大型工业窑炉节能环保自主技术创新及其产业化

推行节能设备和技术，如节能电机、高效炉窑，是绿色工业的关键。 #生活常识# #环保节能技巧# #绿色工业生产#

                                                大型工业窑炉节能环保自主技术创新及其产业化

                                                                江苏鹏飞集团

    项目意义

1．工业窑炉的节能技术成为国内外关注的热点

能源的供给和消费是关系国民经济和社会发展、国家安全和可持续发展的重大问题，在全国总能耗中，建材工业能耗约占9%，占全国工业能耗的13%左右。水泥制造业是建材工业中的耗能大户，约占75.5%，能源生产和消费产生的环境问题日趋严重。为实现在“十一五”期间万元GDP产值能耗降低20%和污染物排放总量减少10%的目标，实现我国国民经济又好又快发展，实施可持续发展战略，我们必须全面贯彻落实科学发展观，走可持续发展道路，主动调整产业结构，实施开源节流、节能降耗的能源战略，改变经济增长方式，全面开展节能降耗工作。

2．工业窑炉成为节能技术发展的必然趋势

国家发改委、科技部关于“十一五”十大重点节能工程实施意见中对水泥工业专项提出：“采用低压旋风预热分解系统、保温耐用新型炉衬材料、高效燃烧器、高效熟料冷却机、生产过程自动控制与检测系统等技术对现有水泥生产线进行综合节能改造，推广纯低温余热发电技术，建设水泥余热发电装置。省“十一五”水泥专项规划要求单线日产4000吨以上新型干法工艺熟料产能占50%，采用余热发电技术的生产线达到50%以上，要力争水泥生产电耗基本由本身的余热发电供给。

3．工业窑炉焚烧生活垃圾兼收节能与环保功效

利用水泥回转窑焚烧处理垃圾废弃物在国际上已有大量成功的实践，在经济性、防止二次污染、废物无害化处理的彻底性等多方面显示出极大的优势。治理垃圾，无二次污染，利用生物质能，节约矿物燃料， 已受到业内广泛重视。目前在我国应用还很少。北京水泥厂已通过鉴定，各地都在试验。水泥工厂节能设计规范国家标准将于2008年五月一日实施。

贯彻“技术先进、生产可靠、经济实用、节能环保”的理念，优化设计，注重细节，鹏飞集团全方位为节能工作奠定基础。
     a.水泥生产线的总图和流程的设计是决定性的环节，要在满足工艺要求、厂内交通和设备检修空间的要求下，尽量做到工艺流程简单、布置紧凑，减少各类管道和电路的损耗，达到节能的目的。

b.不断研究开发高效节能的水泥熟料烧成系统、粉磨系统，特别是预热器、分解炉、燃烧器和熟料冷却机等关键设备。
      c.合理选择风机、泵类的设备能力及其拖动电机的额定功率。避免此类装置及其电机经常处于非额定工作状态，使电机效率降低，功率因数下降，增加电力消耗，增大电网的无功功率的需求。必要时可以采取加装电机的调速装置的措施，提高设备的效率。在新型干法水泥生产线，风机和泵类的电力消耗约占水泥单位产品电耗的25%~35%左右，要充分重视此类设备的节能潜力。
     d.对粉状物料的输送，要尽量采用机械输送的方案，减少采用空气动力的使用，从而降低设备电耗。
     e.重视新型电气领域节电技术和设备的推广应用。特别关注以下几个技术：一是变频节能设备的推广应用。近年来我国的变频节能设备不断取得技术突破，高压、低压不同电压等级的越来越大容量的节电设备开发成功。这项技术可广泛运用在容量较大、系统转动对启动规程有特殊要求的设备，实现变频软启动，减少对电网的冲击，还可节电25%左右。这项技术还广泛运用在交流电机的变频调速装置上，其节电效果要根据电机所拖动的不同类型负荷特性和调速范围而决定。二是全方位地采用高、低压无功功率的就地补偿装置，包括自动调节的静电电容器组和进相机组的应用。通过这些技术措施，大大改善水泥企业用电的功率因数，减少对无功功率的需求，从而减少输入电能的有功电能损失。三是注重低压电机全相控技术的推广运用。这项节电技术可在拖动负荷轻载和重载时自动调整电动机的输出功率，使电机实现在最佳状态下运行，以达到最佳节电的目的。此节电产品平均节电率为15%~55%.四是采用绿色照明系统。水泥企业建筑物、构筑物、物料堆场和道路照明器具众多，要求各异。照明所需电能消耗约占总耗电量的1%~2.5%左右。

项目主要技术创新点

①将双出风口旋风分离器专利技术首创应用到旋风预热器，降低阻力损失；

②创新地将当前技术在回转窑内焚烧生活垃圾的试验研究移置到在窑外预分解炉焚烧生活垃圾，可适用于规格大型化，垃圾量可调整，回转窑煅烧质量稳定，并消纳污染，利用废料热源，实现循环经济；

③首创用耐热钢棒串连高保温性能的窑体内衬，形成整体形保温层，提高窑体刚度，减少变形，避免红窑掉砖；

④在窑烧成带外围，研发环形热交换器专利技术， 回收利用窑体幅射热，减少烧成带热散失，节省烧成带外围冷却风机电耗；

⑤创新地提出用计算机智能控制系统对大型回转窑煅烧五大组成：旋风预热器、预分解炉、煤粉燃烧器、回转窑、冷却机全面优化集成。

1．鹏飞已有节能技术在产业化过程中的再优化投入

①本项目的五级旋风预热器的每个旋风筒采用双出口分离器后，压力损失降低15％～20％。经研究认为还有潜力，实际处理时，内部导流筒的导流口开度不方便调整。下出风口与导流筒的安装难度较大。解决方案：寻找最佳的导流筒参数，下出风口与上出风口直径比例设计优化，寻找上下出风口汇集点两支路压力损失相等的设计。

②本项目高刚度窑体内衬，将耐火砖块用耐热细棒串接，并用耐火浇注料固化，提高窑体刚度，避免红窑掉砖。这种技术在砌筑工艺上拟解决下述问题：钢棒连接的最佳长度；钢棒与耐火砖孔的最佳间隙量；钢棒对串接耐火砖的轴向预紧力实施；交接处轴的刚度问题。解决方案：冷态模型研究，热态温度场及刚度测试。研发带预紧测力显示器的工装。

③我们在日产2500吨的预分解炉作过焚烧垃圾的试验，垃圾掺入量是熟料重量的12～15％，原因是垃圾灰烬的量控制在熟料产量的2.5～3％。但理论研究认为可以加到熟料产量的4.42％的垃圾灰烬，即湿基垃圾可出来量为20％。解决方案：建设实验系统，逐渐加大垃圾掺加量进行试验，并对垃圾进料与密封装置的结构及每次加料量及加料频率作优化设计，求得最佳值值。

④煅烧节能是系统工程，不仅靠设计上科学先进，制造上精益求精，而且要靠工艺上环环紧扣，进行优化集成。解决方案：建立全线流程性参数检测控制系统，及时调整偏差，保证系统稳定运行；研发风料煤在不同工况下的匹配组合，特别是煅烧带工艺参数，最大程度减少CO含量，提高燃烧效率，拟研发智能移动的往复式煤粉燃烧器，增加燃烧器火焰中残碳与空气的接触几率。

2． 本项目节能环保煅烧的匹配工艺设计投入

焚烧垃圾需在工艺上进行一系列完善。主要包括：垃圾前期的预处理；垃圾在预分解炉的快速煅烧工艺；垃圾异味处理；垃圾焚烧过程避免二恶英产生的可靠性研究及策略；垃圾进入水泥熟料后成份及质量控制及对策。解决方案：垃圾焚烧工艺优化设计，垃圾分拣流水线设计；垃圾粉碎并螺旋挤压；预分解炉的辅助燃烧装置的在线调节与温度检测；熟料矿物成份的在线检测与控制装置的研发；二恶英产生温度区的时间控制；二恶英在线检测仪器研发；烟气中CO含量在线检测；烟气中有害气体的检测和控制。

3． 低温废气预热发电试验台研发

大型水泥回转窑的低温废气除从旋风预热器排出并经电收尘后的窑尾废气，还有冷却机出来的用于烘干湿物料、预分解炉煅烧多余的热空气，需要解决的工艺计算问题是：如何提高热交换效率，形成较高的蒸汽压力；如何解决废气中的残尘，在热交换间的堵塞；热交换及其结构形式的优化，寻求低于100度汽化的流体，减少热损失；做功蒸汽液化后的循环利用。解决方案：建设余热发电的工艺实验室，优化冷却机热交换参数，急冷熟料采取多项措施减少熟料带出的热量，提高废气回收的热量。

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