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摘要：水泥行业是我国社会建设和经济发展的基础材料行业，但与此同时也是我国能源资源消耗与污染物排放的主要产业。基于此，本文先分析了水泥熟料生产线面临的问题，随后，分析了水泥熟料生产线的目标与方式，并以5000t/d的水泥熟料生产线作为研究对象高，分析方案的具体应用。
关键词：水泥熟料；熟料生产；节能减排
引言：水泥是我国国民经济发展的基础性材料，在各个领域都不可或缺。但是，在水泥熟料生产过程中，经常会出现严重的能耗问题和污染问题，使气候环境恶化，严重影响环境友好型社会建设。因此，采用科学方式实现节能减排推动水泥熟料生产行业朝向绿色可持续化方向发展，是行业内外共同关注的话题。
一、水泥熟料生产线面临的问题
（一）资源能耗大
作为传统的工业生产部门，水泥熟料生产领域有着明显的能源消耗高、污染排放量大特征。水泥熟料生产线运行的过程中，需要消耗大量的石灰石、煤炭和电能等等能源资源，通过资源能源替代与技术创新，可以实现水泥熟料生产持续发展。据相关领域调查研究结果显示，当前我国水泥工业每年消耗的石灰石总量约为11亿t，水泥熟料生产对生料资源消耗巨大。而且，水泥熟料生产过程中会产生大量的热能，目前使用煅烧工艺技术和设备主要为预分解窑炉，燃煤通过喷煤管进入到分解炉和回转窑中燃烧。水泥熟料生产实际耗能较比理论耗能更高，每吨熟料综合耗煤量约为110kg标准煤[1]。
（二）污染排放大
水泥工业发展带来巨大的环境问题，主要体现在污染物排放方面。水泥熟料生产线排放的主要污染因子为烟粉尘、二氧化硫、氮氧化合物等。我国粉尘等污染物的排放量远超过国外先进水平的6至10倍，特别是华中、华东、华南和西南地区酸雨区污染更加严重。除了直接排放的污染物之外，水泥熟料生产过程中煤炭与电力资源消耗，会直接或者间接产生二氧化碳。根据IPCC数据库中的数据信息，燃煤排放因子约为2.46kg/kgce，电力能源消耗排放二氧化碳因子约为0.86t。除此之外，水泥熟料生产原料中的碳酸盐矿物经过分解之后会产生大量的二氧化碳污染物，在全球气候变暖以及生态环境持续恶化的情况下，我国政府积极应对环境变化并提出了工业生产节能减排的发展战略，对水泥熟料生产提出了新的要求。
（三）产生过剩严重
二十一世纪初期，我国产业能源结构调整，全国兴起了新型水泥熟料生产模式，截止到2010年，全国新型水泥产量占总产量的85%。但是，投资过热也带来了产能过剩问题。据调查，全国大部分地区的水泥熟料生产线都存在产能过剩问题，仅西部地区以及一些偏远地区问题不显著。对此，相关领域的技术人员需要深入研究水泥熟料生产线的能耗以及余热利用，采取科学技术与有效管理办法，加强项目管理力度，提高水泥熟料生产线的能源利用率。
二、5000t/d水泥熟料生产线节能减排分析
（一）节能减排目标
结合水泥熟料生产领域的技术水平以及行业整体发展方向，在设定生产条件下，确定水泥熟料生产线的技术创新与发展目标如下：
（1）技术创新。生产线的海拔高度最高为600米，品种为普通硅酸盐水泥，生料易磨性与燃烧性均为中等。
（2）发展目标。以5000t/d水泥熟料生产线为例，熟料烧成设计能耗在2840kJ/kg以下，熟料综合电耗与水泥综合电耗分别为每吨54千瓦时和75千瓦时，每吨水泥废物无害化处置与资源利用量达到500kg，燃烧替代率达到30%。
（二）节能减排方式
1.管理途径
从管理途径的角度进行分析，加强生产过程管理，通过能源消耗监督并对后续的水泥熟料生产工作进行预测分析，制定出科学的节能减排管理策略。
比如，企业可以成立专门的水泥熟料生产线节能减排部门，贯彻落实各项节能减排政策方针与法规标准，根据企业的实际生产与经营状况，制定出年度、季度和月度生产规划，积极推进水泥熟料生产线的新建、扩建与改建工程，并组织开展单位内部的物料平衡、能量平衡与审计工作，阶段性分解节能减排工作任务，加强宣传培训并落实考核管理[2]。
2.技术途径
新型干法水泥生产技术一二档短窑和第四代冷却机等作为基准，利用现代流体力学、热工学与燃烧动力学等科学理论，对水泥熟料生产线的燃料特性进行分析，借助新型悬浮预热器、分解炉系统与冷却机等热工工艺技术与设备，进行持续化的改进与集成优化，在现有基准上，通过创新与研发，进一步降低热耗，减少污染物排放量。
（三）节能减排应用
1.案例概述
H省X市地区环境平均温度为13.6摄氏度，海拔平均为103米，该地区水泥熟料生产线采用的是5000t/d生产线，按照天津院有限公司节能减排技术配套建设了六级预热预分解系统、大推力动力系统、两档窑和带中置辊破篦式冷却机等设备。项目于2016年第一次点火，9日之后烧成系统投料生产出合格熟料，一个月之后进行系统考核。该水泥熟料生产线采用石灰石、铝矾土、砂岩、硫酸渣等分配料，熟料为烟煤与无烟煤，并且按照1：2的比例进行混合，原煤水分为10%，煤粉水分为2.0%，细度为2.0%。
2.生产运行
设备预分解系统有三次风分级燃烧自脱硝作用，分解炉口可以控制氮氧化合物的排放量。脱硝风管投运之后的喷氨量较比投运之前有所降低，从原本的每小时2立方米降低到了每小时0.6立方米。在分级燃烧下，脱硝的效率提升至50%以上，而且可以长时间保持稳定的运行状态，分解炉内燃煤充分燃烧，入窑分解率始终保持不变。同时，分解炉还使用了SNCR系统，有效降低了氮氧化合物的排放量，实际控制在230mg/Nm³至290mg/Nm³之间，系统环保性较好。
3.技术应用
X市水泥熟料生产线项目指标为：日熟料生产量为5000t，熟料28d平均强度为58MPa，熟料3d平均强度为28MPa，标煤耗为96kg/t至100kg/t，熟料综合电耗为50kWh/t至54kWh/t。项目建成之后，运用新型干法水泥节能减排技术，并加强项目运行管理，最终使水泥熟料生产线成为了节能减排环保示范线和第二代技术示范线，水泥熟料生产线日产量稳定在5500t/d以上，熟料能耗控制在2680kJ/kg以下。氮氧化合物排放为300mg/Nm³以下，窑尾粉尘和水泥粉磨粉尘分别在15mg/Nm³和10mg/Nm³以下。
4.成果分析
X市的水泥熟料生产线使用了先进技术并落实科学管理，项目技术成果显著，主要体现在以下几个方面：
第一，烧成系统整体技术具有先进性与稳定性，节能环保程度较高，投料量能够长时间内保持每小时400t，这个熟料产量约为5000t/d，熟料标煤好为94.5kg/t，熟料烧成电耗为20.15kWh/t，分级燃烧脱硝效率超过了50%。
第二，回转窑应用先进二档短窑模式，规格为φ5m×60m，这种规格的回转窑表面散热较少，并且设备和土建安装成本都较低，运转维护工作比较简单。
第三，分解炉采用了分级燃烧模式，并且系统有自脱硝功能，脱硝效率超过了50%。分解炉使用SNCR系统，节约设备运转成本。篦冷机使用中置辊破第四代篦冷机设备，热回收率超过了75%，冷却剂熟料冷却效果好，余热发电能提高资源利用效率。
总结：综上所述，在国际节能减排形势严峻背景下，水泥熟料生产行业作为能源资源消耗与环境污染的主要行业，认清现状并积极推进节能减排工作顺利开展，从管理与技术两个方面谋划部署，确保行业在节能环保巨大压力下，逐步提高竞争能力，提升行业发展水平。
参考文献：
[1]柴进.新型干法水泥熟料生产过程节能减排技术应用研究[J].四川水泥,2018(09):1.
[2]赵建安,钟帅,沈镭.中国主要耗能行业技术进步对节能减排的影响与展望[J].资源科学,2017,39(12):2211-2222.