(shè)計、設(shè)備制造和建設(shè)，建成江西、魯南、耀縣等廠的預分解窯生產(chǎn)線。到目前為止，各個設(shè)計研究單位，已經(jīng)比較熟練地掌握了懸浮預熱和預分解技術(shù)，各自研制開發(fā)了具有中國特色的預分解窯系統(tǒng)。我國天津院開發(fā)完成了高效環(huán)保型的1vrF形式的分解爐，該裝置具有三噴騰和碰頂效應(yīng)、TTF爐固氣停留時間比大，上下料點合理分料，分解爐中部局部溫度可達1300oC，可大幅提高煤粉燃燒效果，高溫區(qū)間設(shè)計1．5s，可保證劣質(zhì)煤及無煙煤的充分燃燒；二通道對稱四點噴入喂煤，優(yōu)化分解爐溫度場；開發(fā)了燃料分級、分風分級分解爐組織燃燒技術(shù)減低NO；排放，確保系統(tǒng)NO，指標<500133．g／(標態(tài))m3。必要時投入研發(fā)的SNCR技術(shù)在廢氣中噴氨水進一步降低NO排放，減少大氣污染。2．1．2．2典型分解爐結(jié)構(gòu)及工作原理分解爐從結(jié)構(gòu)形式上可以分為筒式、流化床式和煙道式三大．24．

Null 類；按其作用原理又可以分為懸浮和沸騰兩種方式，懸浮式按氣流運動不同又有各種方式，見表2-2。下面簡單介紹幾種典型分解爐結(jié)構(gòu)。表2-2幾種典型分解爐的分類┏━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓┃分類┃氣流主要運動方式┃分解爐名稱┃生產(chǎn)企業(yè)┃┣━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃旋流式┃SF型┃日本石川島公司┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃(旋風式)┃FCB型┃法國FCB公司┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃噴騰式┃F．LSmitll型┃丹麥史密斯公司┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃Prepol型┃原聯(lián)邦德國伯力鳩斯公司┃┃┃紊流式┃┃┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃Pyroclon型┃原聯(lián)邦德國洪堡一維達格公司┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃渦流式┃RSP型┃日本小野田公司┃┃懸浮式┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃N—SF型┃日本石川島公司┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃C—SF型┃日本石川島公司┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃復合式┃KSV型┃日本川崎公司┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃(旋流一噴騰式)┃NKSV型┃日本川崎公司┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃D．D型┃El本神戶制鋼公司┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃UNSP型┃日本宇部公司┃┣━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃MFC型┃日本=募公司┃┃沸騰式┃流態(tài)化(濃相至稀相)┃┃┃┃┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃NMFC型┃日本三菱公司┃┗━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━┛A旋流式分解爐旋流式分解爐，又稱旋風式分解爐，以sF型為代表。現(xiàn)已發(fā)展為NSF(NewSuspensionPreheaterFlashCaleiner)型，它的原理已經(jīng)發(fā)展為旋流一噴騰式分解爐類型。sF分解爐是日本石川島公司在1971年開發(fā)的世界上第一臺預分解爐。其結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。SF分解爐上部是圓柱體，下部呈錐形，在最下部是三次風切向吹入，同下部窯尾排出廢氣混合，以旋流方式進入分解爐內(nèi)，3個噴油嘴和c3旋風筒卸出生料人爐喂料口都設(shè)在分解爐頂部，因此結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)噴油嘴設(shè)置在爐頂燃料燃燒時問太短，改進后將噴油嘴移到錐體下部，生料入口留在頂部。經(jīng)多次實驗、熱工及流體動力學測定才使sF分解爐定型，保證了生料與氣流的熱交換，爐內(nèi)溫度830～910。C之間，有利于生料分解。但是燃料與生料在SF分解爐中的停留時間過短，只有3～4s時間，-25·

Null 不利于燃料充分燃燒和高溫氣流與生料混合進行換熱，因此開發(fā)時只能燒油。1號油嘴—一出口—·一人口生料入口┏━━┳━━━━┓┃羰┃蕊┃┣━━╋━━━━┫┃￥┃止┃┃┃r'-┃┃┣━━━━┫┃┃┃┗━━┻━━━━┛圖2-6SF分解爐結(jié)構(gòu)及分解爐內(nèi)溫度分布根據(jù)對中國煤燃燒性能的試驗結(jié)果，以及日本赤穗二廠SF分解爐(圖2—6)燒煤粉對生產(chǎn)產(chǎn)生不良結(jié)果，公司為冀東水泥廠重新設(shè)計了燒煤粉的NSF分解爐(圖2．7)，與SF相比，首先，將SF分解爐燃料噴嘴由爐頂移到旋流室頂部，以一定角度向下噴吹，使噴出的煤粉直接噴入三次風中。其次，將SF分解爐爐頂喂·26·

Null 料口下移，c3筒卸出生料通過分料閥分成兩部分，一部分喂到出窯的上升煙道內(nèi)，降低窯尾廢氣溫度，減少煙道結(jié)皮。另一部分生料喂人NSF分解爐錐體下部，由于生料喂料口下移及NSF分解爐加高延長了生料在爐內(nèi)停留時間，有利于氣料間熱交換，使人窯生料分解率提高到90％以上。最后，取消了原來SF分解爐上升煙道中設(shè)置平衡窯內(nèi)和三次風管內(nèi)壓力的縮口，在煙道內(nèi)加生料可以消耗氣流部分動能，適當控制三次風管進分解爐閘門，同樣可以取得窯與分解爐之間的壓力平衡。NSF分解爐的缺點在于NSF分解爐是側(cè)面出口，且出口高度大，占有分解爐高度三分之一左右，使爐內(nèi)產(chǎn)生偏流、短路和形成稀薄生料區(qū)，影響爐內(nèi)氣料的熱交換。圖2-7NSF分解爐系統(tǒng)-27·

Null 日本秩父水泥廠為了克服NSF分解爐的缺點，研制出秩父式SF(C．SF)，其系統(tǒng)示意圖見圖2-8。為克服NSF側(cè)面出口產(chǎn)生的缺點，c—sF改為頂部渦室出口。為使氣料產(chǎn)生噴騰效果，在渦室下面設(shè)置縮口，克服了氣流偏流和短路現(xiàn)象，各區(qū)氣流到達C。筒入口路程基本相同，并且通過增設(shè)連接管，使生料在分解爐中停留時間增加到15s以上，有利于燃料完全燃燒和加強氣流與生料間的熱交換，使入窯生料分解率達到90％以上。圖2—8C—SF分解爐系統(tǒng)不意圖口一原理圖；6一系統(tǒng)圖我國成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院對SF、NSF和、C—SF分解爐爐型進行了分析、反求、試驗后，開發(fā)了適合于燒劣質(zhì)煤的CDC分解爐(見圖2-9)。CDC分解爐在爐體的圓柱段設(shè)置有縮口，通過此縮口來改變料氣運行軌跡，加強噴騰效應(yīng)；同時，將c．sF分解爐出口渦室加高，采用了類似DD分解爐出口的徑向出口方法，使得路子頂部出El風上方留有氣流迂回空間，增強物料在氣流內(nèi)的返混，達到延長料氣停留時間，改善爐內(nèi)濃度場及溫度場分布均勻性，提高熔爐利用率的目的。B渦流燃燒式分解爐渦流燃燒式分解爐是在RSP分解爐中加流化床，可以強化物料的分散，延長物料滯留時間及粗顆粒煤粉的燃燒時間，達到提·28·

Null 的停留時間，一方面可以防止物料沉降，延長物料在流化床上的滯留時間；另一方面可以使未燃盡的大顆粒煤粉進一步燃燒。RSP／F分解爐的分散功能將有利于提高物料的懸浮分散性，提高生料分解率。改造后的RSP／F分解爐還可以有效地緩解C，、c，預熱器塌料帶來的嚴重后果。可見，RSP／F分解爐不僅可以使煤粉充分燃燒，改善物料的分散程度，提高分解效率，還具有緩解塌料、預防生產(chǎn)事故的作用。C沸騰式分解爐日本三菱重工、三菱礦業(yè)和水泥公司開發(fā)MFC(MtsulishiFludizedCalciner)分解爐，它們將化學工業(yè)硫化床用于煅燒水泥，于1963年開始試驗并于1968年獲得MFC設(shè)計專利。MFC分解爐結(jié)構(gòu)如圖2—10所示。它由一個鋼板卷成圓筒體，為了保護簡體和減少散熱損失，在筒體內(nèi)鑲有隔熱磚和耐火磚。在簡體下部裝有流化床，流化床下部有一個空氣室，設(shè)有進風口，流態(tài)化風機鼓入高壓風，通過噴嘴吹向流化層。原始型MFC分解爐(圖2-11口)經(jīng)使用后發(fā)現(xiàn)爐底流化床面積很大，通過流化床的最低風速應(yīng)控制在0．8m／s以上才能使生料形成流化層，造成流化空氣和三次空氣比高于0．3：0．7。因此，一方面，造成三次空氣回收熱量減少，造成整個分解窯系統(tǒng)熱耗增高；另一方面，由于流化床面積大，很難保持適當和穩(wěn)定均勻的流化速度，使爐內(nèi)煅燒條件惡化。改進型MFC分解爐(圖2-11b)把流化床面積縮小，采用流化一懸浮疊加原理，延長了物料在爐內(nèi)滯留時間。生料在爐內(nèi)分解率達50％～60％后，通過斜煙道進入窯尾上升煙道底部，再利用窯氣中過剩氧使燃料繼續(xù)燃燒，同時使生料分解率提高到90％以上。這就是兩步到位的模式。N．MFC型分解爐(圖2-11c)是三菱重工在20世紀80年代中期開發(fā)的，它進一步增大了分解爐的高徑比，將流化床面積減至盡可能小，使流化空氣量降至最小。同時，將全部生料喂入爐內(nèi)，形成穩(wěn)定流化層。MFC分解爐具有熱交換效率高，燃燒穩(wěn)定，物料停留時間長，·30·

Null ┏━━━━━┳━━━━┓┃雨0X3300┃／爐1┃┃≮一┃／利┃┃04600┃三次┃┃下酬I┃蟊┃┃溜刊┃┃┃裂┃┃┣━━━━━┻━━━━┫┃}Ⅱ砦-4岔l上、啼┃┗━━━━━━━━━━┛流化床空氣人口圖2-11MFC分解爐結(jié)構(gòu)圖n一原始型；b--改進型；c—N-MFC型可燃燒劣質(zhì)煤、粗粒煤的突出優(yōu)點。另外，由于爐內(nèi)為還原氣氛，可以減少NO。的排放量，出爐料流穩(wěn)定性高，出爐生料分解率及料溫穩(wěn)定。但是，由于需要設(shè)置流態(tài)化高壓鼓風機，使流程復雜化，增加了系統(tǒng)電耗，而且結(jié)構(gòu)和操作復雜。D煙道式分解爐1964年，原聯(lián)邦德國用油頁巖作為水泥原料在懸浮預熱器中煅燒，開始了窯外分解技術(shù)的應(yīng)用，但是真正燒油及煤的分解爐的研究，是日本1974年開始的，特別是洪堡和伯力鳩斯兩大水泥設(shè)備制造商，它們將窯尾與最低一級旋風筒之間連接煙道增高并彎曲向下，用延長煙道的方法開發(fā)出各自分解爐專利。a洪堡公司Pyroclon分解爐洪堡公司分解爐系列如圖2—12所示。Pyroclon—S分解爐的特點是上升煙道分解爐用的燃燒空氣從回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通過，它適合于對帶多筒冷卻機的SP窯進行改造。Py—roclon—R分解爐基本和Pyroclon—S相同，主要差別是，R型使用單獨三次風管供應(yīng)三次風，和窯尾廢氣一起作為分解爐燃料燃燒用風。這樣可以降低分解爐內(nèi)二氧化碳的分壓，提高分解溫度。Py一-31-Null 解爐下行煙道進入最下一級旋風筒。洪堡公司各種分解爐適用于各種燃料，可以控制分解爐內(nèi)各區(qū)溫度，使料氣能很好混合，降低廢氣中NO。和CO的含量，使整個分解窯系統(tǒng)壓強降低。除此之外，設(shè)備相對簡單，生料分離效率高，并且適合于燃燒劣質(zhì)燃料。b伯力鳩斯公司Prop01分解爐德國伯力鳩斯公司分解爐，同洪堡公司Pyroclon分解J爐一樣將窯尾煙道延長變成分解爐，不同之處是在伯力鳩斯多波爾懸浮預熱器基礎(chǔ)上設(shè)置了一條整體煙道。伯力鳩斯分解爐系列如圖2—13所示。圖2—13伯力鳩斯公司Pmp01分解爐系列8一AT；6一AS；c—AS-CC；d—AS—MSCPropol—AT型分解爐所用的燃燒空氣全部由窯內(nèi)通過，適合于改造帶多筒冷卻機的sP窯。Prop01．AS型分解爐所用的燃料空氣一部分來自三次風管，另一部分由窯內(nèi)通過。PropolAS—CC型分解爐是在As分解爐基礎(chǔ)上改進而成的，主要適合于燒劣質(zhì)煤，特別是易燒性差的燃料，如無煙煤、石油焦等。PropolAS—MSC型分解爐是在AS基礎(chǔ)上為降低窯系統(tǒng)NO。排放量而研究出來的。它主要采用了多級燃燒的設(shè)計已達到降低NO。排放的目的。伯力鳩斯Propol系列分解爐的適用范圍見表2-3。·33-Null 表2-3各種Prop01分解爐適用范圍┏━━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┓┃分解爐型┃AT┃AS┃AS．CC┃AS．MSC┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃高堿原料旁路放風：┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃預防生成結(jié)皮┃▲▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃生料低堿水泥┃▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃燃料特性：┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃團塊狀┃▲▲▲┃▲▲┃▲▲┃▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃高灰分┃▲▲▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃低品位┃▲┃▲▲┃▲▲▲┃▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃適應(yīng)各種燃料┃▲┃▲▲┃▲▲▲┃▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃環(huán)境保護要求：┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃低NO，排放量┃▲▲┃▲▲┃▲▲┃▲▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃配套設(shè)備范圍：┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃小于2000t／d┃▲▲┃▲▲┃▲▲┃▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃2000～3000t／d┃▲▲▲┃▲▲┃▲▲┃▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃大于3000t／d┃▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃LowNO。燃燒器┃┃▲▲▲┃▲▲▲┃▲▲▲┃┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫┃多級燃燒┃┃▲┃▲┃▲▲▲┃┗━━━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┛注：▲▲▲很適合；▲▲適合；▲尚司；一不適合。2．1．2．3新型分解一預燒系統(tǒng)預分解系統(tǒng)是新型干法水泥中的核心組成部件，不同類型的預分解系統(tǒng)可適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境且實現(xiàn)不同的效果。有人研究了高產(chǎn)、高穩(wěn)定性預分解系統(tǒng)，劣質(zhì)及無煙煤分解爐燒成裝置和高原型煤種普適性水泥熟料循環(huán)煅燒系統(tǒng)等多種關(guān)鍵技術(shù)與裝備、生產(chǎn)線并成功應(yīng)用于三條水泥熟料工業(yè)化中。A高產(chǎn)、高穩(wěn)定性預分解系統(tǒng)為了提高分解爐內(nèi)無聊的分解率，該研究通過引人帶旋流的三次風增加物料的橫向運動，從而提高物料的分解。在此基礎(chǔ)上，采用CFD技術(shù)對該類型預分解系統(tǒng)的運行和結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，分析發(fā)現(xiàn)增大分解爐的容積可以增加煤粉和物料在分解爐內(nèi)停留時間，從而為進一步增產(chǎn)降耗奠定理論基礎(chǔ)。高產(chǎn)、高·34．

Null 穩(wěn)定性預分解系統(tǒng)如圖2—14所示。┏━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━┓┃┃出口┃┃4300┃疋．┃┃l·┃，一l┃┃l}┃、┃┣━━━┳━━━┳━━━━╋━━┳━━━━━┫┃┃┃5j┃700┃┃┃┃┣━━━━╋━━┫┃┃o┃┃一┃┃┃┃o┃┃┃┃┃┃呈┃┃┃┃┃┃n┃┃┃┃┃┃┃生料┃┃┃┃┃┃入口┃┃┃┃┃┃┃┃┃——┃┃┃。∑┃電┃I┃二┃┃1┃r三}┃┃┃?，┃┃o┃奴誡┃┃戮1?┃┃┣━━━┻━━━━╋━━┻━━━━━┫┃寸，┃┃┃┣━━━┻━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫┃次風入口／M┃弋2650┃┗━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━┛生料。昌寸二次風入口風入口I『／姆入口煤露C…口圖2—14高產(chǎn)、高穩(wěn)定性預分解系統(tǒng)n一噴旋分解爐正視圖；6一下部放大圖；c一俯視圖B劣質(zhì)及無煙煤分解爐燒成裝置針對劣質(zhì)及無煙煤的特點，參照現(xiàn)有預熱器、分解爐結(jié)構(gòu)的特點，借鑒國內(nèi)相似工況條件的技術(shù)特征，計算調(diào)整預熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)，開發(fā)設(shè)計劣質(zhì)及無煙煤分解爐燒成裝置。劣質(zhì)及無煙煤分解爐燒成裝置如圖2—15所示。與劣質(zhì)及無煙煤分解爐燒成裝置配套的是高效窯外分解窯。該窯設(shè)計主要基于高容積產(chǎn)量，其途徑通過調(diào)整燒成帶、過渡帶長度和耐火材料的材質(zhì)以適應(yīng)窯高速運行狀況下對新型燃燒器、高產(chǎn)量等的適應(yīng)性。C高原型煤種普適性水泥熟料循環(huán)煅燒系統(tǒng)(簡稱：循環(huán)預燒系統(tǒng))高原型煤種普適性水泥熟料循環(huán)煅燒系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，一是具有常規(guī)功能的分解爐，二是具有進一步提高物料分解率和溫度的預燒爐。該系統(tǒng)基本工藝流程如圖2—16所示。·35．? Null 2．2回轉(zhuǎn)窯2．2．1回轉(zhuǎn)窯的功能和發(fā)展回轉(zhuǎn)窯誕生于1885年，經(jīng)過120多年的發(fā)展和完善，經(jīng)歷了多次重大的技術(shù)革新。自第一代回轉(zhuǎn)窯投入生產(chǎn)以來，其簡體形式已經(jīng)變革、發(fā)展，但主要是直筒型和各種局部擴大型兩種。實踐經(jīng)驗和理論研究表明，直筒型是現(xiàn)時最有效的窯體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代預熱器窯和窯外分解窯的筒體一般都是直筒型。表2_4為中材國際南京水泥設(shè)計研究院設(shè)計生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯主要性能參數(shù)，均為直筒型。表2_4南京水泥設(shè)計研究院回轉(zhuǎn)窯主要性能參數(shù)┏━━━━━━━┳━━━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━┓┃規(guī)格／m┃參考產(chǎn)量／t·d1┃轉(zhuǎn)速／r-min-1┃斜度／％┃支承數(shù)量┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━┫┃4,3．2X50┃1000┃O．36～3．5┃4┃3┃┃∞．5X54┃1500┃O．35～3．5┃4┃3┃┃64×56┃2000┃O．6～3．6┃4┃3┃┃64×60┃2500┃O．4～4┃4┃3┃┃64．3×60┃3000┃0．4～4┃4┃3┃┃64．6X70┃4000┃O．36～4┃4┃3┃┃64．8×74┃5000┃O．35～4┃4┃3┃┃4,5×74┃6000┃O．35～4┃4┃3┃┃65．6X84┃7500┃O．36～4┃4┃3┃┃踴．2x92┃10000┃0．4—3．9┃4┃3┃┃4,5．2X61┃5500┃O．38～3．8┃3．5┃2┃┗━━━━━━━┻━━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━┛作為水泥熟料礦物最終形成的煅燒技術(shù)裝備，它主要在以下五方面發(fā)揮作用。(1)燃料燃燒裝置。作為燃料燃燒裝置，它具有廣闊的燃燒空間和熱力場，可以供應(yīng)足夠的空氣，裝備優(yōu)良的燃燒裝置，可以保證燃料充分燃燒，為熟料燒成提供必備的熱量。·37·

Null(2)熱交換作用。作為熱交換裝置，它具有均勻的溫度場，可以滿足水泥熟料形成過程中各個階段的換熱要求。(3)化學反應(yīng)功能。作為化學反應(yīng)器，隨著水泥熟料礦物形成不同階段的不同需要，它既可以分階段滿足不同礦物形成對熱量、溫度的要求，又可以滿足它們對時間的要求，是目前用于水泥熟料礦物最終形成的最佳設(shè)備。(4)輸送物料功能。作為輸送設(shè)備，由于物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的填充率、轉(zhuǎn)速和窯斜度都很低，因此具有更大的利用潛力。(5)降解利用廢棄物。20世紀末以來，隨著環(huán)境保護意識的加強，回轉(zhuǎn)窯表現(xiàn)出優(yōu)越的環(huán)保功能。它具有高溫、穩(wěn)定熱力場的突出優(yōu)點，已經(jīng)成為降解利用各種有毒、有害、危險廢棄物的最好裝置之一。回轉(zhuǎn)窯具有多種功能和優(yōu)良品質(zhì)，近半個世紀中它在一直獨立承擔著水泥生產(chǎn)過程中的熟料煅燒任務(wù)。但是，它也存在著許多的缺點和不足。首先，作為熱交換裝置，窯內(nèi)主要表現(xiàn)為“堆積態(tài)”換熱，換熱效率有限，影響生產(chǎn)效率的提高和能耗的降低。其次，熟料煅燒過程大量生成NO。等有害成分，造成嚴重的大氣污染。最后，回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出的高溫熟料熱量很難回收，如果沒有效率很高的冷卻機配合，將造成熱量的巨大浪費，而緩慢冷卻是影響熟料質(zhì)量的。回轉(zhuǎn)窯的主要發(fā)展方向都是圍繞著它的缺點而展開的。一方面，是對回轉(zhuǎn)窯本身的改進，例如對窯直徑的部分擴大、窯長度的變化等，以達到改進換熱條件，改變氣流速度或延長滯留時間的目的；另一方面，則是將某些熟料形成的化學反應(yīng)移到窯外進行，以改善換熱和化學反應(yīng)條件。從1928年立波爾窯的誕生，1932年旋風預熱器專利的獲取，1950年旋風預熱窯的出現(xiàn)，1971年預分解窯的誕生，以及20世紀80年代長徑比為10的兩支點短回轉(zhuǎn)窯用于生產(chǎn)等，這些對回轉(zhuǎn)窯功能削弱的技術(shù)革新過程至今仍在進行。這樣，就使凡是能采用比回轉(zhuǎn)窯更加優(yōu)越的設(shè)備進行的水泥熟料煅燒過程，都轉(zhuǎn)移到窯外進行，以盡量克服其固有的·38-Null 缺點和不足。但是，到目前為止，熟料煅燒的最后燒結(jié)過程，仍采用回轉(zhuǎn)窯來完成，還沒有研制開發(fā)出可用于現(xiàn)代化大型生產(chǎn)的更好裝備。特別是回轉(zhuǎn)窯所具有的降解利用各種廢棄物的優(yōu)良環(huán)保功能被挖掘利用后，更賦予其新的發(fā)展活力。隨著窯的產(chǎn)量提高，窯的容積產(chǎn)量從3．ot／(d·m3)逐步上升至6．or／(d·m3)。回轉(zhuǎn)窯筒體散熱損失從三檔窯的大于35keal／kg下降至二檔窯的26～30keal／kg。窯速從3r／rain提高至4r／rain以上，物料在窯內(nèi)停留時間從40rain逐步下降至30min以下。二檔窯和三檔窯相比，設(shè)備重量降低約10％左右，此外還具有運行平穩(wěn)、安裝簡單、維護方便等優(yōu)點。20世紀80年代初，第一臺L／D<11的二檔窯在歐洲投入生產(chǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，90年代得以快速發(fā)展，進入21世紀，國際上新建生產(chǎn)線投入的二檔窯數(shù)量已超過三檔窯。2．2．2回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)主要由筒體、輪帶或滾圈、托輪、擋輪組、傳動裝置及密封裝置等部分組成。2．2．2．1筒體筒體是回轉(zhuǎn)窯的主要組成部分，是一個鋼質(zhì)的圓筒，由不同厚度的鋼板事先卷成一節(jié)一節(jié)的圓筒，安裝時再焊接起來。筒體內(nèi)鑲砌有200mm左右的耐火材料，以保護筒體。筒體外面套裝有幾道輪帶，筒體成一定斜度(一般3．5％～5％)，坐落在與輪帶相對應(yīng)的托輪上。由于筒體要承受筒體本身、耐火材料及物料等的重力，在兩道托輪之間的筒體會產(chǎn)生軸向彎曲，輪帶處產(chǎn)生橫截面的徑向變形(見圖2—17)。這種變形對回轉(zhuǎn)窯的安全運轉(zhuǎn)以及窯襯的壽命構(gòu)成嚴重影響，因此需要筒體必須具有一定的強度和剛度。2．2．2．2輪帶或滾圈輪帶是一個堅固的大鋼圈套裝在筒體上，整個回轉(zhuǎn)窯的全部重力，通過輪帶傳帶給托輪，輪帶隨著筒體在托輪上滾動，本身還．3q．

Null 圖2—17回轉(zhuǎn)窯簡體變形情況有增加筒體剛性的作用。輪帶是由鑄鋼或鍛鋼制成，鍛造輪帶其截面為實心結(jié)構(gòu)，質(zhì)量好使用年限長，但是散熱差，剛性差，制造工藝復雜。截面尺寸較大的輪帶，一般采用鑄造，其截面有實心矩形和空心箱形兩種。輪帶的安裝方法主要有兩種，一種是固定式，將輪帶通過墊板直接鉚在筒體上。這種安裝方式限制了筒體的自由膨脹，輪帶與筒體之間的熱應(yīng)力較大，目前很少使用。另一種是活套在筒體上，如圖2—18所示，在筒體上鉚接或焊有墊板，輪帶與墊板之間留有適當?shù)目障叮话?～6mm，它既可以控制熱應(yīng)力又可以充分利用輪帶的剛性，使之對簡體起到加固作用，因此是目前應(yīng)用較多的安裝方法。2．2．2．3托輪托輪設(shè)置在每道輪帶的下方兩側(cè)，支撐窯的部分重力。它是一個堅固的鋼質(zhì)鼓輪，通過軸承支撐在窯的基礎(chǔ)上，為了節(jié)省材料和減輕質(zhì)量，輪帶中設(shè)有帶孔的輻板，托輪的中心貫穿一軸，兩軸頸安裝于兩軸承之中(見圖2．19)。托輪的直徑一般為輪帶直徑的四分之一，其寬度比輪帶寬50～lOOmm。圖2—20為托輪的軸承結(jié)構(gòu)。2．2．2．4擋輪組回轉(zhuǎn)窯筒體與水平呈一定斜度安裝，長期運轉(zhuǎn)后，由于筒體彎曲和輪帶與托輪的不均勻磨損，特別是由于輪帶與托輪接觸面之間摩擦因數(shù)的變化，經(jīng)常引起筒體的上下竄動。這個竄動必須．40．

Null 好壞，對窯系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)指標具有重要意義。窯的密封主要有非接觸式和接觸式兩大類。前者包括迷宮式與氣封式兩種，后者則有端面摩擦和徑向摩擦兩種。2．2．3回轉(zhuǎn)窯的工作原理回轉(zhuǎn)窯的工作原理主要集中了物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運動、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體的流動、燃料的燃燒等主要過程和基本規(guī)律。2．2．3．1窯內(nèi)物料的運動新型干法水泥生產(chǎn)所采用的窯外預熱預分解將預熱和分解分別移到預熱器和分解爐中進行，窯內(nèi)只有小部分的分解反應(yīng)。一般認為從窯尾起至物料溫度1300℃為過渡帶，主要任務(wù)是物料升溫及部分碳酸鹽分解和固相反應(yīng)；物料溫度1300～1450～1300。C區(qū)問為燒成帶，主要完成水泥熟料主要成分的最終燒成。窯內(nèi)物料的運動可以用圖2-22來說明。物料進入回轉(zhuǎn)窯后，由于筒體以一定速度轉(zhuǎn)動并且與水平面有一定的傾斜度，物料逐漸由窯尾向窯頭運動。┏━━━━┳━━━┓┃纊┃]以┃┃f┃┃┣━━━━╋━━━┫┃屹┃貓占┃┃┣━━━┫┃爿┃爿7┃┗━━━━┻━━━┛圖2-22回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料運動示意圖由圖2-22看出：△S=htana式中^——物料平面弦長；(2-1)·43·

Null a——回轉(zhuǎn)窯筒體的斜度。很容易得出h=2Rsin要(2—2)式中尺——筒體半徑；?D——物料平面與簡體中心形成的圓心角。那么AS=Disin．--翌g-tand(2-3)二式中Di——回轉(zhuǎn)窯筒體有效內(nèi)徑。物料前進AS距離后，又被埋在物料中，重復以上的運動過程，在不斷的反復過程中前進，每翻滾一次就前進一個2xS。2．2．3．2窯內(nèi)氣體的流動氣體在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)流動時，伴隨有燃料的燃燒、物料的煅燒，氣體的溫度、組成隨時都在變化。因此，氣體的流動是相當復雜的，特別是燃燒帶內(nèi)的氣體流動更為復雜。回轉(zhuǎn)窯燃燒帶內(nèi)的氣體流動，可以近似為射流流動。根據(jù)流體力學得知，該射流是指流體由噴煤嘴噴射到較大空問并帶動周圍介質(zhì)(二次風)流動形成流股(火焰)的流動，流體噴入到有限空間(燃燒帶空間)，顯然回轉(zhuǎn)窯內(nèi)火焰的射流應(yīng)屬于限制射流。絕大多數(shù)的射流都屬紊流流動，在射流內(nèi)氣體質(zhì)點有不規(guī)則的脈動，氣體由噴嘴噴出后，由于紊流質(zhì)點的脈動擴散和分子的黏性擴散作用，使得噴出的一次空氣質(zhì)點和周圍的二次空氣質(zhì)點發(fā)生碰撞，進行動量交換，把自己的一部分動量傳遞給相鄰的氣體，并帶其他質(zhì)點向前流動。又由于回轉(zhuǎn)窯是一個直徑有限的圓筒，當前面的氣體被推向前進時，后面的氣體變得稀薄而壓力下降，即在噴煤嘴處造成一定的負壓(抽力)，使二次空氣連續(xù)不斷吸收進流股內(nèi)，與一次空氣混合，并逐漸向中心擴撒，射流斷面逐漸擴大，氣體量逐漸增多。燃燒帶火焰長度，主要決定燃燒帶氣體流速，為了保持適當．44·

Null 的火焰長度，燃燒帶氣體流速可按下式進行計算：既2麗10306A00m幣qi?2-4)式中％——燃燒帶氣體流速，m3／(Ill2·s)；A——1kg燃料燃燒生成的氣體量，ITl3／kg；m——回轉(zhuǎn)窯的小時產(chǎn)量，t／h；g——熟料的單位熱耗，kg／kg-ck；D。——燃燒帶內(nèi)徑，m；Q。。——燃料的應(yīng)用基低位熱值，kJ／kgo除燃燒帶以外氣體在窯內(nèi)的流動，近似于氣體在管道內(nèi)的流動，一般流動狀態(tài)屬于湍流范圍。沿窯截面氣流速度分布比較均勻，但在窯頭及窯尾處，氣流速度分布受窯頭、窯尾及煙室形狀和密閉情況的影響。這些地方往往由于通風截面的變化和方向的改變而形成渦流，導致流體局部阻力增大。如果結(jié)構(gòu)形式不當，則會影響窯內(nèi)通風，使高溫火焰不順暢，影響窯的正常操作及熱工性能。氣體在窯內(nèi)流動，流速是一個十分重要的參數(shù)。它一方面影響對流換熱系數(shù)的大小；另一方面影響著高溫氣體與物料接觸時間。如果氣體流速增大，傳熱系數(shù)增大，但氣體與物料接觸時間縮短，總的傳熱量反而減少，使廢氣溫度升高，熟料熱耗增加，窯內(nèi)揚塵增大。窯內(nèi)氣體流動與窯內(nèi)徑的關(guān)系為陬蘭。ciD3oc丁DD(2_5)1Tn2。￡4五∥式中肛一回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體流速；Q——回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力。由此可以看出，窯內(nèi)需要的氣體流速與窯的直徑成正比，即隨窯徑的增加，窯內(nèi)風速也要求增加。2．2．3．3窯內(nèi)燃料的燃燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉燃燒所形成的火焰屬于湍流擴散火焰，燃燒過·45· Null 程可分為四個階段：燃料與空氣混合；釋放揮發(fā)分；揮發(fā)分燃燒；固定碳燃燒。碳粒的燃燒過程可用以下化學反應(yīng)式表示：C+02_C02C+0：叫CO一級反應(yīng)2C+02卅C02CO：+C卅C0二級反應(yīng)·CxOy+02刊colmco，+nCOCxO，．J。式中，m、n決定于燃燒過程和條件即碳氧結(jié)合比盧2羆。碳粒的燃燒過程也是燃燒物的消耗過程，可以利用單位時間內(nèi)氧的消耗量或碳的消耗量來表示。2．3熟料冷卻機2．3．1熟料冷卻機的發(fā)展世界上第一臺熟料冷卻機是1980年出現(xiàn)的單筒冷卻機，多筒冷卻機是1923年由丹麥史密斯公司設(shè)計出現(xiàn)，在1965年后又改進成新型多筒冷卻機。在這一時期也是SP窯最為流行時期，新型多筒冷卻機多配置在新建的sP窯上。但是自從1973年開發(fā)出分解爐NSP窯新技術(shù)后，由于多筒冷卻機不能提供三次風供分解爐燃燒用，轉(zhuǎn)而采用篦式冷卻機的較多?2．3．1熟料冷卻機的發(fā)展世界上第一臺熟料冷卻機是1980年出現(xiàn)的單筒冷卻機，多筒冷卻機是1923年由丹麥史密斯公司設(shè)計出現(xiàn)，在1965年后又改進成新型多筒冷卻機。在這一時期也是SP窯最為流行時期，新型多筒冷卻機多配置在新建的sP窯上。但是自從1973年開發(fā)出分解爐NSP窯新技術(shù)后，由于多筒冷卻機不能提供三次風供分解爐燃燒用，轉(zhuǎn)而采用篦式冷卻機的較多。與之相適應(yīng)，篦式冷卻機由第一代發(fā)展為第二代。1984年IKN公司提出“阻力篦板”概念產(chǎn)生了第三代篦式冷卻機。篦式冷卻機在1940年才用于水泥工業(yè)中，它分為往復式、移動式和振動式。往復式篦式冷卻機是用許多排篦板向前和后退運動來送熟料，而移動式篦式冷卻機是用環(huán)形連續(xù)篦式床來輸送熟料、振動式篦式冷卻機是把篦床作為振動輸送槽來輸送熟料，后兩者由于結(jié)構(gòu)存在一些缺陷而被淘汰。篦式冷卻機因單位篦床產(chǎn)量反復提高，不斷提高熱回收效率和不斷降低磨損及維護費-46．

Null 用，以及降低單位冷卻空氣而降低收塵空氣量，而得到大家競相采用。熟料冷卻機有近十種形式，但現(xiàn)代新型干法燒成系統(tǒng)多用單筒、多筒和篦式冷卻機。這些冷卻機要完成以下任務(wù)。(1)盡可能多地把熟料中顯熱(1200～1500kJ／蠔熟料)回收進燒成系統(tǒng)，加熱二次空氣和三次空氣，盡可能提高二、三次空氣溫度，把燒成系統(tǒng)燃料消耗降至最低。(2)盡量提高熟料冷卻速度，以提高水泥質(zhì)量和提高熟料的易磨性。(3)要把熟料冷卻到盡可能低的溫度，以滿足熟料輸送、貯存和水泥粉碎的要求。水泥工業(yè)的回轉(zhuǎn)窯誕生之初，并沒有任何熟料冷卻設(shè)備，熱的熟料傾卸于露天堆場自然冷卻。19世紀末期出現(xiàn)了單筒冷卻機。1910年德國克虜伯·格羅生(KruppGrason)公司把多筒冷卻機引用到水泥工業(yè)，稱為康森特拉(Concentra)冷卻機，1922年丹麥史密斯公司開始制造這種冷卻機，并命名為尤納克斯(Unax)冷卻機。1930年德國伯力休斯公司在發(fā)明了立波爾窯的基礎(chǔ)上研制成功回轉(zhuǎn)篦式冷卻機，稱為Recupol。隨后不久，英國阿利斯．查默爾(Allis—Chalmers)公司又開發(fā)出震動式篦式冷卻機。1937年美國富勒(Fuller)公司開始生產(chǎn)第一臺推動篦式冷卻機。100多年來，在國際水泥工業(yè)科技進步的大潮中，有的不斷改進，更新?lián)Q代，長足發(fā)展；有的已經(jīng)被淘汰。20世紀80年代末出現(xiàn)的第三代可控氣流篦式冷卻機，其性能雖較第二代厚層篦式冷卻機優(yōu)良，但仍然存在結(jié)構(gòu)復雜，篦下需設(shè)置拉鏈機，機身占用高度高，冷卻風量較大且篦板篦縫噴出風速過高等問題。進一步改善通風效率、提高熱回收率、簡化裝備結(jié)構(gòu)、提高運轉(zhuǎn)率、降低裝備高度、減少基建投資已成為冷卻機發(fā)展的方向。90年代中期，國外出現(xiàn)了無漏料冷卻機，工藝性能優(yōu)良，裝備簡化，此類冷卻裝備中，近年來投人生產(chǎn)的步進式無漏料高效冷卻機性能尤為優(yōu)良，該機由若干條縱向熟料冷卻輸送通·47·

Null 道組成，運行速度隨料層冷卻情況自動調(diào)節(jié)，通道單獨通風，熱交換時間可以控制，確保不同粒徑熟料得以冷卻，冷卻風量(標態(tài))約1．6m3／kg熟料，熱回收率超過74％~76％，篦床有效面積負荷>45t／(ITl3·d)。同時，該篦式冷卻機具有結(jié)構(gòu)緊湊，機內(nèi)無輸送部件，篦板不與熱熟料直接接觸，磨蝕量少，熟料輸送無阻礙，輸送效率穩(wěn)定，模塊化設(shè)計，安裝維護方便，篦下無漏料，無須設(shè)置拉鏈機，整機高度低等一系列優(yōu)點。目前，熟料冷卻機在水泥工業(yè)生產(chǎn)過程中，已不再是當初僅僅為了冷卻熟料的設(shè)備，而在當代預分解窯系統(tǒng)中與旋風筒、換熱管道、分解爐、回轉(zhuǎn)窯等密切結(jié)合，組成了一個完整的新型水泥熟料煅燒裝置體系，成為一個不可缺少的具有多重功能的重要裝備。熟料冷卻機的功能及其在預分解窯系統(tǒng)中的作用如下：(1)作為一個工藝裝備，它承擔著對高溫熟料的驟冷任務(wù)。驟冷可阻止熟料礦物晶體長大，特別是阻止硅酸三鈣晶體長大，有利于熟料強度及易磨性能的改善；同時，驟冷可使液相凝固成玻璃體，使氧化鎂及鋁酸三鈣大部分固定在玻璃體內(nèi)，有利于熟料的安定性的改善及抗化學侵蝕性能。(2)作為熱工裝備，在對熟料驟冷的同時，承擔著對人窯二次風及入爐三次風的加熱升溫任務(wù)。在預分解窯系統(tǒng)中，盡可能地使二、三次風加熱到較高溫度，不僅可有效地回收熟料中的熱量，并且對燃料(特別是中低質(zhì)燃料)起著預熱、提高燃料燃盡率和保持全窯系統(tǒng)有一個優(yōu)化的熱力分布都有著重要作用。(3)作為熱回收裝備，它承擔著對出窯熟料攜出的大量熱焓的回收任務(wù)。一般來說，其回收的熱量隨二、三次風進入窯、爐之內(nèi)，有利于降低系統(tǒng)煅燒熱耗，以低溫熱形式回收亦有利于余熱發(fā)電。否則，這些熱量回收率差，必然增大系統(tǒng)燃料用量，同時亦增大系統(tǒng)氣流通過量，對于設(shè)備優(yōu)化選型、生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗都是不利的。(4)作為熟料輸送裝備，它承擔著對高溫熟料的輸送任務(wù)。．48．

Null 對高溫熟料進行冷卻有利于熟料輸送和貯存。2．3．2熟料冷卻機的結(jié)構(gòu)與工作原理2．3．2．1單筒冷卻機結(jié)構(gòu)及工作原理單筒冷卻機結(jié)構(gòu)上類似于回轉(zhuǎn)窯，其工作原理是通過逆流傳熱，以及通過內(nèi)部裝置使熟料布滿整個筒體橫截面對流換熱的終和換熱方式。現(xiàn)代新型單筒冷卻機如圖2-23所示。在通體前一段最前面25m，沒有任何內(nèi)部揚料裝置。在開始最熱的1區(qū)可裝有三排破碎齒；接著2區(qū)和3區(qū)裝有半揚料斗板。在此后面40m全長區(qū)段，襯有鐵板，在4區(qū)和5區(qū)裝有閉式揚料勺，出口(6區(qū))裝有開式弧形揚料板。6哆黛3m／＼、～弋r尸幽2-23新型單筒冷卻機2．3．2．2多筒冷卻機結(jié)構(gòu)及工作原理新型多筒冷卻機一般有9～10個冷卻筒配置在窯筒體周圍，每個冷卻筒通過彎管同窯筒體卸料1：3相連接，故窯卸出熟料通過彎管進入冷卻筒。冷卻筒是通過兩個支架支承在窯筒體延長段上，延長窯筒體末端裝有一個附加輪帶托輪支承裝置來承受冷卻筒附加重量。·49．

Null 多筒冷卻機的每個冷卻筒，通過兩個支架固定在窯筒體延長段上。多筒冷卻機工作原理及工藝過程同單筒冷卻機基本相同，故其內(nèi)部裝置也基本相同。如圖2—24所示，高溫熟料通過進口彎道進入冷卻筒后，首先進入最前端，接著進入三排破碎齒區(qū)，隨后是揚料板區(qū)，緊接著是裝有揚料勺和撒播揚料裝置區(qū)。圖2-24多筒冷卻機的冷卻筒內(nèi)部裝置冷卻筒出口端包在卸料殼罩中，在那里熟料通過冷卻筒末端格篩篩分，留在格篩上的大塊熟料喂入熟料破碎機中。窯的末端設(shè)計呈錐形縮口，一方面可以降低窯門的密封面積，形成一圈很高擋壩，使高溫的熟料堆積在出口，延長熟料在窯內(nèi)停留時間，降低熟料進入冷卻筒時的溫度。另外在冷卻筒進口套管處裝有破碎棒，可以防止大塊熟料進人冷卻筒，特別是可防止垮落窯皮堵塞進口彎管和損壞冷卻筒中揚料裝置。2．3．2．3篦式冷卻機結(jié)構(gòu)與工作原理到目前為止，篦式冷卻機經(jīng)過了四代的發(fā)展，各帶篦式冷卻機的主要性能特點見表2-5。·50·

Null 表2-5各代篦式冷卻機主要性能特點┏━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━┓┃┃單位篦床面積產(chǎn)量┃單位冷卻風量(標態(tài))┃熱效率┃┃代別┃┃┃┃┃┃／t·(m2·d)一?┃／m3·kg一1┃／％┃┣━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━┫┃第一代富勒型篦式冷卻機┃25～27┃3．5～4．0┃<50┃┃第二代厚料層型篦式冷卻機┃32～43┃2．7～3．2┃65～70┃┃第三代控制流式篦式冷卻機┃40～50┃1．7～2．2┃70～75┃┃第四代推動棒式篦式冷卻機┃45～55┃1．5～2．0┃72～76┃┗━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━┛A第一代篦式冷卻機20世紀30年代末由美國富勒公司研制了世界上第一臺篦式冷卻機——富勒型水平推動篦式冷卻機(圖2．25)。圖2-25富勒型水平推動篦式冷卻機結(jié)構(gòu)簡圖a一入窯二次風；b一入分解爐三次風；c一廢氣排空1一上殼體；2一十元體；3一篦床網(wǎng)；4一傳動裝置；5一篦床支承裝置；6一氣動雙翻板閥7一錘式破碎機；8一雙線自動潤滑系統(tǒng)；9一冷卻風機；10一篦條；11一漏料拉鏈機；12一鏈幕；13一電視監(jiān)測裝置由窯內(nèi)下來的高溫熟料落到冷卻機熱端篦床上，被傾斜篦床推動到卸料端。大塊熟料經(jīng)錘式破碎機破碎后下到熟料輸送機上，小塊物料經(jīng)錘破前篦條縫直接下落到熟料輸送機上。熟料在被篦床輸送的過程中，不斷翻滾，被由篦下風室來的冷卻風連續(xù)冷卻。細小熟料通過篦板孔及篦板之間的縫隙漏到風室內(nèi)，通過·5l·

Null 裝有氣動雙翻板閥的下料管落到漏到拉鏈機內(nèi)，由拉鏈機輸送到熟料輸送機。冷卻空氣和高溫熟料進行熱交換后，一部分作為二次空氣入窯；另一部分被利用給分解爐供風，剩余部分經(jīng)熱交換器、袋式收塵器后排空。經(jīng)過熱交換器及收塵器收集下來的灰塵通過回灰螺旋輸送機送到熟料輸送機上。冷卻后的熟料及回灰通過熟料輸送機輸送到熟料庫內(nèi)。富勒型水平推動篦式冷卻機每段篦床的第一排篦板是活動的，利用物料推進，可以減少“堆雪人”現(xiàn)象。篦板排列床用“單寬”、“雙寬”交錯排列，使篦縫不在同一直線上，減少篦板磨損。按不同地方結(jié)構(gòu)，采取良好的密封裝置，保證冷風利用率，提高了冷卻機的冷卻效率。其主要性能特點有：(1)富勒型篦式冷卻機具有較高的熱傳遞效率，入窯和入爐的風量和風溫易于控制，便于自動化程度的新型干法窯操作。(2)經(jīng)過冷卻后的熟料溫度較低。由于運用了“淬冷”技術(shù)，改善了熟料的易磨性。(3)應(yīng)用了“厚料層”冷卻理論(料層在500～600mm)，篦床單位面積產(chǎn)量高達43t／(m2·d)。(4)系統(tǒng)配置了三元控制及安全監(jiān)測裝置，保證冷卻機高效、穩(wěn)定操作。B第二代篦式冷卻機(ClaudiusPeters冷卻機)德國ClaudiusPeters公司20世紀70年代開發(fā)和應(yīng)用的水平液壓推動篦式冷卻機(CP冷卻機，圖2—26)利用液壓傳動代替了傳統(tǒng)的機械傳動，使冷卻機的運行變得更加穩(wěn)定、安全、可靠。第二代篦式冷卻機采用液壓傳動，在冷卻機每一篦床的兩側(cè)裝配有液壓油缸推動架，同步驅(qū)動篦床。篦床由固定篦板和活動篦板相間排列組成，活動篦板由液壓系統(tǒng)推動，最大沖程125mm，沖程數(shù)在4～22L4：／min范圍內(nèi)變動。出窯熟料落在篦床上，受到活動篦床的推擠向出口方向運動，冷空氣從冷卻機底部鼓入風室，并垂直穿過高溫熟料層，進行熱交換。高溫氣體分別作為二·52·

Null 拉鏈機圖2-26ClaudiusPetersHE5—850型冷卻機構(gòu)造次風(1100～1300℃)、三次風(700～8000C)進入窯內(nèi)和通過三次風管進入分解爐。一部分低溫氣流(300。C)作為干燥介質(zhì)進入風掃式煤磨，剩余廢氣有排氣口通過電收塵器后排人大氣。細小的熟料顆粒穿過冷卻機篦孔落人9個集灰斗，由氣動閘閥和電動瓣閥定期排人拉鏈機；大塊熟料從篦板床冷端卸到傾斜的篦柵上，經(jīng)錘式破碎機破碎后，卸入熟料輸送機。首先，CP冷卻機采用了槽型阻力篦板(Mulden篦板)，與傳統(tǒng)的篦板相比，Mulden篦板具有明顯的優(yōu)勢。一是采用1適應(yīng)熱應(yīng)力需要的新設(shè)計，可消除篦板彎曲；二是篦板漏料可減少30％以上，并可長時間保持篦板間較小的問隙，避免受熱熟料沖擊區(qū)域的沖蝕；三是篦板壽命可較傳統(tǒng)篦板延長近2倍。篦板間搭接方式獨特，于兩個篦板之間搭接部分的橫向間隙。采用了抗漏料側(cè)部篦板，減小了側(cè)向間隙以減小漏料及磨損。其次，為保證篦床均勻供風，CP冷卻機除在篦板結(jié)構(gòu)上采取上述措施外，在供風系統(tǒng)中則采用了空氣梁充氣技術(shù)。同時，增設(shè)了噴水裝置。最后，CP冷卻機廣泛使用了液壓技術(shù)和自動控制技術(shù)。比如，在冷卻機的傳動和輥式破碎機的傳動均采用了液壓系統(tǒng)，從而既可降低系統(tǒng)能耗，又能增加系統(tǒng)生產(chǎn)能力和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。．53·

Null c第三代篦式冷卻機(IKN懸擺式冷卻機)馮-韋特在1983年開始研究改善冷卻操作穩(wěn)定性、冷卻機熱回收性能課題，提出控制氣流的“高阻力”篦板概念，形成“阻力”篦板，而創(chuàng)造出第三代篦式冷卻機。主要具有如下特點：(1)采用水平式噴流的COANDA噴流篦板：熟料層內(nèi)的氣流分布是有效冷卻的關(guān)鍵，具體地說，固體和氣體的流動速度在每一體積單元內(nèi)必須一致，氣體流動是在熟料層內(nèi)的空隙中進行的水平噴流貼近篦板表面，等效于篦板張開無數(shù)噴口，同時由于篦板對氣流阻力很大，故使得氣流在熟料層內(nèi)所有空隙中的垂直上升速度幾乎處處相等。因此熟料層內(nèi)可獲得一條光滑的溫度分布曲線，接近冷風的是冷熟料，而熱熟料則靠熱風端，如果在熟料分布不均勻氣流便可能穿透某些阻力較小的部位，導致氣流和熟料分布紊亂，降低它們之間的熱交換。在傳統(tǒng)篦式冷卻機中，垂直噴流引起反向空氣流動，于是卷起一些流態(tài)化細粉，以熱噴砂形式噴向篦板表面，造成篦板的損壞，這種篦板磨損可使篦縫面積每年增加4％。通常用縮小篦縫的辦法來增加篦板對氣流的阻力，然而窄縫會產(chǎn)生更加強烈的空氣噴流并在熟料層內(nèi)引起湍流，導致更強的噴砂效應(yīng)，使磨損加劇。IKN將具有COANDA效應(yīng)的水平噴流引入到熟料冷卻中，從而找到了徹底解決這一問題的辦法：用向篦板表面切向傾斜的彎曲氣縫送氣的方式來取代傳統(tǒng)的垂直噴流COANDA噴流篦板的設(shè)計，保證熟料不能通過通氣縫，噴出的強勁氣流貼近篦板表面，同時其具有的高阻力使得該氣流場均勻向上分布，于是料層空隙中的細粒被掃清，空隙成為良好順暢的氣流通道，這些通道均分布于整個料床內(nèi)，使向上氣流阻力很小且處處均勻。(2)運用空氣梁技術(shù)的熟料人口分配系統(tǒng)(KIDS)傳統(tǒng)篦式冷卻機在熟料入口處都有下述問題：由于熱交換差及冷卻速度低而導致熟料礦物活性低且易磨性差；由于熱回收率低而熱耗大；由于篦板阻力小而導致熟料層經(jīng)常被冷卻氣流穿透，從而破壞熟料和氣流之間的熱交換，并使一些篦板直接經(jīng)受高溫熟料，導致·54．

Null 篦板壽命縮短。在此情形下不可能獲得均勻的熟料分布，而易產(chǎn)生“紅河”和“雪人”現(xiàn)象。空氣梁技術(shù)的發(fā)明實現(xiàn)了將冷卻氣流分別送入各排篦板的直接通風。在KIDS中，前6排至9排篦板采用空氣梁技術(shù)，先將若干COANDA噴流篦板連成為一個整體，再將它們嵌入空氣梁并用一些特殊的水平螺栓將其相互固定在一起，以確保它們不發(fā)生垂直方向的變形，但允許在受熱膨脹或收縮時在水平方向的整體位移，篦式冷卻機入口處的空氣梁設(shè)計為固定式，具有極為可靠的機械性能。(3)采用單缸液壓傳動的自調(diào)準懸擺系統(tǒng)。水泥熟料是一種腐蝕性強的材料，傳統(tǒng)篦式冷卻機由于“噴砂”效應(yīng)引起篦板磨損，并且由于活動框架輥輪支撐部件引起機械磨損，故如何降低磨損是所有水泥廠家關(guān)心的問題。為了避免這種磨損，研制出IKN懸擺式活動框架(圖略)。框架采用了鑄件，安裝精確。由于活動框架的擺動不再依賴于傳統(tǒng)冷卻機的輥子運動，而是由彈簧鋼板極小的彈性變形來完成，所以這種懸掛系統(tǒng)本身無任何磨損，故無須維護。(4)液壓傳動的隔熱擋板。由于熟料向冷卻機內(nèi)壁尤其是向低溫冷端的輻射散熱導致熟料層表面被冷卻，這就限制了熱回收率的進一步提高。針對這一隋況，IKN采取在懸擺冷卻機的氣體分流交界處懸掛—個氣冷的隔熱擋板(圖略)。它可以用液壓方式提起來或放下去。隔熱擋板的冷卻氣體由其底部的COANDA噴嘴噴到熟料層表面，當大塊熟料過來時，隔熱擋板自動升起讓其通過。在粉塵少和冷卻機寬的情況下，隔熱擋板帶來的效益尤為顯著。(5)氣力自動清除漏料系統(tǒng)。傳統(tǒng)冷卻機細粒熟料通過篦板漏入倉室，這些漏料用安裝在冷卻機下方的輸送系統(tǒng)輸送出去，因此篦板磨損許多活動接口必須密封、潤滑和維護。IKN懸擺式冷卻機運行時能保持很小的篦板間隙，這些間隙中的熟料被強勁氣流噴吹掉，一般情況下沒有漏料現(xiàn)象發(fā)生，然而當漏料極少時，可能會產(chǎn)生由冷卻氣體中的水分引起的形成混凝土的問題。為·55·

Null 解決這一問題，IKN開發(fā)了氣力自動清除漏料系統(tǒng)(PHD)，將一鋼管伸入盛有細熟料的漏斗集料器中，由冷卻風機提供的一般風壓在管中產(chǎn)生20～30m／s的風速，它可提起集料器中的細熟料，通過管道送至位于熟料破碎機下面的漏斗之中，直徑達20ram的熟料均可被這一系統(tǒng)運走。D第四代篦式冷卻機為了使水泥熟料的篦式冷卻機能夠更好地適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)量的波動及生產(chǎn)的瞬時變化，以及更好地適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要，史密斯(F．L．Smith)公司和富勒(Fuller)公司開發(fā)出了一種全新概念的冷卻機新型無漏料冷卻機SF(Smith—Fuller)CROSS-BAR冷卻機，即第四代推動棒式篦式冷卻機。第四代推動棒式篦式冷卻機主要由三部分組成：熟料輸送、熟料冷卻及傳動裝置。與以往推動篦式冷卻機的最大區(qū)別是：熟料輸送與熟料冷卻是兩個獨立的結(jié)構(gòu)。冷卻供風由固定篦床上的篦板提供用以冷卻熟料，每塊篦板采用機械的空氣調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)冷卻空氣分布的自動調(diào)控，使由于溫度變化、料層厚度不均及回轉(zhuǎn)窯出料時產(chǎn)生的粗、細料離析等引起的熟料層阻力差異得以自動均衡，實現(xiàn)最佳的空氣分布。篦板是固定的，不輸送物料。熟料輸送是由在固定篦床上的固定與活動交替排列的橫桿作往復運動來輸送物料的。運動橫桿還起到攪拌、均化熟料作用，使熟料完全暴露在冷空氣中，迅速冷卻。橫桿通過固定夾固定，更換、安裝方便。橫桿磨損對冷卻機的運轉(zhuǎn)及熱效率沒有影響。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、空氣分布更好。其設(shè)計優(yōu)點是：熟料輸送機構(gòu)與熟料冷卻機分離，輸送、冷卻獨立完成。篦板是固定的，磨損少，不會發(fā)生因篦板間隙加大而降低冷卻效果，篦板壽命大大延長，設(shè)備故障率低、設(shè)備運行可靠；特殊結(jié)構(gòu)篦板可以確保篦下無熟料落人風室，無須設(shè)置卸料斗、料封閥和拉鏈機，結(jié)構(gòu)簡單，操作維護方便；設(shè)置機械自動空氣調(diào)節(jié)閥；體積、重量小，是第三代控制流篦式冷卻機的二分之一到三分之一；模塊化設(shè)計制造；·56·

Null 附屬設(shè)備、土建工程、安裝工程少；易損件少；液壓傳動。我國天津水泥設(shè)計研究院從丹麥Fons公司引進并聯(lián)合重新開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計的第四代行進式穩(wěn)流篦式冷卻機，該冷卻機采用標準模塊化設(shè)計，具有流量自動控制調(diào)節(jié)功能，水平式篦床無漏料設(shè)計，四連桿傳動機構(gòu)-水平推料輸送易于維護。2008年天津水泥設(shè)計研究院自主研發(fā)、設(shè)計、制造的TCFC3500型第四代行進式穩(wěn)流冷卻機在江西圣塔投產(chǎn)運行，燒成系統(tǒng)產(chǎn)量3800t／h，工藝性能達到國際先進水平，具有節(jié)能、高效的優(yōu)勢。成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院自主研發(fā)的s型篦式冷卻機，具有第四代篦式冷卻機的關(guān)鍵技術(shù)。通過不同數(shù)量的標準模塊的組合，可以組合不同規(guī)模的篦式冷卻機，能覆蓋從2500t／d到10000t／d的各種生產(chǎn)規(guī)模的生產(chǎn)線，s型篦式冷卻機能夠降低單位熟料冷卻風量，減少單位熟料電耗，節(jié)能效果顯著。2．4燃料燃燒器水泥熟料的生產(chǎn)過程就是燃料燃燒、氣固換熱、化學反應(yīng)、物料輸送的過程，在水泥生產(chǎn)過程中，有超過80％的能量是由煤粉的燃燒提供的。燃燒器是燃燒系統(tǒng)的核心部件，燃燒器的主要功能就是將燃料和空氣導入爐膛，并加以充分混合使其有利于燃燒。2．4．1燃燒器的發(fā)展20世紀70年代以前回轉(zhuǎn)窯用煤粉燃燒器均采用單通道燃燒器，一次風量占燃燒總風量的20％-30％，一次風速40-70m／s，其功能主要在于輸送煤粉，對煤、風混合，二次風抽吸作用小，黑火頭較長，火焰溫度不易提高，不易滿足熟料煅燒溫度，熟料產(chǎn)量、質(zhì)量波動較大，且不便調(diào)節(jié)煤風的混合速率，難于滿足生產(chǎn)要求。為了克服傳統(tǒng)單通道難以滿足生產(chǎn)的特點，國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了雙通道、三通道和四通道的煤粉燃燒器，甚至燒兩種以上燃料的五通道燃燒器，其研制開發(fā)的目的在于在一定范圍內(nèi)降低一次風所用比例，從而增加對二次風的利用，提高了燃燒速度，提高系·57．2．4．1燃燒器的發(fā)展20世紀70年代以前回轉(zhuǎn)窯用煤粉燃燒器均采用單通道燃燒器，一次風量占燃燒總風量的20％-30％，一次風速40-70m／s，其功能主要在于輸送煤粉，對煤、風混合，二次風抽吸作用小，黑火頭較長，火焰溫度不易提高，不易滿足熟料煅燒溫度，熟料產(chǎn)量、質(zhì)量波動較大，且不便調(diào)節(jié)煤風的混合速率，難于滿足生產(chǎn)要求。為了克服傳統(tǒng)單通道難以滿足生產(chǎn)的特點，國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了雙通道、三通道和四通道的煤粉燃燒器，甚至燒兩種以上燃料的五通道燃燒器，其研制開發(fā)的目的在于在一定范圍內(nèi)降低一次風所用比例，從而增加對二次風的利用，提高了燃燒速度，提高系·57．

Null 統(tǒng)熱效率。火焰射流中有一定比例的熱煙氣返混，增加煤粉與燃燒空氣的混合，提高燃燒效率，降低燃盡時間。形成穩(wěn)定而流暢的火焰，保證火焰溫度，不會出現(xiàn)回火現(xiàn)象，從而保護窯內(nèi)材料。豐富的各通道風量、風速調(diào)節(jié)手段，使火焰形態(tài)及溫度調(diào)整靈活，適宜熟料煅燒。可以適應(yīng)低品位燃料的燃燒，以加強燃料的綜合利用，降低設(shè)備價格，減少維護費用及擴大資源的利用。燃燒完全且效率高，能優(yōu)化窯的操作和穩(wěn)定窯的運轉(zhuǎn)，為增產(chǎn)降耗提高效益奠定基礎(chǔ)。采用分級燃燒技術(shù)和煤粉濃縮技術(shù)，在燃燒完全的情況下，降低火焰射流中的氧的濃度，有效地降低NO。的排放量，減輕環(huán)境污染。2．4．2燃料燃燒器的工作原理由于直流燃燒器的結(jié)構(gòu)相對簡單，且適用范圍相對較窄，這里主要介紹應(yīng)用廣泛的旋流燃燒器和速差射流燃燒器的工作原理。2．4．2．1旋流燃燒器的旋流理論旋流燃燒器的出口氣流是旋轉(zhuǎn)射流，它是通過各種形式的旋流發(fā)生器產(chǎn)生的。氣流在噴入燃燒室以前，在圓管內(nèi)做螺旋運動。在氣流離開燃燒器時，由于離心力的作用，不僅有軸向速度，還有一個使氣流擴散的切向速度。這時，如沒有外力的作用，它應(yīng)當沿著螺旋線的切線方向運動，形成輻射狀的環(huán)狀旋轉(zhuǎn)射流。其主要特點如下：(1)旋轉(zhuǎn)射流的擴散角比較大；(2)氣流的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)很快消失；(3)流場中軸向速度的最大值衰減較快；(4)回流區(qū)對周圍介質(zhì)的卷吸能力較大。2．4．2．2速差射流煤粉燃燒器原理利用不同速度的同向射流的引射效應(yīng)，使噴粉管出口處造成負壓，從而使高溫煙氣回流至噴粉口處，并被吸人、混合，使一次風和煤粉提前加熱、著火，強化燃燒。圖2-27為速差射流煤粉燃·58．

Null 燒器示意圖。圖2—27速差射流煤粉燃燒器示意圖管2．4．3典型燃燒器的結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒器由早期的單風道發(fā)展到三風道、四風道和燒兩種以上燃料的五風道。風道越多性能越好，但是結(jié)構(gòu)也就越復雜，質(zhì)量越大，造價越高。目前水泥廠多用三通道燃燒器。下面簡單介紹幾種典型的燃燒器結(jié)構(gòu)。2．4．3．1KHD公司PYRO—Jet燃燒器KHD公司為利用褐煤及石油焦而開發(fā)的新型多通道燃燒器，稱為PYRO—Jet燃燒器(圖2-28)。PYRO—Jet燃燒器是一種多通道結(jié)構(gòu)噴嘴，其中心附加一個或兩個氣態(tài)或液態(tài)燃料管子，有時在中央還有一個點火噴嘴。通道結(jié)構(gòu)如下：點火噴嘴；旋流空氣通道出口帶有螺旋風翅；出口為噴煤口的燃料通道；出口為環(huán)形嘴的燃料通道；出口為環(huán)形嘴的噴射空氣通道。2．4．3．2F．L．Smith公司Duoflex燃燒器丹麥F．L．Smith公司在總結(jié)過去采用三通道噴煤管Swirlex型和Centrax型燃燒器經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，與1996年推出了第三代水泥窯用噴煤管：雙調(diào)節(jié)伸縮式Duoflex燃燒器(圖2．29)。其特點·59·

Null 3耐火材料的性能耐火材料是高溫工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，廣泛用于冶金、水泥、電力、機械、石油、化工等行業(yè)的各種工業(yè)窯爐。耐火材料是冶金工業(yè)和無機非金屬材料工業(yè)的“支撐工業(yè)”和“先行工業(yè)”，耐火材料的品種、質(zhì)量對高溫技術(shù)發(fā)展起著關(guān)鍵作用。耐火材料的重要性主要體現(xiàn)在：影響爐子生產(chǎn)率(耐火材料如能耐更大的熱負荷，爐子生產(chǎn)率可提高12％～20％)，影響產(chǎn)品質(zhì)量(提高耐火材料質(zhì)量可以顯著地減少由于耐火材料被侵蝕而進入產(chǎn)品的夾雜物，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量)，影響爐子壽命，以及影響產(chǎn)品成本。研究耐火材料必須了解其性質(zhì)，性質(zhì)是評價質(zhì)量的核心內(nèi)容和基本依據(jù)，而耐火材料的性質(zhì)又取決于其化學礦物組成和組織結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)中工藝控制與改進的根本目的，就是為了獲得具有特定性質(zhì)的材料。性質(zhì)是檢查生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定的科學依據(jù)，也給制訂和改進生產(chǎn)工藝提供了線索。性質(zhì)是合理選用耐火材料的科學依據(jù)，了解直接反映實際使用意義的相關(guān)性質(zhì)和間接反映實際使用意義的相關(guān)性質(zhì)，并知曉相關(guān)的檢驗方法和取樣要求，從而為我們正確選擇耐火材料，合理地完成工業(yè)窯爐耐火材料的配置提供科學依據(jù)。耐火材料性能包括化學礦物組成、組織結(jié)構(gòu)、熱學性質(zhì)、力學性質(zhì)和高溫使用性質(zhì)等。3耐火材料的性能耐火材料是高溫工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，廣泛用于冶金、水泥、電力、機械、石油、化工等行業(yè)的各種工業(yè)窯爐。耐火材料是冶金工業(yè)和無機非金屬材料工業(yè)的“支撐工業(yè)”和“先行工業(yè)”，耐火材料的品種、質(zhì)量對高溫技術(shù)發(fā)展起著關(guān)鍵作用。耐火材料的重要性主要體現(xiàn)在：影響爐子生產(chǎn)率(耐火材料如能耐更大的熱負荷，爐子生產(chǎn)率可提高12％～20％)，影響產(chǎn)品質(zhì)量(提高耐火材料質(zhì)量可以顯著地減少由于耐火材料被侵蝕而進入產(chǎn)品的夾雜物，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量)，影響爐子壽命，以及影響產(chǎn)品成本。研究耐火材料必須了解其性質(zhì)，性質(zhì)是評價質(zhì)量的核心內(nèi)容和基本依據(jù)，而耐火材料的性質(zhì)又取決于其化學礦物組成和組織結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)中工藝控制與改進的根本目的，就是為了獲得具有特定性質(zhì)的材料。性質(zhì)是檢查生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定的科學依據(jù)，也給制訂和改進生產(chǎn)工藝提供了線索。性質(zhì)是合理選用耐火材料的科學依據(jù)，了解直接反映實際使用意義的相關(guān)性質(zhì)和間接反映實際使用意義的相關(guān)性質(zhì)，并知曉相關(guān)的檢驗方法和取樣要求，從而為我們正確選擇耐火材料，合理地完成工業(yè)窯爐耐火材料的配置提供科學依據(jù)。耐火材料性能包括化學礦物組成、組織結(jié)構(gòu)、熱學性質(zhì)、力學性質(zhì)和高溫使用性質(zhì)等。3．1耐火材料的化學礦物組成3．1．1化學組成化學組成是耐火材料的基本特征，是決定性能優(yōu)劣的內(nèi)因條件，是評定原料好壞、組織生產(chǎn)的依據(jù)。根據(jù)耐火材料中各種化·63·

null

第二篇：《水泥窯系統(tǒng)用特種耐火膠泥》行業(yè)標準的頒布

《水泥窯系統(tǒng)用特種耐火膠泥》行業(yè)標準正式頒布 2013年2月，工信部通過了由江西科光窯爐材料有限公司主持編制的《水泥窯系統(tǒng)用特種耐火膠泥》行業(yè)標準（JC/T 2196-2013），并于2013年6月份執(zhí)行。

該標準規(guī)定了水泥窯系統(tǒng)用特種耐火膠泥的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標志、運輸、儲存及質(zhì)量證明書。適用于由礬土熟料細粉、結(jié)合粘土和改性無機溶膠為主要原料制成的水泥窯系統(tǒng)用特種耐火膠泥，主要用于堿性耐火磚和鋁硅質(zhì)耐火磚的砌筑。《水泥窯系統(tǒng)用特種耐火膠泥》行業(yè)標準為國內(nèi)首次發(fā)布標準，其順利頒布走過了近3年的歷程：

1、申請篇：2010年，江西科光窯爐材料有限公司申請編制工作。

2、授權(quán)篇：2011年，工業(yè)和信息化部授權(quán)江西科光窯爐材料有限公司執(zhí)行制定工作。

3、編纂篇：2011-2012年，江西科光窯爐材料有限公司標準工作組經(jīng)過調(diào)研起草、專家意見征集、全國意見征集、修正審定，完善后形成報批稿。

4、審批篇：2013年2月份，《水泥窯系統(tǒng)用特種耐火膠泥》行業(yè)標準通過工信部審批。

江西科光窯爐材料有限公司是最主要的組織者和推動者，進一步用實力證明了其不俗的科研實力。江西科光窯爐材料有限公司將秉承務(wù)實、創(chuàng)新的經(jīng)營思路，為耐火材料行業(yè)發(fā)展做出新的努力和貢獻。

江西科光窯爐材料有限公司

第三篇：第五屆中國水泥工業(yè)耐磨技術(shù)研討會隆重開幕

第五屆中國水泥工業(yè)耐磨技術(shù)研討會隆重開幕

2011年9月15日上午，由《新世紀水泥導報》雜志社及中國建材機械工業(yè)協(xié)會耐磨分會主辦，鄭州機械研究所承辦的第五屆中國水泥工業(yè)耐磨技術(shù)研討會在成都羅曼大酒店隆重開幕。來自海螺水泥、山水水泥、天山水泥、中聯(lián)水泥、臺泥水泥等大型水泥企業(yè)及全國各地水泥機械企業(yè)、耐磨材料企業(yè)及科研設(shè)計單位的200多名代表參加了此次會議。

本屆中國水泥工業(yè)耐磨技術(shù)研討會將持續(xù)兩天，以“交流抗磨經(jīng)驗，展示耐磨技術(shù)，提高應(yīng)用水平，高效節(jié)能降耗”作為主題，內(nèi)容既涵蓋了對水泥工業(yè)耐磨技術(shù)的發(fā)展趨勢、耐磨材料行業(yè)和水泥工業(yè)合作的前景、方向和模式等宏觀分析，又包括了水泥生產(chǎn)過程中燒成、破碎等具體流程中的耐磨產(chǎn)品選擇和技術(shù)問題探討，旨在為水泥企業(yè)、水泥機械企業(yè)、耐磨企業(yè)提供經(jīng)驗和技術(shù)交流的平臺，為耐磨技術(shù)和節(jié)能降耗水平的不斷提高創(chuàng)立契機。大會由新世紀水泥導報主編聶紀強主持。成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司總經(jīng)理吳宏、中國建材機械工業(yè)協(xié)會耐磨技術(shù)分會秘書長王玉敏分別在會上致辭，中國水泥協(xié)會副會長孔祥忠就中國水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢做了重要講話。參加本次會議的嘉賓和專家還有：中國機械工程學會磨損失效分析與抗磨技術(shù)專業(yè)委員會周平安教授、北京嘉克新興科技有限公司劉振英博士、武漢理工大學材料學院沈衛(wèi)國教授、合肥水泥設(shè)計研究院李茂林教授、中國建材經(jīng)濟研究會水泥專委會水泥粉磨專家鄒偉斌教授，以及惠豐耐磨集團董事長張昆謀、鄭州機械研究所所長魏建軍等幾十位耐磨抗磨行業(yè)專家和學者，他們將就水泥工業(yè)耐磨堆焊相關(guān)技術(shù)在會上與代表們作深入探討和交流。據(jù)了解，與本屆中國水泥工業(yè)耐磨技術(shù)研討會同期舉行的還有《新世界水泥導報》百期慶典。作為國內(nèi)知名水泥期刊之一，《新世紀水泥導報》自創(chuàng)刊以來為水泥行業(yè)的技術(shù)發(fā)展與技術(shù)進步做出了不可磨滅的貢獻，一直受到了廣大水泥企業(yè)的關(guān)注和支持，時值創(chuàng)刊百期之際，《新世紀水泥導報》雜志社收到了來自行業(yè)專家學者及企業(yè)代表們的祝福。據(jù)悉，中國水泥工業(yè)耐磨技術(shù)研討會已成功舉辦四屆，受到了水泥行業(yè)和耐磨行業(yè)的高度關(guān)注和一致好評，該研討會為耐磨企業(yè)展示產(chǎn)品和技術(shù)的機會，也為水泥行業(yè)選擇耐磨產(chǎn)品提供了參考和指南

第四篇：水泥工業(yè)的清潔生產(chǎn)。

水泥工業(yè)的清潔生產(chǎn)

環(huán)境工程0901班

小組成員：劉小青 李豐

陳健健 陳雪萍

水泥

水泥素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱，是三大重要建筑材料之一，使用廣，用量大。（這里可以插入圖片）

我國水泥工業(yè)的現(xiàn)狀

目前，我國水泥行業(yè)的特點仍然是數(shù)量大而技術(shù)先進的新型干法企業(yè)少，發(fā)展快而平均規(guī)模小，粗放型管理等。例如，2004年全國水泥生產(chǎn)能力達9.7億噸，其中窯力生產(chǎn)5.76億噸，占總產(chǎn)量59.4%，旋窯生產(chǎn)量3.94億噸，占40.6%（占旋窯生產(chǎn)量20%的為落后的濕法回轉(zhuǎn)窯、半濕法、普通干法生產(chǎn)線生產(chǎn)）。技術(shù)先進的新型干法窯外分解窯回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量為3.15億噸，水泥產(chǎn)品95%是通用水泥，商標號優(yōu)質(zhì)水泥比重較低。全國大中型水泥企業(yè)熟料單位耗煤比國外標準下需消耗先進水平高40%多；水泥綜合耗電比國外先進水平約高13%--19%；在環(huán)境保護方面，與國際先進水平之間的差距更大。由于長期采用粗放式生產(chǎn)，促

使部分資源瀕于枯竭，資源的短缺已是制約水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的嚴峻問題。因此，改進水泥生產(chǎn)工業(yè)的技術(shù)以實現(xiàn)資源結(jié)緣利用以及可持續(xù)發(fā)展已刻不容緩這里也可以插入圖片

水泥工業(yè)與清潔生產(chǎn)

隨著我國科學技術(shù)發(fā)展和人們對生態(tài)環(huán)境意識水平的不斷提高，人們對水泥的加工制造業(yè)的清潔生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展的希望和要求也在不斷被提了出來，即水泥的生產(chǎn)要采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，少用天然資源和能源，大量使用工業(yè)和城市廢棄物，在生產(chǎn)過程中最大限度減少有害污染物排放，這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品無毒無害，有利于經(jīng)濟建設(shè)和促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，使人們的生存環(huán)境成為一個生態(tài)樂園。水泥工業(yè)的范疇屬于粉體工程，水泥工業(yè)的清潔生產(chǎn)必須采用創(chuàng)新的粉體技術(shù)和設(shè)備，要把生態(tài)環(huán)境意識貫穿或滲透到水泥產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的設(shè)計之中。

我國水泥工業(yè)取得了驚人的發(fā)展，然而我國水泥工業(yè)在傳統(tǒng)工業(yè)化的道路上經(jīng)歷了相當迂回曲折的歷程，雖然我國新型干法水泥——代表先進生產(chǎn)技術(shù)水平的水泥量已上升到總量的23%(2003年)，但仍有70%的立窯水泥和一些濕法窯、立波兒窯、干法中空窯等

生產(chǎn)方式的水泥，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整在我國仍然是一項艱巨的任務(wù)。我國水泥工業(yè)不可持續(xù)發(fā)展的因素很多。就要按照生態(tài)規(guī)律組織生產(chǎn)、消費和處理廢棄物，使經(jīng)濟系統(tǒng)和諧地納入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程中，水泥工業(yè)的范疇屬于粉體工程，水泥工業(yè)的清潔生產(chǎn)必須采用創(chuàng)新的粉體技術(shù)和設(shè)備，要把生態(tài)意識貫穿或滲到水泥產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的設(shè)計之中，當前中印的一步就是“清潔生產(chǎn)”。

水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)的概念 清潔生產(chǎn)的定義

清潔生產(chǎn)是一個相對抽象的概念，沒有統(tǒng)一的標準，1996年聯(lián)合國環(huán)境署對清潔生產(chǎn)的定義是：清潔生產(chǎn)是指將整體預防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務(wù)中，以期增加生態(tài)效率并減少對人類和環(huán)境的風險。

在實際工業(yè)生產(chǎn)中，所謂清潔生產(chǎn)，就是在工業(yè)生產(chǎn)中不斷改進設(shè)計，使用清潔的能源和原料，采用先進的工藝技術(shù)和設(shè)備，改善管理，綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害。

水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)指的是，合理而有限的利用自

然資源和能源，使用先進的生產(chǎn)技術(shù)和裝備，生產(chǎn)全過程控制污染，有效利用廢棄物，生產(chǎn)符合工業(yè)標準的且無毒無害的水泥產(chǎn)品。

清潔生產(chǎn)的范圍

在水泥產(chǎn)品的生命周期中，“原料和燃料、生產(chǎn)制造、包裝出廠”的3個環(huán)節(jié)，是清潔生產(chǎn)主要控制的3個階段，因為水泥的應(yīng)用是以混凝土或水泥制品的形式完成的，因此產(chǎn)品的使用對環(huán)境負荷的影響，已經(jīng)不在水泥產(chǎn)品工藝范圍之內(nèi)了，同樣廢舊的混凝土作為混凝土骨材的再循環(huán)使用或完全廢棄對環(huán)境負荷的影響，也不屬于水泥生產(chǎn)范疇，因此，水泥工業(yè)的清潔生產(chǎn)不考慮產(chǎn)品出廠后的工程應(yīng)用、再利用以及廢棄等環(huán)節(jié)的內(nèi)容。

控制范圍

水泥工業(yè)的清潔生產(chǎn)范圍是從石灰石原料礦山(其他原料是從到達廠內(nèi))開始，直到產(chǎn)品出廠為止，包括了生產(chǎn)的全過程。

清潔生產(chǎn)的內(nèi)容包括兩方面，即水泥生產(chǎn)工藝和水泥產(chǎn)品，在生產(chǎn)中貫徹環(huán)境意識，控制水泥產(chǎn)品在原料、燃料準備、生產(chǎn)過程和水泥產(chǎn)品質(zhì)量的環(huán)境負荷，不對環(huán)境造成污染和損害，使水泥產(chǎn)品不單滿足工業(yè)標準要求而且不含有毒有害物。

清潔生產(chǎn)的目標

清潔生產(chǎn)是水泥工業(yè)變革的表現(xiàn)之一，它推動了以環(huán)境保護為基礎(chǔ)的綠色建材的蓬勃發(fā)展。實行清潔生產(chǎn)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，關(guān)鍵因素是要求水泥生產(chǎn)提高能效，開發(fā)更清潔的技術(shù)，消納工業(yè)廢渣和城市垃圾等對環(huán)境有害的廢棄物，實現(xiàn)環(huán)境和資源的保護和有效管理。具體來說水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)的目標是：(1)通過資源的綜合利用，天然資源的高效利用或代用，二次資源的利用及節(jié)能、降耗、節(jié)水，減緩石灰石、粘土、煤炭、水資源的耗竭。

(2)減少廢物和污染物的生成和排放，使水泥產(chǎn)品與環(huán)境相容，降低整個水泥工業(yè)生產(chǎn)活動對人類和環(huán) 境的風險。

清潔生產(chǎn)制定的原則

“清潔生產(chǎn)規(guī)范”根據(jù)產(chǎn)品生命周期分析理論的要求，對水泥工業(yè)的資源能源的節(jié)約使用及有效利用、生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備的要求、生產(chǎn)過程控制、工業(yè)廢棄物利用以及排放污染物的控制指標等方面進行了規(guī)定，重點 是由末端治理污染控制向生產(chǎn)全過程控制轉(zhuǎn)變，主要制定原則如下：

(1)珍惜有限的自然資源和能源，減少石灰石等天然礦物及煤炭、電力的消耗，因此推薦采用先進生產(chǎn)技

術(shù)和裝備，在推廣新型干法水泥的同時，加快淘汰落后的水泥工藝技術(shù)，特別是立窯生產(chǎn)線。

(2)按照從源頭抓治理的思路，體現(xiàn)生產(chǎn)全過程的生產(chǎn)控制和污染預防控制的原則。

(3)污染物排放控制完全符合國家環(huán)保總局提出的要求。

(4)廢棄物的再循環(huán)使用以及城市垃圾、下水污泥等有效使用，是循環(huán)經(jīng)濟與可持續(xù)發(fā)展對水泥工業(yè)提出的要求，將廢棄物減量化、資源化和無害化、或消滅于水泥生產(chǎn)過程中，將對人類社會作出重大貢獻。清潔生產(chǎn)規(guī)定的基準數(shù)值是在參考了國內(nèi)外現(xiàn)有企業(yè)的綜合數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，考慮到國內(nèi)現(xiàn)有基礎(chǔ)和實際情況下確定的，無論是現(xiàn)有企業(yè)還是新建企業(yè)，必須通過技術(shù)進步和加強管理才可以達到，同時對先進企業(yè)進行鼓勵。

水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)的內(nèi)容

水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)的內(nèi)容，主要包括在水泥生命周期(原燃料一生產(chǎn)制造—包裝出廠一工程應(yīng)用一廢棄)中的前3個環(huán)節(jié)中，即：

◆原料、燃料：能否使用低品位的原燃料，能否使用替代燃料和原料，是有效利用資源的關(guān)鍵； ◆生產(chǎn)制造：在加工生產(chǎn)過程中，若能采用先進技術(shù)

和裝備，可以降低各種消耗指標和減少排放或不排放污染物，即從源頭上進行有效控制，解決末端治理存在的問題，在生產(chǎn)控制設(shè)計上，要使中央控制室24 h 都對廢氣廢水排放、噪音、振動等進行環(huán)境檢測與管理，同時工廠對環(huán)境有無超標影響(如粉塵、s02、No小C02等)，都能遠程監(jiān)察，以利當?shù)丨h(huán)保部門對水泥廠的監(jiān)督管理；

◆包裝出廠：中央化驗室要對產(chǎn)品嚴格檢測，產(chǎn)品要符合工業(yè)標準和不含有毒有害物。盡量散裝出廠，可節(jié)省大量制袋所需的木材等原料以及造紙用水。關(guān)于工程應(yīng)用，主要由用戶按照自己的需要去使用，因為要先甩水泥制成混凝土才能在工程上應(yīng)用，所 以產(chǎn)品水泥一定要符合相關(guān)工業(yè)標準，并且要無毒無害。

建筑物或構(gòu)筑物被廢棄后，將產(chǎn)生大量廢棄混凝土，可叫做建筑垃圾，也是一種公害，現(xiàn)在正在研究將其 破碎后作為新混凝土骨材，或磨細后作為水泥的原料，但現(xiàn)在還沒有被正式應(yīng)用。

清潔生產(chǎn)的要求和指標

關(guān)于生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線規(guī)模

我國新型干法水泥(即現(xiàn)代水泥工業(yè))產(chǎn)量只占全國總產(chǎn)量23％，而70％以上的水泥產(chǎn)品仍屬于傳統(tǒng)的

落后的水泥工藝，如普通立窯、機械立窯、濕法窯、干法中空窯、立波爾窯、余熱發(fā)電窯、半干法窯、立筒預熱器窯和旋風預熱器窯等。但在國外，新型干法水泥生產(chǎn)線是普遍采用的生產(chǎn)形式，在可以預見的將來，仍將定位在以新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)上，目前尚沒有其它更好的水泥制造技術(shù)可以取代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)。而水泥熟料高溫燒成設(shè)備仍將堅持采用回轉(zhuǎn)窯，原因是回轉(zhuǎn)窯熱工場容易穩(wěn)定，易于大型化。生產(chǎn)線大型化是規(guī)模化生產(chǎn)的必備條件，而規(guī)模化生產(chǎn)又是現(xiàn)代化工業(yè)的基礎(chǔ)，水泥制造業(yè)作為基礎(chǔ)工程材料工業(yè)，生產(chǎn)線大型化是必然趨勢，世界上先進國家紛紛推出大型生產(chǎn)線，我國還存在大量規(guī)模很小的(<350∥d)立窯生產(chǎn)線，也開發(fā)和建成了約300條新型干法生產(chǎn)線，并有多條5000∥d生產(chǎn)線投產(chǎn)，目前正在開發(fā)10000 L／d生產(chǎn)線，大型的新型干法水泥生產(chǎn)線是我國水泥工業(yè)的標志。

我國發(fā)改委正在制定水泥工業(yè)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向暫行規(guī)定》和《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目標》，主要提出的內(nèi)容是鼓勵興建4000 L／d及以上新型干法水泥生產(chǎn)線(西部地區(qū)為2000 L／d及以上新型干法水泥生產(chǎn)線)，對于2000∥d以下生產(chǎn)線(西部地區(qū)為1000 L／d以下生產(chǎn)線)將屬于限制類，而立窯、中空窯、濕法窯和立

波窯是禁止新建的，并且現(xiàn)存在的這幾種窯型生產(chǎn)線將被改造或淘汰。

此外由于回轉(zhuǎn)窯所具有的獨特的高溫煅燒環(huán)境以及水泥熟料生產(chǎn)工藝的特點，使水泥工業(yè)具有消納工業(yè)廢棄物的功能，因此水泥生產(chǎn)要加強廢棄物的利用。根據(jù)以上情況，在清潔生產(chǎn)的工藝方法和生產(chǎn)線規(guī)模方面，有如下考慮：

◆鼓勵興建新型干法水泥生產(chǎn)線，其規(guī)模最好在日產(chǎn)2000 t熟料以上；

◆現(xiàn)存的新型干法以外回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線(中空窯、濕法窯和立波窯等)，要按清潔生產(chǎn)的指標搞好企業(yè)生產(chǎn)，希望改建成新型干法；

◆一般立窯應(yīng)盡快淘汰，生產(chǎn)指標和環(huán)境指標好的機械立窯生產(chǎn)線，應(yīng)執(zhí)行清潔生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定，希望盡快淘汰或改建成新型干法。一般來說，從原材料的有效利用和防止對環(huán)境有害影響方面，立窯生產(chǎn)線是很難達到清潔生產(chǎn)要求的，立窯工藝也不能使用可燃廢棄物，從可持續(xù)發(fā)展方面來看，立窯是沒有前途的。

生產(chǎn)設(shè)備

在清潔生產(chǎn)規(guī)范中應(yīng)遵循這一精神，水泥企業(yè)應(yīng)采用技術(shù)先進、運行可靠、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)的成套設(shè)備，以促進產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整。

20多年來，我國水泥行業(yè)的科研、設(shè)計、生產(chǎn)企業(yè)與裝備制造廠家緊密合作，共同攻關(guān)，開發(fā)了一大批有自主知識產(chǎn)權(quán)的水泥機械和裝備，并且在大型化、高效化、智能化、環(huán)保化等方面取得了很大成績，如各種

新型大型化的分解爐、預熱器、高效篦冷機、大型的滑履軸承球磨機、大型高效輥磨、大型高效輥壓機、大型高溫風機、大型高效破碎機、大型預均化堆場所用的堆取料機以及它們的控制設(shè)備等。在推行我國水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)時，首先應(yīng)推薦用戶使用國產(chǎn)節(jié)能降耗、環(huán)保型的設(shè)備，在行業(yè)制定清潔生產(chǎn)規(guī)范時，應(yīng)介紹當前節(jié)能降耗、環(huán)保型國產(chǎn)設(shè)備的性能指標。

生產(chǎn)過程控制

要做到清潔生產(chǎn)，重要的是從“源頭上”削減污染，提高資源的利用效率，應(yīng)該改變過去重點抓“末端治理”的片面現(xiàn)象，因此生產(chǎn)全過程控制是清潔生產(chǎn)的核心。

生產(chǎn)全過程控制一般包括如下內(nèi)容：

◆水泥單位產(chǎn)品的熱耗、電耗及其他各種消耗，根據(jù)國外報導的最新和最先進指標以及國內(nèi)標定的不同水平工廠實際情況，可以有幾個不同級別的指標。◆低品位原燃料的利用天然礦物資源的逐步枯竭，已

引起世界各國的警覺和重視，今后再也不能以犧牲環(huán)境和資源為代價來發(fā)展生產(chǎn)，“既要滿足當代人的需要又不影響子孫后代長期的需要”，這就是可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵，所以我們一定要節(jié)約使用天然資源。

在現(xiàn)實中，優(yōu)質(zhì)的石灰石及煤炭越來越少，迫使我們開發(fā)使用低品位的原燃料，近年來，cao含量<45％的石灰石也得到了采用，使用粘土替代原料以及在回轉(zhuǎn)窯中使用低揮發(fā)份煤和無煙煤、高硫煤已取得很大進展，參考國內(nèi)外實際情況，所以對低品位石灰石、替代粘土量以及利用無煙煤、低揮發(fā)份煤的利用率應(yīng)該有鼓勵指標。

◆采用工業(yè)廢棄物和城市垃圾

我國水泥工業(yè)自上世紀60年代開始，就已利用工業(yè)廢渣，70～80年代工業(yè)廢渣的種類和數(shù)量在不斷增加，除礦渣外，粉煤灰、煤矸石、鋼渣、磷渣、赤泥等相繼進入水泥生產(chǎn)領(lǐng)域，在廢渣利用上我國的成績還是非常顯著的，然而我國以往大部分是采用混合材的方法加入到水泥中，盡管這種利用方法也很重要，但隨著技術(shù)的發(fā)展，必須考慮在水泥配料中使用和對超細混合材的研究，對混合材的評價除活性指標外，還要研究對水泥性能的影響及產(chǎn)品無害化的檢測，如礦渣的放射性問題。我國現(xiàn)在每年約產(chǎn)生10億t工業(yè)廢棄

物，2億t城市垃圾，今后還會有很大的增長，也就是說在水泥工業(yè)中處理城市垃圾、下水污泥及一些有毒有害物(不含醫(yī)療垃圾)是新出現(xiàn)的“任務(wù)”，國外在上世紀90年代中以后，這方面有很大的進展。例如：在歐洲和美國對焚燒垃圾和有毒有害物已取得很大進展，燃料替代率在20％。80％，而日本使用垃圾焚燒灰開發(fā)制造了新品種水泥——生態(tài)水泥，性能與強度幾乎與硅酸鹽水泥一樣。在日本凡是可燒的工業(yè)廢棄物與城市垃圾都可以送人回轉(zhuǎn)窯燃燒，即處理了廢棄物和垃圾又節(jié)約了天然燃料，降低了生產(chǎn)成本。然而，國外一些國家在利用廢棄物時是有質(zhì)量要求的。我國最近幾年也開展了這方面的研究和開發(fā)，但是，這件工作不單是水泥工業(yè)的事情，它是社會經(jīng)濟的一項系統(tǒng)工程，它需要全社會的綜合平衡與考慮，需要全國環(huán)保和有關(guān)行業(yè)部門的共同參與，對工業(yè)廢棄物、城市垃圾等的管理與供給系統(tǒng)應(yīng)該建立全新的模式，國家要制定相關(guān)的政策，在外部環(huán)境上給水泥工業(yè)創(chuàng)造生態(tài)化的條件，當然，水泥工業(yè)與其他部們還要從技術(shù)上開發(fā)生態(tài)化的工藝和裝備。

從清潔生產(chǎn)的要求來看，應(yīng)有以下幾方面的指標： ◆使用可燃廢棄物燃料替代率；

◆工業(yè)廢棄物作為混合材或填充材利用率；

◆工業(yè)廢棄物在配料中使用的利用率； ◆ 以上三種情況的綜合利用率。

關(guān)于余熱利用

在水泥廠熱工工程的單位操作中，有很多余熱產(chǎn)生，如果不能利用是很大的浪費，到目前為止對回轉(zhuǎn)窯 的筒體散熱損失仍不能很好利用，然而燒成系統(tǒng)排出的廢氣有大量的熱焓可以使用，一般用來余熱發(fā)電，隨著新型干法水泥的發(fā)展，主要利用窯尾預熱器排氣的400℃以下余熱和窯頭冷卻機200℃左右的低溫廢氣。

天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院作為“八五”攻關(guān)項目，開發(fā)并逐步完善了兩種發(fā)電系統(tǒng)：帶補燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)以及不帶補燃鍋爐的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，現(xiàn)已積累了水泥廠余熱發(fā)電技術(shù)指標。在清潔生產(chǎn)規(guī)范中應(yīng)提出這方面的指標，而指標的確定要根據(jù)國內(nèi)水泥廠的生產(chǎn)實際情況。

污染物排放限值的確定、這方面的數(shù)據(jù)應(yīng)完全采用國家環(huán)保總局制定的GB4915—2004國家標準(水泥工業(yè)大氣污染物排放標準)，在這個標準中相當詳細地規(guī)定了現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和新建及2010年后生產(chǎn)設(shè)備排氣筒顆粒物、s02、NO，和F化物排放限值，此外，還對環(huán)保相關(guān)生產(chǎn)工藝管

制和操作規(guī)范、排氣筒的高度等作了規(guī)定，對排氣筒中大氣污染物監(jiān)測方法和分析方法、對廠(場)界外粉塵無組織排放的監(jiān)測進行了規(guī)定，水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)應(yīng)無條件執(zhí)行這一標準。

環(huán)境管理和生產(chǎn)過程環(huán)境管理

以往我國對水泥廠的環(huán)境管理和生產(chǎn)過程環(huán)境管理，從來沒有嚴格治理過，除新型干法水泥企業(yè)外，大部分水泥廠仍處于“臟、亂、差”的環(huán)境中，特別是小水泥企業(yè)每年排放的粉塵可達產(chǎn)量的2％～3％，一些礦山幾乎是無序開采，開采后也不注意尾礦填埋和開采面的植被，不單對景觀造成了很大損壞，而且對生態(tài)環(huán)境、礦產(chǎn)資源造成了很大破壞，一定要改變這種狀況，必須對礦山開采專門做出環(huán)境保護的嚴格規(guī)定。此外，在生產(chǎn)過程中的物料輸送，貯存與處理都要有環(huán)境保護措施，對于廢水和污水排放應(yīng)執(zhí)行GB8978—1996《污水綜合排放標準》。關(guān)于噪聲，應(yīng)該按照國家GBl2348—90《：工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》執(zhí)行。

關(guān)于水泥品質(zhì)的規(guī)范要求

我國將水泥分為兩大部分，即通用硅酸鹽水泥和特種水泥。通用硅酸鹽水泥分為6種，如：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥，都有國家標

準。出廠水泥的質(zhì)量要求如下：

◆必須符合工業(yè)標準；

◆放射性控制要滿足GB6566標準中內(nèi)照射指數(shù)和外照射指數(shù)的限量要求；

◆微量重金屬含量必須在控制值之內(nèi)(目前國內(nèi)還沒有標準，但是歐洲一些公司有控制值，我國可以作為參考)。

清潔生產(chǎn)的評價和審核

清潔生產(chǎn)評價

清潔生產(chǎn)是個相對性的概念，是與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝比較而言的，按照水泥生命周期評價或稱為環(huán)境協(xié)調(diào)性評價原則(L．A)，從技術(shù)和裝備、生產(chǎn)過程控制和產(chǎn)品品質(zhì)等三大方面進行評價，可以分為若干子項設(shè)定分值，根據(jù)累加打分結(jié)果，評定一個企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平。

子項的設(shè)定要根據(jù)我國水泥工業(yè)的現(xiàn)實情況，例如當前可以有：采用先進技術(shù)和設(shè)備情況，生產(chǎn)過程控制指標(熱耗、電耗、節(jié)約資源與低品位原燃料的利用、代用粘土、循環(huán)水比例、廢棄物利用比例和廢棄物的品質(zhì)要求、有否余熱發(fā)電、污染防治和環(huán)境治理、生產(chǎn)環(huán)境治理等)，產(chǎn)品品質(zhì)管理(是否符合工業(yè)標準、有無有毒有害物、放射性是否合乎標準)等。

清潔生產(chǎn)審核

清潔生產(chǎn)審核即為清潔生產(chǎn)審計，應(yīng)該在政府有關(guān)部門(例如發(fā)改委和環(huán)保局)及行業(yè)主管部門組織下進行，具體評定可由專門成立的評價專家組進行。

實施清潔生產(chǎn)的可能性

隨著我國科學技術(shù)發(fā)展和人們對生態(tài)環(huán)境意識水平的不斷提高，人們對水泥的加工制造業(yè)的清潔生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展的希望和要求也在不斷被提了出來，并且認識到“綠色建材”是人們追求的目標，即水泥的生產(chǎn)要采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，少用天然資源和能源，大量使用工業(yè)和城市廢棄物．，在生產(chǎn)過程中最大限度減少有害污染物排放，這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品無毒無害，有利于經(jīng)濟建設(shè)和促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，使人們的生存環(huán)境成為一個生態(tài)樂園。

因此可以說，對于清潔生產(chǎn)人們已有了感性和理性的認識。另外，近20年來，由于我國水泥行業(yè)全體職工的共同努力，使代表我國水泥生產(chǎn)技術(shù)水平的“新型干法水泥”得到了空前發(fā)展，取得了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和裝備，技術(shù)經(jīng)濟指標達到了國際先進水平，并正在推進衛(wèi)so標準化，逐步納人到國際經(jīng)濟一體化之中，這就使得我們推行清潔生產(chǎn)有了外部環(huán)境保證。

清潔生產(chǎn)的提出是考慮到我國水泥企業(yè)的現(xiàn)實狀況，考慮了當前與未來環(huán)境保護及循環(huán)經(jīng)濟對水泥工業(yè)的要求而提出的，各項指標的確定考慮了先進性、代表性和最基本的要求。資源能源的利用好劣，主要體現(xiàn)在水泥單位產(chǎn)量的“熱耗”和“能耗”上，也就是說這兩項指標對水泥工業(yè)的清潔生產(chǎn)來說是最具有代表性的、最重要的。

為了搞好清潔生產(chǎn)必須從源頭抓起，這就是說必須采用先進生產(chǎn)技術(shù)和裝備，并以一定法規(guī)標準的形式 保證我國水泥工業(yè)的技術(shù)進步和可持續(xù)發(fā)展，因此我國推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，也必須推行清潔生產(chǎn)規(guī)范。目前我國水泥產(chǎn)業(yè)總的特點是企業(yè)數(shù)量大，人員多，平均規(guī)模小，管理粗放，小水泥企業(yè)還占有絕對優(yōu) 勢，代表先進技術(shù)水平的新型干法企業(yè)數(shù)目還小，然而我們制定清潔生產(chǎn)的指標時，不能以落后的現(xiàn)實情況為標準，必須以新型干法的先進指標為目標，這對落后企業(yè)是一種鞭策，只有經(jīng)過不斷的努力和“艱苦奮斗”，我國水泥工業(yè)的總體面貌才能更快的改變。

結(jié)語

編制清潔生產(chǎn)規(guī)范，確立清潔生產(chǎn)制度，對我國水泥工業(yè)來說，具有很重要的現(xiàn)實意義，應(yīng)盡快推進這一 工作，其社會效益與經(jīng)濟效益如下：

(1)社會效益

貫徹實行“水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范”是形勢的需要，是經(jīng)濟發(fā)展的需要，是全球經(jīng)濟一體化的需要，也是走新工業(yè)道路的需要。

因此“水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范”的實施有利于我國的環(huán)境保護，有利于水泥工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，有利于 水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有利于走循環(huán)經(jīng)濟和綠色建材的道路。

(2)經(jīng)濟效益

實施“水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范”后，可以有效節(jié)約天然石灰石和天然煤炭燃料的使用量，可以減少環(huán)境的粉塵、s02、NO；污染，還可以減少溫室氣體c02的排放，有效地利用工業(yè)和城市廢棄物，同時水泥的質(zhì)量可以提高，在混凝土工程中可以減少水泥的用量，總之帶來的經(jīng)濟效益是很大的。若按我國年水泥熟料產(chǎn)量8億t和水泥產(chǎn)量按10億t計，實施清潔生產(chǎn)法后，若水泥單位產(chǎn)量平均減少 消耗指標5％、工業(yè)廢棄物利用率提高lo％，則可取得的經(jīng)濟效益是：每年可節(jié)約標準煤480萬t(按120 kg／t熟料計)，節(jié)約50億k吼電力(按100姆Ⅳt水泥計)，減少石灰石用量1．12億t(按1．4 t石灰石／1t熟料計)。按目前市場價格初步估算全年經(jīng)濟效益為57～71億元。

第五篇：水泥工業(yè)發(fā)展報告

受基本建設(shè)需求拉動，水泥工業(yè)出現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的可喜局面，但是區(qū)域性差別也在加大。總體來說，2008年上半年水泥工業(yè)的特點是：

一是結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，新型干法水泥發(fā)展穩(wěn)步上升；二是節(jié)能減排邁出步伐，成效明顯，余熱發(fā)電項目在水泥固定資產(chǎn)投資的比重加大。三是大集團加快并購，市場整合和重組取得了實質(zhì)性的進展。

一、結(jié)構(gòu)調(diào)整加快

今年以來，全國水泥投資較去年有較大漲幅，同比增長54.27%。從投資方向看，主要是結(jié)構(gòu)調(diào)整項目，新型干法水泥的比重由年初的50%上升到53%。從投資布局看，投資增長較快的主要是中西部地區(qū)。從產(chǎn)量增長看，中西部地區(qū)增速已高于東部地區(qū)。新建成投產(chǎn)的生產(chǎn)線70%以上是日產(chǎn)4000 噸以上規(guī)模。此外，余熱發(fā)電項目的投資也大幅增加。

二、節(jié)能減排邁出步伐

通過新型干法工藝替代落后工藝、企業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)改造和加強管理，2007年噸水泥綜合能耗比2005年減少了5kg標準煤，降低幅度達4.55%。今年1-4月份，通過新型干法工藝替代落后工藝，水泥行業(yè)節(jié)能184萬噸標準煤。預計年內(nèi)僅此一項可節(jié)能近400萬噸標準煤。

當前利用水泥窯進行余熱發(fā)電方興未艾。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2007年底，全國已建成純低溫余熱發(fā)電生產(chǎn)線24條，裝機容量112780kw,實際發(fā)電能力127300kw。2008年上半年，投產(chǎn)18套生產(chǎn)線，裝機容量136500kw,下半年可投產(chǎn)31套生產(chǎn)線，裝機容量287800kw。預計到今年底，純低溫余熱發(fā)電裝機容量將達到537080kw。水泥工廠余熱發(fā)電，對水泥行業(yè)節(jié)能降耗減排起到了非常積極作用。

三、大集團加快并購

以海螺水泥、冀東水泥、中國建材、中材集團等一批國家重點支持的大型水泥企業(yè)集團加快了建設(shè)和并購重組的步伐，今年并購的特征是大企業(yè)集團跨省份的連片區(qū)域并購，依托老線，擴大規(guī)模，提高集中度。重新布點，另建設(shè)新線的速度放緩。外資拉法基、豪西姆、海德堡、crh等跨國公司和臺泥也加快拓展在中國大陸的水泥業(yè)務(wù)，積極參于我國水泥工業(yè)的并購重組。