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[摘 要]本文从变频调速、燃烧器、窑衬、冷却机、排烟与灰渣等不同方面对回转窑节能降耗的途径进行了分析与探讨， 提出了回转窑节能的有关措施。
[关键词]节能环保 低投资 新型水泥生产工艺 技术改造
中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0273-01
水泥是建筑行业中使用最为普遍的一种建筑材料，通过水泥制成的混凝土由于具有较多的优点因此成为建筑行业必不可少的材料，进而也使得水泥的重要性进一步提高。目前我国的水泥生产工艺比较落后大部地区依旧采用传统的水泥生产工艺，既传统的立窑生产工艺，这种生产工艺由于投资较大，污染较重已经越来越不适应社会生产的需要。回转窑工作时能耗是构成工作成本的重要指标。普通的水泥回转窑的热效率 30%左右，比较先进的悬浮预热器窑也只有50%左右，因此节能降耗挖潜空间较大。
一、节能技术的应用
（一）变频调速技术
1.1变频调速技术
用于电机拖动系统电机拖动系统是回转窑主传动的动力源，回转窑的工作特点是要求电机系统具有高的起动转矩，调速稳定平滑。国内建于20 世纪 70 年代的回转窑基本都采用的是绕线电机串电阻起动调速。80年代，随着大容量晶体管技术的发展，直流电机调速系统在回转窑上的应用增多。但由于回转窑的高热辐射，工作在附近的直流电机存在碳刷和整流子头损坏快、低速运行不稳定、耗电量大问题。将变频调速技术应用于回转窑电机拖动系统组成交流调速拖动系统，可完全代替直流调速系统，具有良好的节能效果。交流调速拖动系统由变频器和交流电动机组成。变频器即无源逆变装置，它将工频交流电变换为所需频率的交流电，供负载用。系统采用 PLC可编程控制器控制变频器，变频器驱动交流电动机，完成对回转窑的拖动任务，包括实现回转窑的双机拖动变频调速和同步控制，既满足了回转窑起动转矩高的要求，又便于窑运行过程中的调速操作，调速过程平滑稳定，节能效果明显。此外，该技术可用于所有的回转窑主传动系统，具有良好的通用性。
1.2变频调速技术用于喂料系统
传统的回转窑喂料系统采用勺式喂料机，计量精度差，控制复杂。将变频技术用于喂料系统现了回转窑给料量的自动控制，可达到节能降耗、提高窑运转率及熟料质量的目的。具体来说，是利用原有料浆泵和电机，通过电磁流量计的反馈信号对料浆泵实行变频调速，泵的转速与窑速同步，无回浆，从而实现喂料自动控制。
（二）有关燃烧技术的改进
2.1新型双风道燃烧器
这里介绍的是 KBN 系列新型双风道煤粉燃烧器。该燃烧器除具有普通多风道燃烧器的优点外，其主要特点是可以消除燃烧带局部高温现象，使火焰温度分布更为合理，有利于窑的长周期运转。与多风道燃烧器相比，其主要优点有：取消了内风道，采用可调式旋流器，使外风道旋流强度可根据窑内工况合理调整；由于环形射流厚度增加到三风道燃烧器的 2 倍，可延缓煤粉和二次风混合速率，降低火焰峰值温度，有效地延长烧成带耐火砖寿命；取消了传统多风道燃烧器的内风和外风调节阀门，简化了系统，并可节省一次风机电耗约30%；火焰形状通过传动箱手轮调节，由位于齿轮箱上的指示仪指示，火焰控制简单、精确；在煤粉螺旋喂料器下安装螺旋泵，风机通过螺旋泵将煤粉送至双风道燃烧器，外风由高压离心风机供风。
2.2煤粉喷腾燃烧技术
由清华大学与深圳市某水泥厂共同开发的煤粉喷腾燃烧技术， 通过对煤粉燃燒器改进，强化了风煤混合，改善了煤粉的燃烧状况，使煤粉燃烧充分，提高了火焰温度，使白煤与烟煤混合成的综合煤和劣质煤的燃烧效果大为改善。煤粉喷腾燃烧技术实现了一次风量降低和二次风量增大，使煤粉燃烧更为充分，防止一次风过大，避免煤粉落在窑的低温区物料上，从而减少了煤粉的机械不完全燃烧热损失。同时，由于煤粉能在充足的氧气区得以充分燃烧，也明显降低了其化学不完全燃烧损失。
（三）减少窑体散热损失
回转窑工作过程中，通过筒体散失到空气中的热损失，占总热量的 20%以上， 而回转窑内热气流的热量是以热传导的方式，通过窑衬和筒体散失到周围空气中，窑衬的导热系数越小，即热阻越大，这种热损失就越小。所以提高窑衬热阻即绝热效果，减少筒体散热损失是回转窑节能降耗的重要措施。
二、节能措施
（一）分解带节能措施
1.1采用CB20 单层保湿隔热砖
CB20 单层保湿隔热砖为隔热轻质高强度耐磨耐高温磷酸盐结合砖， 由工作层和隔热层结合而成，用于回转窑分解带。由于该隔热砖强度高、导热系数低、抵抗热冲击的性能良好，可使筒体表面温度平均下降 70 ～ 90 ℃。同时该砖容重比普通黏土砖轻，减轻了窑系统的重量负荷， 使窑的电耗有所降低。采用 CB20 砖后，分解带的物料、气流、衬料温度均有一定提高，物料的分解反应更加彻底。
1.2砌筑工艺
为了减缓分解带物料运动速度可延长物料受热时间而提高分解率，可在分解带采用抗剥落高低砖砌筑三道挡料圈来加强分解带的作用。砌筑高低砖后，对物料层内部产生搅动，使得断面上的物料到达表面的机会增加。同时，还增加了物料内层的传热，延缓了物料运动速率，提高了物料的分解率，增加气流、火砖与物料之间温差，为提高传热能力、增加物料的预热能力而提高产量降低热耗打下了基础。
（二）排气系统采用热管技术
排烟温度高、排气量大，要带走约 33%的热量，是热损失中最大的一项。排烟余热的利用是提高窑炉热效率、降低能耗损失的关键。废气带走的热量与废气温度和废气量的乘积成正比，因此降低废气温度及废气量对减少废气换热损失是有必要的。近年来，热管技术在排烟余热回收中得到较为广泛的应用，并且效果良好。利用热管技术可以很好地降低排气温度，从而减少排烟换热损失。热管是根据传热技术需要而发展起来的一种高效传热元件，上世纪 70 年代开始用于节能工程。热管的类型较多，为节省投资，目前国内多用的是重力型热管。这种热管是一种密封、洁净，抽成真空的金属管，在其内部充填一定量的工作介质，介质可以是纯水、丙酮、乙醇或有机化合物以及无机物钾、钠等碱金属，适用范围从-200 ℃～ 2000 ℃ 不等。当下部高温热源将热量经管壳传入管腔，加热管腔下端的液态工质，使之迅速蒸发并上升到热管上端，由于上部壳外低温冷源的吸热作用，蒸汽冷凝成液滴并放出汽化潜热。液滴依靠本身的重力沿管壁回流至下部，再次受热汽化。此过程不断循环，且速度极快，可完成热回收的任务。
（三）降低灰渣和水分带走的能耗
3.1降低灰渣带走的能耗
窑灰带走的热损失约占热耗的 1%～ 4%，比重虽不大，但窑灰本身也是一种原料，也不可忽视。避免电收尘器时开时关，提高收尘器效率，选择合适的窑内风速、生料颗粒重度和热交换设备的型式，都可减少窑灰的逸出量，从而减少窑灰带走的热量。
3.2降低水分带走的能耗
料浆水分越高，料浆水分蒸发耗热也就越大。降低料浆水分蒸发热量，必须降低磨料浆水分，减少或杜绝泵的外加水。采用料浆稀释剂，提高料浆流动度，是降低料浆水分蒸发热量的关键，是实现湿法窑节能增产的一项既经济又简单的途径。从理论上讲，料浆水分每降低 1%，可降低熟料热耗 1%～2%，增产熟料 1.5%～ 2.5%。
结语：总而言之，随着我国经济的发展，经济全球化趋势的加强，企业间的竞争也越来越激烈，加之环境问题，资源问题都是摆在现代企业发展面前的急需解决的问题，企业的发展要改变传统的观念，引进先进的技术和设备同时加强管理实现企业经济效益的最大化。
参考文献
[1] 张朝发.节能环保低投资新型水泥生产工艺技术简介[J].辽宁建材，2007，02：34-36.
[2] 韩娟，赵晨，汪牡丹，张坚强，傅国华，熊春荣. 我国水泥工业二氧化碳排放现状与减排分析[J].海南大学学报（自然科学版），2010，03：252-256.
[3] 姜睿，王洪涛，张浩，陈雪雪. 中国水泥生产工艺的生命周期对比分析及建议[J].环境科学学报，2010，11：2361-2368.
[关键词]节能环保 低投资 新型水泥生产工艺 技术改造
中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0273-01
水泥是建筑行业中使用最为普遍的一种建筑材料，通过水泥制成的混凝土由于具有较多的优点因此成为建筑行业必不可少的材料，进而也使得水泥的重要性进一步提高。目前我国的水泥生产工艺比较落后大部地区依旧采用传统的水泥生产工艺，既传统的立窑生产工艺，这种生产工艺由于投资较大，污染较重已经越来越不适应社会生产的需要。回转窑工作时能耗是构成工作成本的重要指标。普通的水泥回转窑的热效率 30%左右，比较先进的悬浮预热器窑也只有50%左右，因此节能降耗挖潜空间较大。
一、节能技术的应用
（一）变频调速技术
1.1变频调速技术
用于电机拖动系统电机拖动系统是回转窑主传动的动力源，回转窑的工作特点是要求电机系统具有高的起动转矩，调速稳定平滑。国内建于20 世纪 70 年代的回转窑基本都采用的是绕线电机串电阻起动调速。80年代，随着大容量晶体管技术的发展，直流电机调速系统在回转窑上的应用增多。但由于回转窑的高热辐射，工作在附近的直流电机存在碳刷和整流子头损坏快、低速运行不稳定、耗电量大问题。将变频调速技术应用于回转窑电机拖动系统组成交流调速拖动系统，可完全代替直流调速系统，具有良好的节能效果。交流调速拖动系统由变频器和交流电动机组成。变频器即无源逆变装置，它将工频交流电变换为所需频率的交流电，供负载用。系统采用 PLC可编程控制器控制变频器，变频器驱动交流电动机，完成对回转窑的拖动任务，包括实现回转窑的双机拖动变频调速和同步控制，既满足了回转窑起动转矩高的要求，又便于窑运行过程中的调速操作，调速过程平滑稳定，节能效果明显。此外，该技术可用于所有的回转窑主传动系统，具有良好的通用性。
1.2变频调速技术用于喂料系统
传统的回转窑喂料系统采用勺式喂料机，计量精度差，控制复杂。将变频技术用于喂料系统现了回转窑给料量的自动控制，可达到节能降耗、提高窑运转率及熟料质量的目的。具体来说，是利用原有料浆泵和电机，通过电磁流量计的反馈信号对料浆泵实行变频调速，泵的转速与窑速同步，无回浆，从而实现喂料自动控制。
（二）有关燃烧技术的改进
2.1新型双风道燃烧器
这里介绍的是 KBN 系列新型双风道煤粉燃烧器。该燃烧器除具有普通多风道燃烧器的优点外，其主要特点是可以消除燃烧带局部高温现象，使火焰温度分布更为合理，有利于窑的长周期运转。与多风道燃烧器相比，其主要优点有：取消了内风道，采用可调式旋流器，使外风道旋流强度可根据窑内工况合理调整；由于环形射流厚度增加到三风道燃烧器的 2 倍，可延缓煤粉和二次风混合速率，降低火焰峰值温度，有效地延长烧成带耐火砖寿命；取消了传统多风道燃烧器的内风和外风调节阀门，简化了系统，并可节省一次风机电耗约30%；火焰形状通过传动箱手轮调节，由位于齿轮箱上的指示仪指示，火焰控制简单、精确；在煤粉螺旋喂料器下安装螺旋泵，风机通过螺旋泵将煤粉送至双风道燃烧器，外风由高压离心风机供风。
2.2煤粉喷腾燃烧技术
由清华大学与深圳市某水泥厂共同开发的煤粉喷腾燃烧技术， 通过对煤粉燃燒器改进，强化了风煤混合，改善了煤粉的燃烧状况，使煤粉燃烧充分，提高了火焰温度，使白煤与烟煤混合成的综合煤和劣质煤的燃烧效果大为改善。煤粉喷腾燃烧技术实现了一次风量降低和二次风量增大，使煤粉燃烧更为充分，防止一次风过大，避免煤粉落在窑的低温区物料上，从而减少了煤粉的机械不完全燃烧热损失。同时，由于煤粉能在充足的氧气区得以充分燃烧，也明显降低了其化学不完全燃烧损失。
（三）减少窑体散热损失
回转窑工作过程中，通过筒体散失到空气中的热损失，占总热量的 20%以上， 而回转窑内热气流的热量是以热传导的方式，通过窑衬和筒体散失到周围空气中，窑衬的导热系数越小，即热阻越大，这种热损失就越小。所以提高窑衬热阻即绝热效果，减少筒体散热损失是回转窑节能降耗的重要措施。
二、节能措施
（一）分解带节能措施
1.1采用CB20 单层保湿隔热砖
CB20 单层保湿隔热砖为隔热轻质高强度耐磨耐高温磷酸盐结合砖， 由工作层和隔热层结合而成，用于回转窑分解带。由于该隔热砖强度高、导热系数低、抵抗热冲击的性能良好，可使筒体表面温度平均下降 70 ～ 90 ℃。同时该砖容重比普通黏土砖轻，减轻了窑系统的重量负荷， 使窑的电耗有所降低。采用 CB20 砖后，分解带的物料、气流、衬料温度均有一定提高，物料的分解反应更加彻底。
1.2砌筑工艺
为了减缓分解带物料运动速度可延长物料受热时间而提高分解率，可在分解带采用抗剥落高低砖砌筑三道挡料圈来加强分解带的作用。砌筑高低砖后，对物料层内部产生搅动，使得断面上的物料到达表面的机会增加。同时，还增加了物料内层的传热，延缓了物料运动速率，提高了物料的分解率，增加气流、火砖与物料之间温差，为提高传热能力、增加物料的预热能力而提高产量降低热耗打下了基础。
（二）排气系统采用热管技术
排烟温度高、排气量大，要带走约 33%的热量，是热损失中最大的一项。排烟余热的利用是提高窑炉热效率、降低能耗损失的关键。废气带走的热量与废气温度和废气量的乘积成正比，因此降低废气温度及废气量对减少废气换热损失是有必要的。近年来，热管技术在排烟余热回收中得到较为广泛的应用，并且效果良好。利用热管技术可以很好地降低排气温度，从而减少排烟换热损失。热管是根据传热技术需要而发展起来的一种高效传热元件，上世纪 70 年代开始用于节能工程。热管的类型较多，为节省投资，目前国内多用的是重力型热管。这种热管是一种密封、洁净，抽成真空的金属管，在其内部充填一定量的工作介质，介质可以是纯水、丙酮、乙醇或有机化合物以及无机物钾、钠等碱金属，适用范围从-200 ℃～ 2000 ℃ 不等。当下部高温热源将热量经管壳传入管腔，加热管腔下端的液态工质，使之迅速蒸发并上升到热管上端，由于上部壳外低温冷源的吸热作用，蒸汽冷凝成液滴并放出汽化潜热。液滴依靠本身的重力沿管壁回流至下部，再次受热汽化。此过程不断循环，且速度极快，可完成热回收的任务。
（三）降低灰渣和水分带走的能耗
3.1降低灰渣带走的能耗
窑灰带走的热损失约占热耗的 1%～ 4%，比重虽不大，但窑灰本身也是一种原料，也不可忽视。避免电收尘器时开时关，提高收尘器效率，选择合适的窑内风速、生料颗粒重度和热交换设备的型式，都可减少窑灰的逸出量，从而减少窑灰带走的热量。
3.2降低水分带走的能耗
料浆水分越高，料浆水分蒸发耗热也就越大。降低料浆水分蒸发热量，必须降低磨料浆水分，减少或杜绝泵的外加水。采用料浆稀释剂，提高料浆流动度，是降低料浆水分蒸发热量的关键，是实现湿法窑节能增产的一项既经济又简单的途径。从理论上讲，料浆水分每降低 1%，可降低熟料热耗 1%～2%，增产熟料 1.5%～ 2.5%。
结语：总而言之，随着我国经济的发展，经济全球化趋势的加强，企业间的竞争也越来越激烈，加之环境问题，资源问题都是摆在现代企业发展面前的急需解决的问题，企业的发展要改变传统的观念，引进先进的技术和设备同时加强管理实现企业经济效益的最大化。
参考文献
[1] 张朝发.节能环保低投资新型水泥生产工艺技术简介[J].辽宁建材，2007，02：34-36.
[2] 韩娟，赵晨，汪牡丹，张坚强，傅国华，熊春荣. 我国水泥工业二氧化碳排放现状与减排分析[J].海南大学学报（自然科学版），2010，03：252-256.
[3] 姜睿，王洪涛，张浩，陈雪雪. 中国水泥生产工艺的生命周期对比分析及建议[J].环境科学学报，2010，11：2361-2368.