改善工厂的运营成本结构

水泥厂降低成本的举措对于保持竞争力至关重要，盈利能力和可持续性在一个具有挑战性的市场。水泥生产商有一个范围 可用于降低生产成本的选择：从使用替代燃料的系统设计到改进的维护实践。 ■由Jagdeep Verma, Holtec Consulting,印度 By优化水泥厂的运营效率和最大限度地降低成本 在开发工厂技术时需要纳入的因素 •用机械输送代替气力输送•最小化管道长度以减少压力损失•磨煤机靠近预热器大楼•分布式压缩机房代替集中式压缩机房•负载中心的定位，以最大限度地减少电缆损耗，并包括一个分散的配电系统。有效系统设计的总体思路是选择最合适的选项来证明这些要点，从而优化运营成本。 concept. Decisions are main focussed oninvestment cost (capex), cost of operation andmaintenance (opex), opulised workforce,accessibility of power andfuel resources, and the location of the plant vis - a- vis its prospective market. Key selection criteriafor decision makers include:• 可以提高盈利能力和财务弹性。降低成本措施还可以在技术和环境合规方面进行投资，确保长期生存能力。 运营效率的提高降低了生产成本，并有助于减轻与市场价格波动、监管变化和经济不确定性相关的风险。通过优先考虑降低成本计划，水泥厂可以提高其适应市场动态的能力，并在不断变化的挑战面前保持韧性，最终确保其在行业中的地位。 如本文所示，水泥厂在实施降低成本措施方面有一系列选择。 适应先进技术 •营业成本• 在水泥厂中采用最先进的技术对于提高效率，减少环境影响和保持竞争力至关重要。因此，技术的选择至关重要，应与特定情况相关。 投资成本。 高效的系统设计 Inaddition,the plant layout has asignificantimpact on the total energyconsumption of the plant. Therefore, whenfinalising the plant concept, it is 降低成本的措施通常从系统设计阶段开始。有效的系统设计涉及一些决定性的关键 建议技术方法包括:• 利用植物的自然轮廓•带式输送机的输送塔更少 重要的优化措施包括:• •高效分离器-研磨电路中 关键跟踪参数，如温度和压力需要保持在设定的限制有效的系统性能。• 建议系统 虚假空气过滤被最小化。例如，如果穿过预热器的虚假空气可以限制在7%以下，高温处理系统将有效运行。虚假空气每减少1%，比热消耗将下降约2 - 3kcal / kg熟料。• 过磨材料，并在熟料研磨的情况下帮助优化球磨机的装料。 •改进的球磨机内部构件-The 在运行的水泥球磨机中引入改进的球磨机组件将提高研磨效率，从而提高生产率并降低能耗。 窑炉燃烧器的优化 操作（即，保持轴向和径向空气之间的有效比例）和燃烧器在窑内的位置有助于实现所需的火焰形状和强度，同时保持一次空气量最小。• 更高质量的关键部件包括具有较低磨损率的高铬研磨介质、受控流动隔膜和无螺栓衬垫。这些有助于显著降低熟料研磨的成本。 磨削系统 研磨技术的选择应考虑影响研磨系统性能的因素，包括：• 熟料冷却器的优化 材料的物理特性被地面•含水率•材料的可磨性•维护成本•需要具体投资。 就熟料研磨的功率消耗而言(在相同的生产量和产品细度下),研究已经显示所采用的研磨技术之间的显著差异(参见表1)。 运行将支持最大的热量回收并减少比热消耗。关键因素是冷却器炉排速度与产生的二次和三次空气温度之间的有效平衡。此外，在安装了废热回收(WHR)系统的情况下，在有效热量之间取得平衡 热解处理系统 在过去的十年中，主要的技术发展集中在热能节约、有效的AFR使用以减少碳足迹和优化预热器系统的组件，同时使预热器和冷却器端的WHR锅炉更高效。旨在降低运营成本的技术发展包括:• 研磨系统是能源密集型的，消耗水泥生产总电力需求的约65 - 70％。 因此，选择最合适的技术有助于降低工厂的运营成本。用于水泥厂研磨的主要技术包括：• 利用率和WHR生成在定义系统的整体效率方面也很重要。• 保持最佳细度 的水泥导致更低的电力消耗和改善的生产。这可以通过分析当前的水泥质量和通过实施基于AI / ML的预测模型来预测水泥强度来实现，其中可以设置水泥细度目标。• 先进的预煅烧系统•用于燃烧一系列AFR的外部燃烧系统•低一次空气多通道燃烧器•改进的熟料冷却器技术与热空气再循环•改进耐火材料在窑炉中的应用•高效工艺风机。 立式辊磨机(VRM)-VRM 与传统的球磨机相比，被认为是最节能的系统，因为它们的研磨效率是比球磨机高30 - 40％。此外，它们在饲料的水分含量方面几乎没有限制， 应避免设备空转， 特别是在工厂启动和关闭期间，通过实施顺序联锁。此外，在团队成员之间建立意识对降低运营成本有直接影响。 可以研磨 水分含量约为20%的材料。外部再循环系统也将使VRM比球磨机更有效。• 此外，建议进行定期审计，以评估系统的性能及其低效率。 高压磨辊(HPGRs) 通过流程优化降低成本 –HPGR也是有效的研磨系统，被认为是VRM的当代产品。HPGRs可用于预磨、半精磨和精磨。在熟料研磨中将HPGR引入现有的球磨机系统中进一步降低了能耗并提高了水泥磨机的生产率。产品质量是HPGR系统的关键因素，因为它可以确保改善的粒度分布（PSD）和最低的水泥产品需水量。 这项工作应侧重于优化系统吞吐量、特定能耗和最终产品的质量，并及时解决机械、电气、工艺和环境问题。 优化水泥生产过程涉及最大限度地提高效率和生产率。此外，通过持续改进原材料制备、熟料生产和熟料，优化可降低环境影响 与VRM相比，当前一代的HPGR系统具有更高的能效，特别是在原料研磨应用方面。 在分配给市场之前，消除质量不足或质量过高的产品。水泥生产商可以节省估计2 - 3%的生产成本。 数据分析的作用 •在熟料过程中使用高MgO石灰石会影响熟料质量，导致水泥膨胀。因此，同样可以 用于熟料研磨过程中，作为性能改进剂，限制在标准允许的最大范围内。• 通过以下方式优化工厂运营的趋势越来越大这些机器引导的解决方案帮助工厂运营团队采取主动措施,确保持续过程的可持续性。 优化原材料成本 为了使用数据分析优化操作，由Holtec开发的基于AI / ML的分析模型为实现成本降低计划提供了额外的优势。 探索石灰石的使用 有效利用水泥厂的原材料需要优化其采购、处理和加工，以确保不间断的生产，同时最大限度地降低运营成本和对环境的影响。 较高的碱含量，通过与高硫，低成本燃料的平衡，这导致原材料成本的降低。在研磨阶段添加少量的石膏也有助于。• Holtec专有的水泥细度预测模型和28天抗压强度预测模型有助于 设定原材料削减目标时，考虑以下因素是有用的：• 替代原材料，如铁 污泥，赤泥，红o石，LD渣和锌渣等已在多家工厂成功使用。使用ARM可以将原材料成本降低到0.05 - 0.07美元/吨熟料。 使用具有成本效益的纠正措施和添加剂，同时密切关注其质量方面，并制定具有竞争力的低成本原料混合设计。 4 成本降低措施 与低硫燃料混合。在高硫输入的情况下，需要引入碱，以防止预热器系统中的积聚。燃气旁路系统的安装将进一步增加比热消耗，导致更高的运营成本。• 由于挥发性物质会影响能量磨煤机的消耗由于细煤的细度较高，它是建议在使用煤之前检查燃料中的挥发性物质。•燃料燃烧应始终处于氧化环境。与还原环境中的不完全燃烧相比，燃料的热释放将加倍。此外，很少有矿化剂，如CaF2, AlF3andZnO可以用来降低整体热能需求，从而节省了整体生产成本。研究表明，通过使用矿化剂，比热消耗可以减少〜30kcal / kg熟料。 原材料的定期测试和分析是关键，并确保符合质量标准。后续工艺参数的优化将提高水泥行业的性能和竞争力。 •固体燃料中过高的灰分含量可能导致较高的LSF目标，从而增加热量消耗和生产成本。因此，燃料混合优化对于维持可接受范围内的灰分含量。• 燃料成本优化 为了保持优化的运行极限，建议避免使用含硫量高的燃料或 燃料成本是水泥厂运营成本结构的重要组成部分。因此，燃料优化对于降低成本和对环境的影响至关重要，同时保持运营效率。 常规燃料（煤炭，天然气，石油焦）以及替代燃料（生物质，炭黑，稻壳，轮胎和垃圾衍生燃料）需要proportioned effectively to result in lower fuel costsand enable a viable cement plant operation. Holtechas developed a fuel混合优化模型，以帮助实现优化的燃料成本以及确保最大可能的热替代率（TSR）。在优化工厂的燃料使用和成本时，需要考虑几个因素： 替代燃料的使用 水泥窑中的协同处理替代燃料不仅减少了对有限资源的依赖，而且通过从垃圾填埋场转移废物来减少温室气体排放。 然而，仔细选择、处理和监测替代燃料对于确保遵守环境法规，保持产品质量和优化能源效率至关重要，有助于水泥生产的可持续和循环方法，同时减少整体环境影响。 特别地,即使它们的单位成本较低,也应避免替代燃料中的高水分含量,较高的水分导致较低的净热值,导致较高的燃料消耗,因此导致较高的生产成本。 WHR系统安装水泥厂的废热回收（ WHR）系统通过利用来降低能源成本从高温处理系统中释放的多余热量并将其用于发电。这减少了国家电网的购买力需求或减少了工厂自备电厂中化石燃料的使用。 根据预热器阶段和使用的WHR技术，WHR系统可以产生约25 - 30％的工厂总电力需求。WHR发电可能会驱动高温处理操作，从而降低操作的特定功耗。 For example, in India, the cost ofgenerating power by utiling a WHR system is〜US $0.01807 / kWh, when compared to acost of US $0.06025 / kWh in a captive powerplant. India 's total WHR installed capacity is〜400MW (up to PAT cycle II)根据最近的研究，容量为~ 1200MW。1因此，存在巨大的节约潜力，并且随着每个WHR工厂的安装，由于调试将直接减少化石燃料消耗以及工厂的碳足迹，因此实现了一些潜力。 改进的维护实践水泥厂的维护实践对于确保设备可靠性、最大限度地减少停机时间和最大限度地提高生产效率至关重要。这包括预防性维护计划、定期检查和预测性维护技术，以预测和解决潜在故障。 •电容器组保持较高的功率因数(高于0.99)•工厂自动控制系统照明•适用于所有主要工艺风扇的变频驱动器(VFD)•具有耐火材料状态监测功能的先进窑炉扫描仪•能源管理系统•集中式DCS控制系统•实验室和调度控制系统。 预测性维护实践正在慢慢增加管理资产，这将大大降低堆积库存的成本，并通过在早期阶段检测设备的任何异常操作来减少故障。 此外，通过实施状态监测系统、润滑管理和备件库存优化，可以提高设备性能。 此外，建立全面的维护管理系统有助于跟踪维护活动，确定任务的优先级并优化资源分配。 Conclusion 通过将设备保持在最佳状态，水泥厂可以实现更高的生产率，延长设备使用寿命并最大限度地降低运营成本，同时确保安全和环境合规性。 实施有效的降低成本措施对于可持续的水泥厂运营至关重要。通过优化能源使用、