第三節(jié) 建材企業(yè)的節(jié)能監(jiān)測

一、建材工業(yè)概述

建材工業(yè)是生產(chǎn)建筑材料的工業(yè)部門的總稱。按照我國工業(yè)產(chǎn)品與行業(yè)管理的分類模式，建材工業(yè)包括建筑材料、非金屬礦及其制品和非金屬新材料三大行業(yè)，共有80多類，1400多個(gè)品種，廣泛應(yīng)用于建筑、軍工、環(huán)境保護(hù)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和人民生活領(lǐng)域。建筑材料產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)之一，建筑材料主要包括水泥、平板玻璃及加工、建筑衛(wèi)生陶瓷、房建材料、非金屬礦及其制品、無機(jī)非金屬新材料等門類。目前，中國已成為全球最大的建材生產(chǎn)和消費(fèi)國，建材工業(yè)年能源消耗量占我國能源消耗總量的7%，占工業(yè)能耗的10%。數(shù)據(jù)顯示，2010年中國水泥產(chǎn)量18.8億t，占世界總產(chǎn)量比重的50%以上;平板玻璃產(chǎn)量6.6億重量箱，占世界總產(chǎn)量比重的41.6%;建筑陶瓷產(chǎn)量78億I2，占世界總產(chǎn)量比重的53%以上。規(guī)模以上(年銷售額在500萬以上的)建材工業(yè)企業(yè)完成銷售收入2.7萬億元，實(shí)現(xiàn)利潤2000億元，年均分別增長29.5%和42%。部分工藝技術(shù)、裝備水平接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平。結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進(jìn)展，節(jié)能減排效果顯著。2010年，建材工業(yè)單位工業(yè)增加值綜合能耗比2005年降低52%，主要污染物排放總量呈明顯下降趨勢。根據(jù)中國建材聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)，2007年規(guī)模以上(指年銷售額在500萬元以上)建材工業(yè)企業(yè)的總能耗為1.95億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占我國能源消耗總量的7.35%，占我國工業(yè)能源消耗總量的11.14%，位居各工業(yè)部門第三位;其中煤炭和電力折合標(biāo)準(zhǔn)煤占建材能耗總量的90.50%，是建材工業(yè)的主要消耗能源。

我國建材工業(yè)的年能耗總量位居各工業(yè)部門的第三位。建材工業(yè)既污染著環(huán)境，卻又是全國消納固體廢棄物總量最多，為保護(hù)環(huán)境做出重要貢獻(xiàn)的產(chǎn)業(yè)。為了更好地適應(yīng)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的需要，建材工業(yè)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，堅(jiān)持以節(jié)能為中心，把節(jié)能作為中國建材工業(yè)發(fā)展的重中之重，按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式，走資源、能源節(jié)約型道路，在實(shí)現(xiàn)與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)建材行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

建材工業(yè)生產(chǎn)既消耗能源，又有巨大的節(jié)能潛力，許多工業(yè)廢棄物都可作為建材產(chǎn)品生產(chǎn)的替代原料和替代燃料;同時(shí)建材產(chǎn)品還可為建筑節(jié)能提供基礎(chǔ)材料的支撐，一些新型建材產(chǎn)品可為新能源的發(fā)展提供基礎(chǔ)材料和部件。在能源問題日益制約經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的今天，建材工業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)相高耗能產(chǎn)業(yè)，在節(jié)能減排及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中大有可為，在我國建設(shè)節(jié)約型社會(huì)中將起重要作用。

二、水泥企業(yè)的節(jié)能監(jiān)測

凡細(xì)磨成粉末狀，加入適量水后成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂石等散粒或纖維材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，稱為水泥。

水泥按其性能與用途可分為通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類。通用水泥有硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥及石灰石水泥七種。

(一)新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程簡述

新型干法水泥指采用窯外分解新工藝生產(chǎn)的水泥。其生產(chǎn)以懸浮預(yù)熱器和窯外分解技術(shù)為核心，采用新型原料、原料均化和節(jié)能粉磨技術(shù)及裝備，全線采用計(jì)算機(jī)集散控制，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程自動(dòng)化和高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、環(huán)保。

1.生產(chǎn)方法

分為三個(gè)階段：石灰質(zhì)原料、黏土質(zhì)原料和少量校正原料經(jīng)破碎后，按一定比例配合、磨細(xì)，并配合為成分合適、質(zhì)量均勻的生料，稱為生料制備;生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融所得以硅酸鈣(C、S、C2S)為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，稱為熟料煅燒;熟料加適量石膏、適量混合材料或外加劑共同磨細(xì)制成水泥，稱為水泥制成。

2.水泥生產(chǎn)原料及配料

生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料為石灰原料和黏土質(zhì)原料，有時(shí)還要根據(jù)原料品質(zhì)和水泥品種，摻加校正原料以補(bǔ)充某些成分的不足，還可以利用工業(yè)廢渣作為水泥的原料或混合材料進(jìn)行生產(chǎn)。

3.工藝流程

主要工藝過程為：生料制備(包括原料破碎烘干、原料預(yù)均化、原料的配合、生料粉磨和均化等)、熟料煅燒、水泥制成(包括水泥的粉磨與裝運(yùn))。概括起來即“兩磨一燒”。干法生料粉磨可以采用開路或閉路系統(tǒng)用球磨機(jī)粉磨，或用烘干兼粉磨系統(tǒng)。烘干兼粉磨系統(tǒng)可以在立式磨機(jī)(輥式磨機(jī))，也可在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行。

(1)破碎及預(yù)均化。

1)破碎。水泥生產(chǎn)過程中，大部分原料要進(jìn)行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。

破碎過程要比粉磨過程經(jīng)濟(jì)而方便，合理選用破碎設(shè)備和粉磨設(shè)備非常重要。在物料進(jìn)入粉磨設(shè)備之前，盡可能將大塊物料破碎至細(xì)小、均勻的粒度，以減輕粉磨設(shè)備的負(fù)荷，提高產(chǎn)量。物料破碎后，可減少在運(yùn)輸和儲存過程中不同粒度物料的分離現(xiàn)象，提高配料的準(zhǔn)確性。

2)原料預(yù)均化。預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存取過程中，運(yùn)用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場同時(shí)具備儲存與均化的功能。

原料預(yù)均化的基本原理就是在物料堆放時(shí)，由堆料機(jī)把進(jìn)來的原料連續(xù)地按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時(shí)，在垂直于料層的方向，盡可能同時(shí)切取所有料層，依次切取，直到取完，即平鋪直取。

(2)生料制備。水泥生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥至少要粉磨3t物料(包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動(dòng)力約占全廠動(dòng)力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤粉磨占約30%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設(shè)備相工藝流程，優(yōu)化工藝參數(shù)，正確操作，控制作業(yè)制度，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗具有重大意義。其工作原理為電動(dòng)機(jī)通過減速裝置帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，物料通過鎖風(fēng)喂料裝置經(jīng)下料溜子落到磨盤中央，在離心力的作用下被甩向磨盤邊緣接受到磨輥的輾壓粉磨，粉碎后的物料從磨盤的邊緣溢出，被來自噴嘴高速向上的熱氣流帶起烘干，根據(jù)氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機(jī)內(nèi)，粗粉經(jīng)分離后返回到磨盤上，重新粉磨;細(xì)粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來，即為產(chǎn)品。沒有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤后被外循環(huán)的斗式提升機(jī)喂入選粉機(jī)，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨。

(3)生料均化。新型干法水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關(guān)作用。

采用空氣攪拌，重力作用，產(chǎn)生“漏斗效應(yīng)”，使生料粉在向下卸落時(shí)，盡量切割多層料面，充分混合。利用不同的流化空氣，使庫內(nèi)平行料面發(fā)生大小不同的流化膨脹作用，有的區(qū)域卸料，有的區(qū)域流化，從而使庫內(nèi)料面產(chǎn)生傾斜，進(jìn)行徑向混合均化。

(4)預(yù)熱分解。把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成，代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，達(dá)到縮短回窯長度，同時(shí)使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行，使生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合，增大了氣料接觸面積，傳熱速度快，熱交換效率高，達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。

預(yù)熱器的主要功能是充分利用回轉(zhuǎn)窯和分解爐排出的廢氣余熱加熱生料，使生料預(yù)熱及部分碳酸鹽分解。為了最大限度地提高氣固間的換熱效率，實(shí)現(xiàn)整個(gè)煅燒系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，必須具備氣固分散均勻、換熱迅速和高效分離三個(gè)功能。