水泥制造：立窯技術VS新型干法技術

　　雖然習慣將現存的水泥制造技術分為回轉窯和立窯兩大類，但它們并不是相互分離的獨立體系。經典水泥工藝教程將水泥的工藝過程概括為“兩磨一燒”，再次粉磨對兩種水泥制造技術是完全通用的，區(qū)別只是“一燒”的過程現設備，因而評價兩種水泥制造技術的先進與落后實質上是結兩種煅燒過程與設備的比較。 

　　何謂先進技術？在資源、能源、環(huán)境和就業(yè)已成這制約人類經濟和社會發(fā)展瓶頸的今天，先進水泥技術應該是資源消耗少，能耗低，無污染或者能把污染控制在可以接受的程度。那么現代化立窯水泥技術的情況是怎樣呢？ 

　　1 先進立窯水泥現新型干法水泥技術經濟指標對比 

　　在落后的土立窯和普通機立窯占多數的背景下，將五類立窯水泥技術經濟指標合并統(tǒng)計，分析結果自然不會先進，但是把先進的機械化立窯現新型干法水泥和各項技術經濟指標比較，結果發(fā)現其各項經濟指標并不亞于新型干法窯，有些甚至優(yōu)于新型干法窯，進入21世紀以來，許多立窯水泥企業(yè)開始由單純擴張的發(fā)展模式，更加注重質的提高，先進機械化立窯的進步速度明顯加快，可以肯定隨著現代化立窯的發(fā)展，先進立窯的各項指標還將有新的提高，判其落后實在難以服從。

　　2 兩種水泥煅燒技術的熱效率分析

　?。?）現代化立窯先進體現在熟料煅燒過程能耗的降低

　　從熟料礦物形成機理分析，CaCO3分解的特點之一是CO2的排出使新生CaO的結構具有多孔，這種多孔性使它新生化學反應能力強，活性大，在立窯煅燒條件下其活性來不及降低就參加熟料形成反應，有利于加快固相反應中的化學反應速度。

　　從工程學角度而言，立窯煅燒過程的燃料燃燒屬于無煙燃燒，燃燒，它首先把燃料與生料均勻混合，燃燒產生的熱量幾乎全部用于加熱生料，少量靠近窯筒體的熱料會通過筒體散熱，所幸筒體是固定不動的，容易采取保溫措施，當采用暗火煅燒時，煅燒產生的廢氣透過料層時，烘干預熱料球，出窯廢氣溫度遠遠小于100℃，帶走的熱量極少，熟料離開系統(tǒng)時也會帶走熱量，但是在立窯系統(tǒng)中。物料自上而下動力，助燃空氣自下而上動力，高溫物料攜帶的熱量對助燃空氣進行了預熱，過程合理、熱損少，出料溫度可控制在環(huán)境+60℃溫度內，故熱工原理是合理的，傳統(tǒng)立窯的不足是燃燒條件差，因為料餅及大料球內部煅燒容易缺氧并發(fā)生不完全燃燒，隨著技術的不斷進步，例如配料控制技術的進一步完善，強化生料均化，窯型結構、送風方式的改進，小料包球使料球水分的大幅降低等，現代化立窯熟料耗熱完全可以控制在（600～700）×4.18kj內，它屬于熱效率高的設備。

　?。?）水泥回轉窯的熱效率并不高

　　水泥回轉窯的傳熱方式是以輻射為主的，物料在窯內的填充率一般只有5～17%，多數空間被閑置，它的外表面積大，散熱多，保溫困難，作為熱工設備，它的熱效率并不高，一般40只有%。

　?。?）新型干法先進主要體現在對廢氣余熱的回收上

　　如上述，保持新生CaO的多孔性是保持其化學反應能力強，活性大的前提條件，但是這種多孔性結構通常只是剛剛分解出的CaO才具有這種特征。新型干法物料分解是在經過預熱器、分解爐、再入回轉窯的過程中完成的，分解過程拉長，分解產物CaO活性降低。在預熱器內分解出來的CaO（約20%～40%）進入分解爐升溫收縮，晶格會密實化，從而使CaO活性降低。所以，新型干法雖然入窯物料分解率比其他形式的回轉窯技術高出很多，（約85%～95%），積極作用是窯的產量翻番，副作用是新生態(tài)的CaO活性倍減。水泥熟料固相反應的另一特點是放熱反應，理論上放熱量達420J/g時，就足以使物料溫度升高300℃以上，對熟料形成過程的反應并無重大突破，其熱效率仍只有55%左右，還有45%左右的熱能被浪費掉，雖然采用余熱發(fā)電可以進一步提高系統(tǒng)的綜合熱利用率，但這已不是水泥制造技術本身的功勞，可以預見，仍將會有更新的水泥技術出現。

　　3 兩種技術的資源利用分析

　?。?）對原料的適應性 

　　眾所周知，新型干法水泥系統(tǒng)對原料有著嚴格要求，把K2O、Na2O、Cl-和SO3列為有害成分，這導致許多礦產資源不能利用，《水泥廠設計規(guī)范》明確規(guī)定石灰石中(K2O+Na2O)＜0.6%，Cl-＞0.015%，燃燒中硫含量小于2.0，而立窯水泥制造技術則不存在這些限制。它會使許多新型干法水泥技術判為廢礦的資源得以利用。

　?。?）礦石儲量要求

　　水泥廠所需礦產資源儲量與工廠規(guī)模和礦山服務年限成遞增關系。新型干法水泥廠規(guī)模一般較大，礦山服務年限要求長，對小儲量礦山的利用受到限制，而立窯水泥廠對礦石儲量要求低，更能夠有效利用小儲量礦山。我國水泥礦產相對不夠豐富，最大限度的利用資源，是我們的重要戰(zhàn)略，水泥窯立窯技術在資源利用方面的這些特點無疑是具有非常重要意義的。

　　粉塵排放 ：人們對立窯水泥指責最多的是粉塵污染，其實這對現代化立窯技術來說是冤枉的，土立窯、一般機械化立窯由于工藝不完善，不能保證煅燒過程熱工制度穩(wěn)定，燒成看火崗位不得不采用甚至明火操作，從而造成粉塵排放量大，先進的機立䆥特別是現代化立窯水泥生產線工藝及設備完善配套，熟料燒成完全可以暗火操作甚至閉門燒窯，厚厚的濕料層相當于一臺高效除塵器，隨廢氣逸出的粉塵在透過濕料層時很容易被滯留下來，而在新型干法水泥系統(tǒng)中物料層幾乎始終牌懸浮狀態(tài)，廢氣攜帶粉塵通過旋風分離器離開熱工系統(tǒng)，而旋風分離器的分離效率很低，一般只有90%，這樣大量的粉塵隨著廢氣排出，從而加大了粉塵治理的難度和工作量，新型干法水泥系統(tǒng)的收塵也面臨著新的考驗。

　　4 廢氣中的有害氣體排放

　　（1）CO2排放量

　　熟料煅燒過程中，生料分解和燃燒產生CO2，燃料燃燒產生的CO2與熱耗有關?，F代化立窯的熱耗比新型干法窯低，CO2排放相對亦低。

　?。?）SO2排放

　　水泥熟料在燃燒過程中，原燃料中所含硫也被燃燒，從而發(fā)生變化，隨著原燃料的形態(tài)不同，排放量也不同。

　　（3）NOx

　　主要是指NO 和NO2，其主要來源中燃料中部份含氮有機物燃燒時分解氧化。

　　5 鉻污染

　　水泥廠由于窯內使用的鎂鉻磚引進的。