建材工业水泥的清洁生产技术
| 必须配合新型预热器的开发应用。近年来，国外各种新型的低阻高效预热器已相当成熟可靠；各级预热器的分离效率均可提高到85%～95%，每级阻力可降到500帕以下。如丹麦福勒斯公司的LP型和德国波利斯公司的Dopo190型均属于这类低阻高效预热器。在经济合理的条件下，预分解窑预热器的级数以五级或六级为宜。 （2）采用控流式新型篦冷机 控流式新型篦冷机在节省熟料热耗，提高窑系统运转率和可靠性，以及延长篦板寿命与减少维修量等方面，已获得显著成效并在国外广泛采用。目前，国外新建水泥厂几乎全部采用控流式篦冷机，许多老厂的篦冷机也在陆续改为控流式。控流式篦冷机与传统老式篦冷机相比具有以下特点：①冷却风量合理分配，提高利用率；②高阻力缝型篦板能减少因料层厚度或熟料粒度变化对通风总阻力的影响；③冷却风量小，综合单位电耗低；④窑二次风温和三次风温可分别提高200℃和100℃；⑤使用寿命长，可行性好；⑥篦冷机的热效率可从62%提高到78%。 （3）多通道喷煤管的应用 目前国外普遍采用三通道煤管，也有专为低NOx设计的四通道喷煤管。国际知名的喷煤管主要有皮勒公司的Rotaflam型，福勒斯公司的Swirlax型与Ceurrax型等。使用这类喷煤管或节能熟料热耗42～126千焦/千克，减少10%～30%的NOx。 5.水泥粉磨节电技术 粉磨是水泥生产中主要耗电工序，占综合耗电量70%，我国水泥厂大多是采用低效的球磨机，效率只有3%～5%，因而降低粉磨电耗是水泥企业重要的节能目标。主要节电措施如下： （1）用高效粉磨机取代低效的于磨机，如立式磨、辊压磨、挤压磨、高细磨等； （2）以大磨机取代小磨机，淘汰直径小于1.83米的小型球磨机； （3）改进粉磨工艺流程，增添预破碎机、选粉机。改进流程使进磨的物料量减少或使进磨物料粒度减少，提高球磨机效率； （4）对设备和电路采和有效的节电措施，如采用耐磨钢球、耐磨衬板及节能型衬板等。 6.回收二次能源的技术 水泥工业二次能源的回收具有良好的前景和发展潜力。主要包括两方面，即利用窑系统的中代温废余热发电；利用可燃废料替代部分煤来燃烧熟料，使废料资源化同时节省能耗，减轻环境负荷。 （1）废气余热发电 水泥预分解窑废气分别来自预热器和篦冷机的排风余热，温度介于200～400℃之间。可以用于发电的余热约670～1005千焦/千克熟料。现代水泥工业的中纸温余热发电技术起始于70年代末的瑞士、美国和日本，现在日本已有半数以上水泥厂采用多种形式的余热发电技术。我国台湾省的行政当局于1995年通过立法，规定新建水泥生产都必须采用中低温余热发电。韩国、泰国等新兴水泥工业采用该技术者日众。中低温余热发电的能源回收水平可达35～40千瓦时/吨熟料。 （2）可燃废料的回收利用 回收利用二次燃料可节约能源，减少CO2气体排放亦同时起到废物污染治理的作用。可燃废原料包括油页岩，灰质页岩和各种含炭的炉渣炉灰等。它们主要用作水泥的粘土质原料或校正的原料，其热值较低。目前采用成熟方法是先在循环流化床将其中的可燃质从原料中分离出来，制成气体燃料送到分解炉内燃烧，粘土质原料则进入预热器或分解炉，与其它原料一起烧成熟料，可燃废料二次能源回收主要有三种方式：其一是在分解炉内燃烧；其二是在循环流化床中制成气体燃料再送往分解炉；其三是在窑头燃烧；国际水泥工业利用可燃废料回收能源，已取得初步成功，许多废物治理的研究机构和环保专家认为水泥窑系统中燃烧可燃废料与现行的废料焚烧炉或填埋法比较具有显著的优越性；水泥窑可将废料 中大部分重金属固定于熟料中，避免再次污染扩散。长期的研究表明，回收利用二次燃料的水泥厂，其周围环境可达到零污染水平，所生产的水泥及制品对环境无负面影响，无愧于清洁生产、绿色工厂的称号。目前，欧美水泥工业对二次燃料的回收利用正日益重视，二次燃料的利用占水泥生产总热耗为：美国、加拿大约5%，英、德、法诸国为6%～8%，瑞典、挪威约12%，瑞士高达20%。瑞士霍德巴克水泥公司的瑞肯厂是一家利用二次燃料替代部分煤的水泥厂，该厂于1996年就获得了ISO14001认证，是世界上第一家获此认证的水泥厂。 7.工业废渣综合利用生产水泥 1995年我国工业废渣产生量为6.5亿吨（未包括乡镇企业），累计堆存66.41亿吨，占地5.5亿平方米。目前工业废渣的利用率偏低，绝大多数废渣是环境的污染源。利用工业废渣生产水泥能节省资源消耗，减轻环境污染，在水泥生产中掺加矿渣、粉煤灰等工业废渣和火山灰材料做混合材水泥已有较成熟的技术。目前，我国水泥标准中已有矿渣水泥和火山灰水泥等标准，为水泥企业利用工业废渣提供了条件。工业废渣和火山灰材料不需要燃烧，直接作为混合材掺加在产品中，可少用水泥熟料，降低烧制熟料的原料和煤的消耗。有些企业利用粉煤灰掺加石灰石和石膏进行蒸养，可生产无熟料水泥。我国水泥标准规定，矿渣水泥允许掺入高炉矿渣的重量为20%～70%，火山灰水泥和粉煤灰允许掺入的火山灰材料重量为20～40%，我国还有一些水泥企业在生料料中掺入一定量的煤矸石和粉煤灰，可以强化对原料的煅烧并降低生产熟料的煤耗。 8.大力推广散装水泥以节能 工业发达国家已基本实现了水泥散烧化如日本的散装率为94%，美国为92%，西欧为60%～90%，而我国水泥散装率不足10%。每使用1万吨散装水泥，可节约包装纸装60吨，折合木材330立方米，减少水泥损失500吨。 （三）废气污染治理技术 水泥企业的污染主要为废气污染，其中尤以粉尘污染最为严重，此外还有CO2、SO2、NOx等污染。我国的绝大多数水泥厂已成为当地污染的大户，严重的影响城乡的环境的农村生产。水泥企业粉尘污染的来源包括石灰石开采和破碎、运输、储存、包装、烘干、原料粉磨、熟料煅烧过程和冷却过程、煤粉制备过程和水泥粉磨过程等环节。烟尘的治理一般通过改进生产工艺和合理选择收尘设备这两方面进行。我国虽然在污染治理方面做了不少工作，污染状况有部分改善，但离发达国家还有很大差距。国外水泥厂污染治理技术主要是选用高效电收尘器和袋式收尘器，同时在建设水泥厂时确保足够的投资。近年来国外对水泥厂污染的治理除致力于粉尘外，还注意到NOx和SO2。排放标准由单位体积排尘量改为生产单位熟料产生的废气量和粉尘量计。国外许多水泥厂还采取自动监控措施，在烟囱外安装粉尘浊度仪，以保证烟气达标。下面分别从水泥生产的煅烧工艺、烘干工艺和粉磨工艺三个方面介绍粉尘治理技术。 1.煅烧工艺粉尘治理技术 干法回转窑包括干法中空长窑、带余热锅炉的回转窑、立筒预热器窑以及各种旋风预热器窑。这种类型的窑排放的烟气温度高、湿度小、粉尘比电阻高、烟气量大，一般可以采用增湿塔——电收尘器系统或空气冷却器——袋式收尘器两种收尘方式。对于大型干法回转窑，采用电收尘方式已取得了较丰富的经验。 干法中空长窑收尘系统：高温烟气经冷烟室、高温风机、增湿塔（或冷却器）、收尘器，最后由烟囱排放。这种收尘系统一般均采用正压式，可以简化流程，减少投资。 带余热锅炉的干法窑收尘系统：窑尾烟气温度较纸，漏风量大，应配用规格较大的收尘器。我国启新水泥厂使用增湿塔进行调质，电收尘器的运行电压由22千伏提高至50千伏，收尘器效率由76%提高到99.4%，烟尘排放浓度在50毫克/立方米以下。 带悬浮预热器的干法回转窑收尘系统：小型的悬浮预热器窑（10万吨/年以下）收尘通常采用较简易的系统如冷却器——电收尘器（或袋式收尘器）；对大型悬浮预热窑窑尾常考虑增设余热利用管路，利用部分烟气作为生料磨烘干之用，对大型回转窑，以采用电收尘器为宜。 （2）立窑 我国大部分立窑水泥厂突出的问题是产品质量有待提高，能耗较高，环境污染严重，近几年多项新技术的采用使状况有所改善。其中预加水成球、闭门操作等新技术大大减轻了立窑烟气对环境的污染。 预加水成球：预加水成球使湿球强度提高30%，干球强度提高一倍以上，球的炸裂温度提高，球粒度均匀，提高孔隙率和抗冲击负荷，操作点无粉尘，特别是排放粉尘的浓度大大降低。 闭门操作：在煅烧过程稳定运行的基础上，对工艺过程的各个环节采用微机综合控制技术，实现闭门操作，可使粉尘排放量大大降低。 2.烘干工艺粉尘治理技术 我国水泥厂采用较多的是回转式烘干机，烘干机设备排出的废气是水泥厂主要的尘源。烘干废气具有含尘浓度高、水分高、温度高和有腐蚀性等特别，其收尘系统一般要考虑下面几点： （1）一般采用二级粉尘，第一级多用旋风收尘器，第二为电收尘器或袋式收尘器； （2）要防止结露腐蚀，加强保温； （3）优先选用专用于烘干机的收尘器，提高其耐腐蚀性能。 3.粉磨工艺粉尘治理技术； （1）生产磨和水泥磨收尘 磨机通风抽出的粉尘颗粒极细，适合采用袋式收尘器或电收尘器。对于排尘浓度在80克/立方米（标）以内的水泥磨，一般采用袋式收尘器或电收尘器一级收尘系统。当排尘浓度太高，则需在主收尘器前加设旋风收尘器，即采用二次收尘系统。 近年来，一些大型厂的大型磨机采用屏蔽吹振式扁袋收尘器，其收尘效率高，只需一级收尘就可达标，简化工艺流程并节约能源。目前众多中小型水泥厂的生料磨、水泥磨广泛采用高压静电收尘取得了较好的技术经济效果。 （2）煤磨的收尘 煤磨排出含煤粉气体不仅污染环境，而且浪费资源。目前国外煤磨收尘采用袋式收尘器或电收尘器，日本和美国主要用袋式收尘器，欧洲各国普遍采用电收尘。 湿式收尘存在煤泥和污水不易处理的二次污染问题，普通袋式收尘器多因静电作用导致事故频繁，所以煤磨收尘技术尚在开发和推广应用之中，天津水泥设计研究院设计的电收尘器收尘效率达99.75%，合肥水泥研究院开发了防爆型煤磨袋式收尘器，收尘效率高达99.8%以上。这两种收尘器均在推广中。 |
