建材工業(yè)水泥的清潔生產技術
| 必須配合新型預熱器的開發(fā)應用。近年來，國外各種新型的低阻高效預熱器已相當成熟可靠；各級預熱器的分離效率均可提高到85%～95%，每級阻力可降到500帕以下。如丹麥福勒斯公司的LP型和德國波利斯公司的Dopo190型均屬于這類低阻高效預熱器。在經濟合理的條件下，預分解窯預熱器的級數(shù)以五級或六級為宜。 ?。?）采用控流式新型篦冷機 控流式新型篦冷機在節(jié)省熟料熱耗，提高窯系統(tǒng)運轉率和可靠性，以及延長篦板壽命與減少維修量等方面，已獲得顯著成效并在國外廣泛采用。目前，國外新建水泥廠幾乎全部采用控流式篦冷機，許多老廠的篦冷機也在陸續(xù)改為控流式?？亓魇襟骼錂C與傳統(tǒng)老式篦冷機相比具有以下特點：①冷卻風量合理分配，提高利用率；②高阻力縫型篦板能減少因料層厚度或熟料粒度變化對通風總阻力的影響；③冷卻風量小，綜合單位電耗低；④窯二次風溫和三次風溫可分別提高200℃和100℃；⑤使用壽命長，可行性好；⑥篦冷機的熱效率可從62%提高到78%。 ?。?）多通道噴煤管的應用 目前國外普遍采用三通道煤管，也有專為低NOx設計的四通道噴煤管。國際知名的噴煤管主要有皮勒公司的Rotaflam型，福勒斯公司的Swirlax型與Ceurrax型等。使用這類噴煤管或節(jié)能熟料熱耗42～126千焦/千克，減少10%～30%的NOx。 5.水泥粉磨節(jié)電技術 粉磨是水泥生產中主要耗電工序，占綜合耗電量70%，我國水泥廠大多是采用低效的球磨機，效率只有3%～5%，因而降低粉磨電耗是水泥企業(yè)重要的節(jié)能目標。主要節(jié)電措施如下： ?。?）用高效粉磨機取代低效的于磨機，如立式磨、輥壓磨、擠壓磨、高細磨等； ?。?）以大磨機取代小磨機，淘汰直徑小于1.83米的小型球磨機； ?。?）改進粉磨工藝流程，增添預破碎機、選粉機。改進流程使進磨的物料量減少或使進磨物料粒度減少，提高球磨機效率； ?。?）對設備和電路采和有效的節(jié)電措施，如采用耐磨鋼球、耐磨襯板及節(jié)能型襯板等。 6.回收二次能源的技術 水泥工業(yè)二次能源的回收具有良好的前景和發(fā)展?jié)摿?。主要包括兩方面，即利用窯系統(tǒng)的中代溫廢余熱發(fā)電；利用可燃廢料替代部分煤來燃燒熟料，使廢料資源化同時節(jié)省能耗，減輕環(huán)境負荷。 ?。?）廢氣余熱發(fā)電 水泥預分解窯廢氣分別來自預熱器和篦冷機的排風余熱，溫度介于200～400℃之間?？梢杂糜诎l(fā)電的余熱約670～1005千焦/千克熟料?，F(xiàn)代水泥工業(yè)的中紙溫余熱發(fā)電技術起始于70年代末的瑞士、美國和日本，現(xiàn)在日本已有半數(shù)以上水泥廠采用多種形式的余熱發(fā)電技術。我國臺灣省的行政當局于1995年通過立法，規(guī)定新建水泥生產都必須采用中低溫余熱發(fā)電。韓國、泰國等新興水泥工業(yè)采用該技術者日眾。中低溫余熱發(fā)電的能源回收水平可達35～40千瓦時/噸熟料。 （2）可燃廢料的回收利用 回收利用二次燃料可節(jié)約能源，減少CO2氣體排放亦同時起到廢物污染治理的作用?？扇紡U原料包括油頁巖，灰質頁巖和各種含炭的爐渣爐灰等。它們主要用作水泥的粘土質原料或校正的原料，其熱值較低。目前采用成熟方法是先在循環(huán)流化床將其中的可燃質從原料中分離出來，制成氣體燃料送到分解爐內燃燒，粘土質原料則進入預熱器或分解爐，與其它原料一起燒成熟料，可燃廢料二次能源回收主要有三種方式：其一是在分解爐內燃燒；其二是在循環(huán)流化床中制成氣體燃料再送往分解爐；其三是在窯頭燃燒；國際水泥工業(yè)利用可燃廢料回收能源，已取得初步成功，許多廢物治理的研究機構和環(huán)保專家認為水泥窯系統(tǒng)中燃燒可燃廢料與現(xiàn)行的廢料焚燒爐或填埋法比較具有顯著的優(yōu)越性；水泥窯可將廢料 中大部分重金屬固定于熟料中，避免再次污染擴散。長期的研究表明，回收利用二次燃料的水泥廠，其周圍環(huán)境可達到零污染水平，所生產的水泥及制品對環(huán)境無負面影響，無愧于清潔生產、綠色工廠的稱號。目前，歐美水泥工業(yè)對二次燃料的回收利用正日益重視，二次燃料的利用占水泥生產總熱耗為：美國、加拿大約5%，英、德、法諸國為6%～8%，瑞典、挪威約12%，瑞士高達20%。瑞士霍德巴克水泥公司的瑞肯廠是一家利用二次燃料替代部分煤的水泥廠，該廠于1996年就獲得了ISO14001認證，是世界上第一家獲此認證的水泥廠。 7.工業(yè)廢渣綜合利用生產水泥 1995年我國工業(yè)廢渣產生量為6.5億噸（未包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)），累計堆存66.41億噸，占地5.5億平方米。目前工業(yè)廢渣的利用率偏低，絕大多數(shù)廢渣是環(huán)境的污染源。利用工業(yè)廢渣生產水泥能節(jié)省資源消耗，減輕環(huán)境污染，在水泥生產中摻加礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣和火山灰材料做混合材水泥已有較成熟的技術。目前，我國水泥標準中已有礦渣水泥和火山灰水泥等標準，為水泥企業(yè)利用工業(yè)廢渣提供了條件。工業(yè)廢渣和火山灰材料不需要燃燒，直接作為混合材摻加在產品中，可少用水泥熟料，降低燒制熟料的原料和煤的消耗。有些企業(yè)利用粉煤灰摻加石灰石和石膏進行蒸養(yǎng)，可生產無熟料水泥。我國水泥標準規(guī)定，礦渣水泥允許摻入高爐礦渣的重量為20%～70%，火山灰水泥和粉煤灰允許摻入的火山灰材料重量為20～40%，我國還有一些水泥企業(yè)在生料料中摻入一定量的煤矸石和粉煤灰，可以強化對原料的煅燒并降低生產熟料的煤耗。 8.大力推廣散裝水泥以節(jié)能 工業(yè)發(fā)達國家已基本實現(xiàn)了水泥散燒化如日本的散裝率為94%，美國為92%，西歐為60%～90%，而我國水泥散裝率不足10%。每使用1萬噸散裝水泥，可節(jié)約包裝紙裝60噸，折合木材330立方米，減少水泥損失500噸。 （三）廢氣污染治理技術 水泥企業(yè)的污染主要為廢氣污染，其中尤以粉塵污染最為嚴重，此外還有CO2、SO2、NOx等污染。我國的絕大多數(shù)水泥廠已成為當?shù)匚廴镜拇髴?，嚴重的影響城鄉(xiāng)的環(huán)境的農村生產。水泥企業(yè)粉塵污染的來源包括石灰石開采和破碎、運輸、儲存、包裝、烘干、原料粉磨、熟料煅燒過程和冷卻過程、煤粉制備過程和水泥粉磨過程等環(huán)節(jié)。煙塵的治理一般通過改進生產工藝和合理選擇收塵設備這兩方面進行。我國雖然在污染治理方面做了不少工作，污染狀況有部分改善，但離發(fā)達國家還有很大差距。國外水泥廠污染治理技術主要是選用高效電收塵器和袋式收塵器，同時在建設水泥廠時確保足夠的投資。近年來國外對水泥廠污染的治理除致力于粉塵外，還注意到NOx和SO2。排放標準由單位體積排塵量改為生產單位熟料產生的廢氣量和粉塵量計。國外許多水泥廠還采取自動監(jiān)控措施，在煙囪外安裝粉塵濁度儀，以保證煙氣達標。下面分別從水泥生產的煅燒工藝、烘干工藝和粉磨工藝三個方面介紹粉塵治理技術。 1.煅燒工藝粉塵治理技術 干法回轉窯包括干法中空長窯、帶余熱鍋爐的回轉窯、立筒預熱器窯以及各種旋風預熱器窯。這種類型的窯排放的煙氣溫度高、濕度小、粉塵比電阻高、煙氣量大，一般可以采用增濕塔——電收塵器系統(tǒng)或空氣冷卻器——袋式收塵器兩種收塵方式。對于大型干法回轉窯，采用電收塵方式已取得了較豐富的經驗。 干法中空長窯收塵系統(tǒng)：高溫煙氣經冷煙室、高溫風機、增濕塔（或冷卻器）、收塵器，最后由煙囪排放。這種收塵系統(tǒng)一般均采用正壓式，可以簡化流程，減少投資。 帶余熱鍋爐的干法窯收塵系統(tǒng)：窯尾煙氣溫度較紙，漏風量大，應配用規(guī)格較大的收塵器。我國啟新水泥廠使用增濕塔進行調質，電收塵器的運行電壓由22千伏提高至50千伏，收塵器效率由76%提高到99.4%，煙塵排放濃度在50毫克/立方米以下。 帶懸浮預熱器的干法回轉窯收塵系統(tǒng)：小型的懸浮預熱器窯（10萬噸/年以下）收塵通常采用較簡易的系統(tǒng)如冷卻器——電收塵器（或袋式收塵器）；對大型懸浮預熱窯窯尾常考慮增設余熱利用管路，利用部分煙氣作為生料磨烘干之用，對大型回轉窯，以采用電收塵器為宜。 （2）立窯 我國大部分立窯水泥廠突出的問題是產品質量有待提高，能耗較高，環(huán)境污染嚴重，近幾年多項新技術的采用使狀況有所改善。其中預加水成球、閉門操作等新技術大大減輕了立窯煙氣對環(huán)境的污染。 預加水成球：預加水成球使?jié)袂驈姸忍岣?0%，干球強度提高一倍以上，球的炸裂溫度提高，球粒度均勻，提高孔隙率和抗沖擊負荷，操作點無粉塵，特別是排放粉塵的濃度大大降低。 閉門操作：在煅燒過程穩(wěn)定運行的基礎上，對工藝過程的各個環(huán)節(jié)采用微機綜合控制技術，實現(xiàn)閉門操作，可使粉塵排放量大大降低。 2.烘干工藝粉塵治理技術 我國水泥廠采用較多的是回轉式烘干機，烘干機設備排出的廢氣是水泥廠主要的塵源。烘干廢氣具有含塵濃度高、水分高、溫度高和有腐蝕性等特別，其收塵系統(tǒng)一般要考慮下面幾點： （1）一般采用二級粉塵，第一級多用旋風收塵器，第二為電收塵器或袋式收塵器； ?。?）要防止結露腐蝕，加強保溫； ?。?）優(yōu)先選用專用于烘干機的收塵器，提高其耐腐蝕性能。 3.粉磨工藝粉塵治理技術； ?。?）生產磨和水泥磨收塵 磨機通風抽出的粉塵顆粒極細，適合采用袋式收塵器或電收塵器。對于排塵濃度在80克/立方米（標）以內的水泥磨，一般采用袋式收塵器或電收塵器一級收塵系統(tǒng)。當排塵濃度太高，則需在主收塵器前加設旋風收塵器，即采用二次收塵系統(tǒng)。 近年來，一些大型廠的大型磨機采用屏蔽吹振式扁袋收塵器，其收塵效率高，只需一級收塵就可達標，簡化工藝流程并節(jié)約能源。目前眾多中小型水泥廠的生料磨、水泥磨廣泛采用高壓靜電收塵取得了較好的技術經濟效果。 ?。?）煤磨的收塵 煤磨排出含煤粉氣體不僅污染環(huán)境，而且浪費資源。目前國外煤磨收塵采用袋式收塵器或電收塵器，日本和美國主要用袋式收塵器，歐洲各國普遍采用電收塵。 濕式收塵存在煤泥和污水不易處理的二次污染問題，普通袋式收塵器多因靜電作用導致事故頻繁，所以煤磨收塵技術尚在開發(fā)和推廣應用之中，天津水泥設計研究院設計的電收塵器收塵效率達99.75%，合肥水泥研究院開發(fā)了防爆型煤磨袋式收塵器，收塵效率高達99.8%以上。這兩種收塵器均在推廣中。 |
