热能效率

简单来说

  • 水泥制造需要将原料加热至1450°C,因此是能量密集的,即使热能仅占水泥行业的约35%2排放。
  • 自上世纪60年代以来,对生产设施的不断改进使我们的能源使用量几乎减少了一半。大多数欧洲工厂现在使用最先进的技术。
  • 剩下的较少旧湿窑将被更现代化的植物和生产浓度更少,较大,植物将导致能耗进一步降低。
  • 正在调查废物热回收系统,并应鼓励。
  • 基于2010年的GNR数据,生产吨位熟料所需的欧洲平均热能为3,733 MJ

水泥窑的寿命通常是30-50岁。因此,新的窑主要建立在市场增长潜力被认为是大量的地方。因此,在过去的十年中,大多数新工厂都建于亚洲,非洲,中东和东欧的一些地区。20 - 30年后,大部分原始设备(例如,预热器旋风器,熟料冷却器,燃烧器等)已被取代,并且植物不断配备现代技术。这通常是欧洲的情况,窑窑比较旧但仍然有效。欧洲和北美的窑平均大小约为每次预热器窑(PH-PC)的熟窑熟料约为0.9至110万吨熟料,而亚洲每年每年生产每年1.9亿吨。

在优化和常规的条件下,目前最好的能源效率-约3300兆焦耳/吨熟料-可以通过预分解炉(PH-PC)的预热窑实现。现代的PH-PC窑炉比旧的窑炉具有更高的生产能力,这也有助于提高整个行业的能源效率。

长长的窑没有预热塔的热能消耗约33%,旧湿窑消耗高达85%的能量比ph-pc窑更多。

随着时间的推移,生产方法的不断创新将减少能源的使用,因此,随着少数剩余的湿式工厂逐步淘汰,平均窑炉规模的增加和渐进式创新的实施,欧洲的总体能源使用预计将会减少。

可以进行进展的另一个领域是浪费热回收(WHR)。由于特定的植物设计,在中国已经很常见,欧洲的新建或改造的植物可以配备WHR系统并使用热发电,只要安装WHR系统是可行的。使用WHR的主要限制是初始投资和长期投资期,尽管这取决于当地的电力成本。

挑战

许多减少热能的措施导致电力消耗的增加。目前,采用多级预热和预煅烧技术的干法工艺被认为是最先进的工艺。能够显著提高热效率的突破性技术尚未出现。

此外,当它们具有更高的水分含量和/或较低的整体热含量时,替代燃料的使用增加可能会对每吨熟料的能量需求产生负面影响。其他用途的废热,像生成功率或干藻一样的同源使用也可能对功耗产生影响。

潜在的节省

水泥厂的平均窑容量将继续增加,因为新的窑通常以更高的容量建造,并且现有的较小窑越越来越多地用更大的现代化。突破性技术(如流化床)尚未在地平线上产生明显较高的热效率。1

考虑到替代燃料的使用增加,预计每吨熟料的平均热能消耗将达到3.3 GJ /吨,到2050。

政策建议

  • 提供对研发资金的访问,以刺激突破性技术。
  • 在所有政策举措中整合公共和私人融资机制的获取和开发,允许更快的市场交付现有和新技术。
  • 支持浪费热量回收(WHR)的转变,并通过高效和快速的允许过程促进这一点。
  • 采取一项政策,为西水电提供与热电联产(CHP)和可再生能源同等的支持机制,例如一些成员国(如意大利)已经提供的能效证书。不应通过对发电征税来抑制西隧的发展。

1论文No . 1:水泥生产热效率:现状和长远的展望