第三節 建材企業的節能監測

一、建材工業概述

建材工業是生產建筑材料的工業部門的總稱。按照我國工業產品與行業管理的分類模式，建材工業包括建筑材料、非金屬礦及其制品和非金屬新材料三大行業，共有80多類，1400多個品種，廣泛應用于建筑、軍工、環境保護、高新技術產業和人民生活領域。建筑材料產業是我國國民經濟建設的重要基礎原材料產業之一，建筑材料主要包括水泥、平板玻璃及加工、建筑衛生陶瓷、房建材料、非金屬礦及其制品、無機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和消費國，建材工業年能源消耗量占我國能源消耗總量的7%，占工業能耗的10%。數據顯示，2010年中國水泥產量18.8億t，占世界總產量比重的50%以上;平板玻璃產量6.6億重量箱，占世界總產量比重的41.6%;建筑陶瓷產量78億I2，占世界總產量比重的53%以上。規模以上(年銷售額在500萬以上的)建材工業企業完成銷售收入2.7萬億元，實現利潤2000億元，年均分別增長29.5%和42%。部分工藝技術、裝備水平接近或達到世界先進水平。結構調整取得重大進展，節能減排效果顯著。2010年，建材工業單位工業增加值綜合能耗比2005年降低52%，主要污染物排放總量呈明顯下降趨勢。根據中國建材聯合會的數據，2007年規模以上(指年銷售額在500萬元以上)建材工業企業的總能耗為1.95億t標準煤，占我國能源消耗總量的7.35%，占我國工業能源消耗總量的11.14%，位居各工業部門第三位;其中煤炭和電力折合標準煤占建材能耗總量的90.50%，是建材工業的主要消耗能源。

我國建材工業的年能耗總量位居各工業部門的第三位。建材工業既污染著環境，卻又是全國消納固體廢棄物總量最多，為保護環境做出重要貢獻的產業。為了更好地適應建設資源節約型、環境友好型社會的需要，建材工業的發展應當以科學發展觀為指導，堅持以節能為中心，把節能作為中國建材工業發展的重中之重，按照循環經濟的發展模式，走資源、能源節約型道路，在實現與經濟、社會、環境協調發展的同時，實現建材行業的可持續發展。

建材工業生產既消耗能源，又有巨大的節能潛力，許多工業廢棄物都可作為建材產品生產的替代原料和替代燃料;同時建材產品還可為建筑節能提供基礎材料的支撐，一些新型建材產品可為新能源的發展提供基礎材料和部件。在能源問題日益制約經濟、社會發展的今天，建材工業作為我國國民經濟的重要產業相高耗能產業，在節能減排及能源結構調整中大有可為，在我國建設節約型社會中將起重要作用。

二、水泥企業的節能監測

凡細磨成粉末狀，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?；蚶w維材料牢固地膠結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、復合水泥及石灰石水泥七種。

(一)新型干法水泥生產工藝流程簡述

新型干法水泥指采用窯外分解新工藝生產的水泥。其生產以懸浮預熱器和窯外分解技術為核心，采用新型原料、原料均化和節能粉磨技術及裝備，全線采用計算機集散控制，實現水泥生產過程自動化和高效、優質、低耗、環保。

1.生產方法

分為三個階段：石灰質原料、黏土質原料和少量校正原料經破碎后，按一定比例配合、磨細，并配合為成分合適、質量均勻的生料，稱為生料制備;生料在水泥窯內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制成水泥，稱為水泥制成。

2.水泥生產原料及配料

生產硅酸鹽水泥的主要原料為石灰原料和黏土質原料，有時還要根據原料品質和水泥品種，摻加校正原料以補充某些成分的不足，還可以利用工業廢渣作為水泥的原料或混合材料進行生產。

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)。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用球磨機粉磨，或用烘干兼粉磨系統。烘干兼粉磨系統可以在立式磨機(輥式磨機)，也可在球磨機內進行。

(1)破碎及預均化。

1)破碎。水泥生產過程中，大部分原料要進行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產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濟而方便，合理選用破碎設備和粉磨設備非常重要。在物料進入粉磨設備之前，盡可能將大塊物料破碎至細小、均勻的粒度，以減輕粉磨設備的負荷，提高產量。物料破碎后，可減少在運輸和儲存過程中不同粒度物料的分離現象，提高配料的準確性。

2)原料預均化。預均化技術就是在原料的存取過程中，運用科學的堆取料技術，實現原料的初步均化，使原料堆場同時具備儲存與均化的功能。

原料預均化的基本原理就是在物料堆放時，由堆料機把進來的原料連續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，在垂直于料層的方向，盡可能同時切取所有料層，依次切取，直到取完，即平鋪直取。

(2)生料制備。水泥生產過程中，每生產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)，據統計，干法水泥生產線粉磨作業需要消耗的動力約占全廠動力的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，合理選擇粉磨設備相工藝流程，優化工藝參數，正確操作，控制作業制度，對保證產品質量、降低能耗具有重大意義。其工作原理為電動機通過減速裝置帶動磨盤轉動，物料通過鎖風喂料裝置經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，根據氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機內，粗粉經分離后返回到磨盤上，重新粉磨;細粉則隨氣流出磨，在系統收塵裝置中收集下來，即為產品。沒有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤后被外循環的斗式提升機喂入選粉機，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨。

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

采用空氣攪拌，重力作用，產生“漏斗效應”，使生料粉在向下卸落時，盡量切割多層料面，充分混合。利用不同的流化空氣，使庫內平行料面發生大小不同的流化膨脹作用，有的區域卸料，有的區域流化，從而使庫內料面產生傾斜，進行徑向混合均化。

(4)預熱分解。把生料的預熱和部分分解由預熱器來完成，代替回轉窯部分功能，達到縮短回窯長度，同時使窯內以堆積狀態進行氣料換熱過程，移到預熱器內在懸浮狀態下進行，使生料能夠同窯內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，達到提高窯系統生產效率、降低熟料燒成熱耗的目的。

預熱器的主要功能是充分利用回轉窯和分解爐排出的廢氣余熱加熱生料，使生料預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，實現整個煅燒系統的優質、高產、低消耗，必須具備氣固分散均勻、換熱迅速和高效分離三個功能。