1  前言

水泥工厂节能设计规范于2007年10月颁布，2008年5月1日将开始实施，天津水泥工业设计研究院有限公司作为规范的主编单位之一和设计单位，既是规范制定的参与者又是规范实施后的执行者，深感责任重大。为了贯彻执行好水泥工厂节能设计规范，使5月1日后各家设计单位能够顺利按照规范要求执行，在此之际与水泥界同仁探讨水泥工厂的节能设计方案，无疑是十分有益的。希望通过本文能够抛砖引玉，得到大家的批评指正，为切实落实规范的实施起到积极的作用。

2 国内外新型干法水泥生产线能耗状况

    目前，国产装备的大中规模新型干法预分解窑生产线总体技术如下：

    ·最大生产线规模为10000t／d，但绝大部分为6000t／d及以下规模；

    ·熟料热耗<3180kJ／kg，先进的低于3010kJ／kg；

    ·水泥综合电耗<110kWh／t，先进的低于l00kWh／t(不掺混合材)；

    ·窑系统年运转率约85％，先进的接近90％；

    ·粉尘排放量<50mg／m³(标)，先进的小于30mg／m³(标)；

    ·工业废弃物用作原料和混合材，生产中低标号的普通硅酸盐水泥和矿渣水泥；用作燃料刚起步。

    国际上，先进的装备新型干法预分解窑生产线总体技术为：

    ·最大生产规模为l0000～12000t／d；

    ·熟料热耗2970kJ／kg，先进的可达2900kJ／kg；

    ·水泥综合电耗一般为95～100kWh／t，先进的可达85～90kWh／t；

    ·窑系统年运转率一般为85～90％，先进的95％以上；

    ·工业废弃物用作原料和混合材，生产高性能水泥，燃料代用率先进国家已超过30％，工业废弃物利用量超过350kg／t水泥；

    ·有毒有害气体排放量得到严格控制，粉尘排放量一般<50mg／m³(标)，先进的为15～30mg／m³(标)；NO_x排放量一般<1000mg／m³(标)，先进的<500mg／m³(标)；SO_x一般低于200ppm，先进的低于50ppm。

    我国新型干法技术虽然取得了令人瞩目的成绩，但总体技术装备水平仍然落后于世界先进水平，技术最为先进的国产装备6000t／d生产线，其能耗、控制水平、运转率及可靠性方面与国外先进水平相比仍有一定差距，应尽快通过科研开发和技术创新手段提高新型干法技术水平，以节能降耗、环保、改善水泥质量和提高劳动生产率为中心，逐步实现清洁生产和高效集约化生产，实现水泥工业的可持续发展。

中国水泥工业在高速发展过程中，存在的主要问题有：(1)结构仍不合理，技术落后的立窑和传统回转窑的总产量，还占总数的50％，有待调整；(2)新型干法工艺装备技术的平均生产水平和国际先进技术相比，尚有较大差距，有待提高；(3)具有自主知识产权的原创性工艺技术装备较少。

3  新型干法水泥生产线的节能技术

    从设计的角度来看，新型干法水泥生产线的节能技术主要包括烧成系统节能技术、粉磨系统节能技术、废弃物的处置和利用以及高效纯低温余热发电技术等。在规范即将实施的同时，天津水泥院有限公司正在研发和推出新一代水泥工厂的技术装备，其烧成系统主要由带高效分解炉的新一代六级预热器系统、两档短窑、新一代步进式稳流高效冷却机以及新型大推力的煤粉燃烧器等组成。粉磨系统节能技术装备主要是原燃料粉磨采用辊磨、水泥和混合材粉磨采用辊磨终粉磨或大辊压机小球磨的联合粉磨技术。

3．1  新一代新型干法烧成系统节能技术

    对于水泥工业窑炉的研究，国内外主要研究机构均依据水泥熟料形成热、动力学机制，研究水泥窑炉工艺过程，并对各设备子系统工作机理和料气运动、换热规律进行探讨；通过建立单级和多级粉体悬浮热交换器热力学理论模型和分解炉系统热稳定性理论模型，建立全系统的热效率模型，系统研究了悬浮预热器和分解炉的热效率及其影响因素、悬浮预热器系统特性组合流程、流场、温度场、浓度场的合理分布和碳酸盐分解及固液相反应动力学特性，并在此理论成果的指导下，开发出新型干法水泥熟料生产技术装备。

    天津水泥工业设计研究院有限公司由新一代六级新型预热预分解系统、两档支撑回转窑、步进式稳流新型冷却机、新型大推力的窑头燃烧器组成的5500t／d级新一代烧成系统，其技术经济指标将较正常水泥生产线有大幅度提高，其主要技术经济指标为：

    ·熟料热耗2885kJ／kg(690kcal／kg)；

    ·系统年生产平均热耗3 136kJ／kg(750kcal／kg)；

    ·熟料电耗≤l8kWh／t；

    ·环保要求接近国际先进水平，NO_x排放量<500mg／m³(标)。