節(jié)能、降耗、清潔生產、保護生態(tài)環(huán)境、貫徹循環(huán)經濟和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是水泥工廠設計和生產的永恒目標。燒成車間是水泥工廠最大的熱工系統(tǒng)，全廠所用燃料的80～100%、用電的20～30%消耗在這里，80～100%的高溫廢氣產生在這里，是水泥廠節(jié)能降耗的核心。本文主要圍繞燒成系統(tǒng)，提出下述在設計和生產中非常容易實施的節(jié)能降耗技術措施。
1 回轉窯系統(tǒng)
回轉窯復合式密封——減少窯頭、窯尾的漏風和漏灰
傳統(tǒng)形式的回轉窯密封，窯頭和窯尾往往存在著比較大的漏風現(xiàn)象，并伴隨著程度不等的漏灰現(xiàn)象，當回料勺和下料舌頭設計參數(shù)不當或破損時，還會伴隨著漏料現(xiàn)象，對熱耗、電耗、清潔生產均會帶來負面影響。
解決這一問題的辦法是應用我公司研究開發(fā)的復合式密封裝置，該裝置是具有自主知識產權、在國內外首創(chuàng)的一項專利技術，至今已在國內外各種規(guī)格的四百多條回轉窯生產線得以運用，窯徑應用范圍最大已達到Φ5.8m，取得明顯優(yōu)越于其它各種型式密封的效果。我公司作為組長單位和中材國際南京水泥設計研究院共同起草完成了《水泥工業(yè)用密封裝置》行業(yè)標準。
圖1 復合式密封裝置
根據(jù)我們的測算，國內運行中的各種規(guī)模的回轉窯，其窯頭和窯尾密封處總的漏風量平均在15%左右。而我公司開發(fā)的復合式密封裝置，其漏風量≤2%，當回轉窯兩端密封均采用復合式密封時，總的漏風量≤4%。雖然通過我們的努力，在全國已經改造了400多條生產線，但據(jù)估計目前還有90%的生產線、大約2.8億噸的熟料生產能力并沒有應用這一先進的技術，依然采用的是傳統(tǒng)方式的密封。如果這些生產線全部改造成復合式密封，回轉窯系統(tǒng)的總漏風量還可以下降11%。根據(jù)熱工計算結果，全國每年節(jié)省的標準煤為76.6萬噸，節(jié)省電耗3.07億kwh，每年創(chuàng)造的利潤總額在5億元以上。
回轉窯的規(guī)格——用較小的規(guī)格可以獲得更高的產量
我公司優(yōu)化后的設計方案，無論是對正在運行中的工廠，或是新建工程而言，可以用較小直徑和較短長度的回轉窯獲得更高的產量，對生產工藝、設備運行、節(jié)省投資費用等方面均有利，且筒體散熱量在熟料熱耗構成中減小，熱耗降低。
回轉窯的直徑
要想挖掘新型干法窯的產量，我們只需分析出新型干法窯的發(fā)熱能力還有多大潛力，就可得出準確結論。在衡量窯的發(fā)熱能力時，我們經常引用的是燒成帶截面熱負荷這一參數(shù)，因為該參數(shù)僅與回轉窯有效直徑存在函數(shù)關系，簡單直觀。
目前正在運行中的絕大多數(shù)新型干法窯，其截面熱負荷與同規(guī)格的濕法窯、余熱發(fā)電窯、預熱器窯等燒成帶的截面熱負荷相比，反倒是明顯偏小的，因此提高窯的截面熱負荷，大幅度提高新型干法窯的產量是有很大空間的。對新建工程而言，當生產線建設規(guī)模已經確定后，回轉窯的直徑可以比傳統(tǒng)的設計方案小。產量提高的原理以及各種窯徑的回轉窯提產后的目標產量可以參見筆者在《中國水泥》2004年第四期發(fā)表的有關文章。
用小規(guī)格的窯獲得高產量這一設計方案已在某些規(guī)格的窯徑上得以應用，如我公司設計的SL水泥廠改造項目，φ3.0×48m回轉窯的月均熟料產量可達1380t/d，最高日產量可達1500t/d以上；又如我公司設計的FX水泥廠改造項目，φ2.5×43m回轉窯的月均熟料產量可以達到650t/d，最高日產量可達720t/d以上。
回轉窯的長度
雖然國內長徑比在10～12.5之間的超短回轉窯應用由來以久，但還很不普及。到目前為止投產的新型干法窯，絕大多數(shù)的長徑比依然較高，在14～16.5之間，支撐為三檔。
1.2.2.1? 長度較長的回轉窯生產工藝和設備運行特點
長度較長的新型干法窯，燒成帶距離窯頭端部較近，而其窯尾端部溫度一般在1000℃左右甚至更高，因此剛剛分解入窯后的CaO具有很高的活性，非常容易和SiO2快速形成活性同樣很高的C2S，而高活性的C2S和剩余的高活性的游離CaO如果此時能快速運動到燒成帶，在高溫的作用下非常容易形成優(yōu)質的C3S礦物。當窯的長度較長時，物料需要在過渡帶運動較長時間到燒成帶，C2S和游離CaO的活性降低很多，反到對C3S的形成帶來不利影響，影響熟料質量。
從設備運轉角度來看，三檔窯屬于靜不定結構，無論如何調整托輪，也難以保證回轉窯在回轉過程中各輪帶與托輪受力均勻。三檔窯不易克服筒體彎曲、變形等對設備運轉帶來的不利影響，并且對耐火磚使用壽命影響也很大，且傳動裝置電機功率高。
從投資角度看，長徑比較高的回轉窯生產線，設備、三次風管、耐火材料投資也較高。