《能源监测与评价》——建材企业的节能监测（一）

第三节 建材企业的节能监测

一、建材工业概述

建材工业是生产建筑材料的工业部门的总称。按照我国工业产品与行业管理的分类模式，建材工业包括建筑材料、非金属矿及其制品和非金属新材料三大行业，共有80多类，1400多个品种，广泛应用于建筑、军工、环境保护、高新技术产业和人民生活领域。建筑材料产业是我国国民经济建设的重要基础原材料产业之一，建筑材料主要包括水泥、平板玻璃及加工、建筑卫生陶瓷、房建材料、非金属矿及其制品、无机非金属新材料等门类。目前，中国已成为全球最大的建材生产和消费国，建材工业年能源消耗量占我国能源消耗总量的7%，占工业能耗的10%。数据显示，2010年中国水泥产量18.8亿t，占世界总产量比重的50%以上;平板玻璃产量6.6亿重量箱，占世界总产量比重的41.6%;建筑陶瓷产量78亿I2，占世界总产量比重的53%以上。规模以上(年销售额在500万以上的)建材工业企业完成销售收入2.7万亿元，实现利润2000亿元，年均分别增长29.5%和42%。部分工艺技术、装备水平接近或达到世界先进水平。结构调整取得重大进展，节能减排效果显著。2010年，建材工业单位工业增加值综合能耗比2005年降低52%，主要污染物排放总量呈明显下降趋势。根据中国建材联合会的数据，2007年规模以上(指年销售额在500万元以上)建材工业企业的总能耗为1.95亿t标准煤，占我国能源消耗总量的7.35%，占我国工业能源消耗总量的11.14%，位居各工业部门第三位;其中煤炭和电力折合标准煤占建材能耗总量的90.50%，是建材工业的主要消耗能源。

我国建材工业的年能耗总量位居各工业部门的第三位。建材工业既污染着环境，却又是全国消纳固体废弃物总量最多，为保护环境做出重要贡献的产业。为了更好地适应建设资源节约型、环境友好型社会的需要，建材工业的发展应当以科学发展观为指导，坚持以节能为中心，把节能作为中国建材工业发展的重中之重，按照循环经济的发展模式，走资源、能源节约型道路，在实现与经济、社会、环境协调发展的同时，实现建材行业的可持续发展。

建材工业生产既消耗能源，又有巨大的节能潜力，许多工业废弃物都可作为建材产品生产的替代原料和替代燃料;同时建材产品还可为建筑节能提供基础材料的支撑，一些新型建材产品可为新能源的发展提供基础材料和部件。在能源问题日益制约经济、社会发展的今天，建材工业作为我国国民经济的重要产业相高耗能产业，在节能减排及能源结构调整中大有可为，在我国建设节约型社会中将起重要作用。

二、水泥企业的节能监测

凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，称为水泥。

水泥按其性能与用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。通用水泥有硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥及石灰石水泥七种。

(一)新型干法水泥生产工艺流程简述

新型干法水泥指采用窑外分解新工艺生产的水泥。其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、原料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。

1.生产方法

分为三个阶段：石灰质原料、黏土质原料和少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细，并配合为成分合适、质量均匀的生料，称为生料制备;生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸钙(C、S、C2S)为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称为熟料煅烧;熟料加适量石膏、适量混合材料或外加剂共同磨细制成水泥，称为水泥制成。

2.水泥生产原料及配料

生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰原料和黏土质原料，有时还要根据原料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。

3.工艺流程

主要工艺过程为：生料制备(包括原料破碎烘干、原料预均化、原料的配合、生料粉磨和均化等)、熟料煅烧、水泥制成(包括水泥的粉磨与装运)。概括起来即“两磨一烧”。干法生料粉磨可以采用开路或闭路系统用球磨机粉磨，或用烘干兼粉磨系统。烘干兼粉磨系统可以在立式磨机(辊式磨机)，也可在球磨机内进行。

(1)破碎及预均化。

1)破碎。水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。

破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高产量。物料破碎后，可减少在运输和储存过程中不同粒度物料的分离现象，提高配料的准确性。

2)原料预均化。预均化技术就是在原料的存取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备储存与均化的功能。

原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即平铺直取。

(2)生料制备。水泥生产过程中，每生产1t硅酸盐水泥至少要粉磨3t物料(包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏)，据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤粉磨占约30%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备相工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。其工作原理为电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘接受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨;细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环的斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。

(3)生料均化。新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。

采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。

(4)预热分解。把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。

预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度地提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必须具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。