1引言
我国新型干法水泥技术发展至今，已基本替代了其它生产技术，快速地占据了国内水泥工业的主导地位。2011年，全国水泥熟料产量12.8亿吨，其中，窑外分解窑水泥熟料的产量达9.6亿吨，占总产量的74.99%。在国家大力提倡发展新型干法水泥的相关政策的指导下，新型干法取代立窑成为水泥生产主流工艺是中国“十一五”时期水泥工业发展的显著特点和成就。特别是大量的技术成熟、指标先进的日产5000吨以上大型新型干法水泥生产线的相继投产，其技术经济指标达到吨水泥综合电耗小于95kWh，熟料热耗小于740kcal/kg，基本实现了水泥工业现代化，技术经济指标和环保指标达到了同期国际先进水平。
从上世纪90年始，新型干法水泥技术有了不断地提高，早期建设的新型干法水泥及部分新建的新型干法水泥生产线烧成系统性能指标同先进水平相比还存在一定的差距，熟料单位热耗和水泥综合电耗均非常高，这些生产线面临着需要进行节能改造。
尽管有些近期建设的新型干法水泥生产线各项技术经济指标已达到了国内先进指标，但同国际先进指标相比，还有相当大的差距。造成这种差距的原因是多方面的，本文将从氧含量与水泥厂节能的关系出发，探讨通过精细化管理实现水泥厂进一步的节能途径。
2预热器出口氧含量与烧成热耗的关系
水泥生产采用的是高温煅烧技术，其燃料有煤、重油、天然气及其他替代燃料。燃料在燃烧时，需要适量的氧气。如果氧气过少，燃料燃烧将不充分，出现CO等还原性物质；但是如果氧气过量太多，为了保证碳酸钙的分解温度，燃料用量将增大，同时生料与热气体换热效率降低，废气温度增高，热耗增加。
2.1预热器出口废气量
燃料燃烧理论空气需要量（以固体和液体燃料为例）：
其中C、H、S、O为燃料元素分解结果。
燃料燃烧实际空气需要量（以固体和液体燃料为例）：
其中?为过剩空气系数，其数值大小与烟气中氧含量等有关。
燃料燃烧理论烟气生成量（以固体和液体燃料为例）：
预热器出口烟气量为：
其中0.278、Q、Qnet分别为生料分解放出的气体量、烧成热耗和燃料热值。
2.2预热器出口氧含量与废气量的关系
对于水泥窑预热器出口氧含量与过剩空气系数的近似关系如下：
对于烟煤，燃料燃烧理论空气需要量和烟气生成量可以近似用下式计算：
则预热器出口废气量为：
或：
2.3预热器出口氧含量与热耗的关系
当预热器出口氧含量由2%增加到3%时，废气量及热耗的变化如下：
1）预热器出口温度（按310oC考虑）不变，同时不考虑热耗的变化引起废气量的变化
废气量增加约0.069Nm3/kg，热耗增加31kJ/kg
2）预热器出口温度（按310oC考虑）不变，但考虑热耗的变化引起废气量的变化
废气量增加约0.080Nm3/kg，热耗增加36.4kJ/kg
3）实际上，废气量增大后，固气比减小，使得出口气体温度升高，通常温度要升高5～10oC，实际废气量及热耗的变化如下
废气量增加约0.084～0.088Nm3/kg，热耗增加48～60kJ/kg
3氧含量与电耗的关系
3.1预热器出口氧含量与高温风机电耗的关系
由于预热器出口氧含量越高，烧成热耗越大，废气量越大，预热器出口负压越高，高温风机电耗越高。由前面的分析可知，预热器出口氧含量由2%增加到3%，废气量将增加0.087Nm3/kg（废气量增加7.2%），预热器系统阻力损失源于：免费论文网www.808so.com
将增加578Pa（阻力增加11.7%），则高温风机功率为：
即高温风机电耗将增加约20%（即约1.4kWh/t熟料）。
3.2窑尾烟囱出口氧含量与窑尾废气风机电耗的关系
烟囱出口氧含量的高低直接反映了从预热器出口到烟囱出口的漏风量。假设预热器出口氧含量为x1，烟囱出口氧含量为x2，预热器出口废气量为Vg1，若不计废气处理和原料粉磨系统带入的水蒸气量，根据氧平衡原理，可得出烟囱出口废气量为：
国内新建的新型干法生产线，烟囱出口氧含量均在10.5～12%之间，而预热器出口氧含量在2～3%之间。假设预热器出口氧含量为2.5%，烟囱出口氧含量为11%，则烟囱出口的废气量为：
即从预热器出口到烟囱，系统漏风量达到了85%。实际上，废气处理及原料粉磨系统的漏风点主要有：原料磨进料口、原料磨吐渣口、预热发电锅炉、增湿塔排灰口、收尘器壳体及灰斗、风管法兰、膨胀节等等。如果通过技术改造及精细化生产管理，烟囱出口氧含量可以由11%降至8%以下，则废气量将减少23%。如果不计窑尾废气风机工作压力的变化，窑尾排风机功率或电耗至少降低23%。
假设预热器出口单位废气量为1.35Nm3/kg，当烟囱出口氧含量为11%时，烟囱出口风量约2.50Nm3/kg（漏风量85%）。当氧含量降为8%时，烟囱出口风量只有1.92Nm3/kg左右（漏风量降至42.3%），窑尾排风机电耗将下降1.5kWh/t以上。
4水泥厂实际运行结果
1）降低高温风机转速的操作结果
某5000t/d水泥熟料生产线，其预热器为双列5级高效低阻预热器，分解炉为喷腾式分解炉，在同一投料量的情况下，通过改变高温风机的转速，控制预热器出口氧含量，其预热器出口温度、压力、窑头喂煤量、分解炉喂煤量等参数分别如下：
由上述操作参数可以看出，在投料量保持390t/h不变的情况下，高温风机转速由830r/min降为810r/min时，一级筒出口温度下降了9oC，出口氧含量由3.4%降为2.2%，预热器出口压力损失310Pa，喂煤量下降了0.59t/h，高温风机电流由235A降为212A（即高温风机电耗约下降9.8%）。
通过理论计算与实际操作结果的对比发现，除了高温风机电耗、压力损失的理论计算值与实际操作结果相差较大外，其他如预热器温度、热耗等均比较接近。
2）窑尾烟囱出口氧含量与窑尾排风机功率
目前国内窑尾烟囱出口的氧含量基本在10.5～12%之间，其含量的高低主要与各水泥厂生料磨进料口、排渣口、法兰、膨胀节、收尘器灰斗、阀门等处均存在漏风现象，从而造成窑尾排风机功率消耗大。
某水泥厂采用进口原料磨，其进料口采用回转锁风阀锁风，排渣口采用气缸强制密封，法兰和膨胀节等连接处及螺栓处均采用焊接，同时加强各下料口的密封处理，因而其烟囱出口的氧含量能达到7.8%，达到了8%以下的水平，实际运行时窑尾排风机功率下降明显，与国内同规模的生产线相比，其功率消耗只有70%左右。
5结语
在窑尾预热器系统加强密封堵漏的情况下，预热器出口温度完全可以控制在2%左右，这对降低烧成热耗、降低高温风机电耗具有明显的效果。理论分析和实际操作结果基本吻合，值得水泥厂借鉴。
水泥厂废气处理系统及原料磨系统的密封好坏对电耗影响也比较大，理论分析和实际操作结果都呈一致的结论。
从C1筒出口氧含量分析水泥厂能耗
更新时间：2024-02-13
作者：用户投稿
本站原创
本站原创
点赞:30997 浏览:143340