利用全電石渣燒制水泥熟料的技術(shù)要點和難點

　　引言

　　隨著我們國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，資源短缺的的矛盾日益顯現(xiàn)。為響應(yīng)國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，節(jié)約資源、改善環(huán)境實現(xiàn)資源優(yōu)化配置提高經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的政策方針，合理的利用和節(jié)約現(xiàn)有寶貴資源顯的尤為重要。

　　而跟隨著國家工業(yè)的迅猛發(fā)展，尤其是化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在其擴(kuò)大規(guī)模和產(chǎn)值的同時也產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢渣（電石渣），既占用了大量的堆積用地，也對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為此，回收利用廢棄電石渣來燒制水泥熟料，具有非?，F(xiàn)實的節(jié)能和環(huán)保意義，也符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針。

　　1 生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)簡介

　　燒成系統(tǒng)工藝流程：預(yù)熱器由單系列兩級旋風(fēng)預(yù)熱器和TTF型分解爐構(gòu)成。生料在C2-C1風(fēng)管處進(jìn)入預(yù)熱器，生料自上而下與熱氣體懸浮換熱升溫，入分解爐分解Ca(OH)₂后，經(jīng)C2收集后，從窯尾煙室喂入回轉(zhuǎn)窯。入窯物料經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒，發(fā)生固、液相反應(yīng)，形成高溫熟料。高溫熟料出窯入冷卻機(jī)冷卻后送入熟料儲存庫。

　　生料除了由C2-C1風(fēng)管處喂入預(yù)熱器，另外還有一路生料直接喂入窯尾煙室，達(dá)到降低煙室溫度，吸收煙室內(nèi)富集的硫的作用。以減輕窯尾結(jié)皮程度。另外為防止有害成分富集導(dǎo)致結(jié)皮嚴(yán)重，燒成系統(tǒng)還配置旁路放風(fēng)系統(tǒng)。

　　回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉燃燒后，生成的高溫廢氣經(jīng)煙室從分解爐底部入爐。在分解爐內(nèi)，煤粉、三次風(fēng)、預(yù)熱及分解的生料及回轉(zhuǎn)窯的高溫廢氣，通過旋流和噴騰，實現(xiàn)氣料充分混合，完成燃燒、分解。分解爐排出的氣料，在C2內(nèi)氣料分離，物料入窯，廢氣經(jīng)C1級旋風(fēng)筒，與 生料懸浮換熱后從C1排出，排出的廢氣與窯頭補(bǔ)燃升溫后的廢氣一起入烘干破碎機(jī)，作為濕電石渣的烘干熱源。高溫風(fēng)機(jī)設(shè)置于電石渣烘干破碎系統(tǒng)之后，窯尾系統(tǒng)風(fēng)量與窯頭系統(tǒng)風(fēng)量的匹配由各自廢氣管道上的電動高溫閘板閥來調(diào)節(jié)。

　　熟料經(jīng)篦冷機(jī)冷卻降溫，排出的高溫?zé)峥諝庠诟G門罩處一部分作為二次風(fēng)入窯供煤粉燃燒，另一部分作為三次風(fēng)供分解爐燃燒所用。篦冷機(jī)排出的低溫?zé)峥諝庖徊糠肿鳛槊悍壑苽湎到y(tǒng)作為烘干熱源，其余經(jīng)旋風(fēng)筒收集粉塵，再經(jīng)補(bǔ)燃系統(tǒng)進(jìn)行二次加熱，加熱后的窯頭廢氣與窯尾廢氣一起進(jìn)入烘干破碎機(jī)，用作烘干破的烘干熱源。熟料經(jīng)篦冷機(jī)冷卻，由鏈斗輸送機(jī)送到熟料庫。

　　烘干破碎和廢氣處理系統(tǒng)工藝流程為：濕電石渣經(jīng)壓濾車間壓濾后，濾餅經(jīng)膠帶輸送機(jī)送至烘干破碎機(jī)。（入料水分40~45%，成品水分1~3%），物料在烘干破碎機(jī)完成破碎及烘干，烘干熱源采用窯尾及窯頭廢氣，并設(shè)置補(bǔ)燃熱風(fēng)爐作為不足熱量的補(bǔ)充。烘干破碎后物料隨熱風(fēng)一起進(jìn)入旋風(fēng)筒分離，收集下來的成品送入干電石渣庫。出旋風(fēng)筒的熱風(fēng)進(jìn)入高溫風(fēng)機(jī)，然后由窯尾廢氣處理收塵器凈化后，經(jīng)尾排風(fēng)機(jī)排入大氣。

　　2 實際生產(chǎn)運行中的要點、難點剖析

　　下面以某廠一條全電石渣綜合利用燒制水泥熟料生產(chǎn)線在試運行期間暴露出的一些問題和難題為例，具體談?wù)剛€人的感受和見解。由于系統(tǒng)工藝布局和原料特性不同。（主要原料干電石渣必須由烘干破碎機(jī)生產(chǎn)）而烘干破又串聯(lián)于廢氣系統(tǒng)里，在窯沒投料生產(chǎn)期間又沒有足夠的熱量提供給烘干破碎。因此我們根據(jù)各個階段實際情況不同，總體把它分為三個階段來實施，并且針對各階段不同狀態(tài)通過不同的操作方法的調(diào)整，來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的貫通以及使之達(dá)到平穩(wěn)運行。

　　第一階段：烘窯升溫低溫階段。此階段窯系統(tǒng)主要以烘干耐火材料為主要任務(wù)，所以必須嚴(yán)格按照耐火材料烘干要求的升溫制度，控制升溫速度和烘烤時間。而控制升溫速度穩(wěn)定，主要是控制好窯頭火焰的穩(wěn)定性，考慮到窯尾拉風(fēng)影響窯頭火焰穩(wěn)定性和煙煤的燃點一般550℃--600℃左右（低于這個溫度區(qū)間煤粉燃燒速度慢黑火頭較長火焰不穩(wěn)定）的實際情況。我們特定在窯尾溫度650℃以內(nèi)，關(guān)閉預(yù)熱器出口廢氣管道上的高溫閘板閥門，開窯尾煙囪 帽自然排風(fēng)，不利用此時窯尾的廢氣溫度，以保證耐火材料的烘烤質(zhì)量。所以此時烘干破碎烘濕電石渣需要的所有熱量只能由窯中補(bǔ)燃爐提供，在沒有窯尾廢氣主熱源的情況下，靠補(bǔ)燃爐提供的熱量是有限的，因此，此時烘干破的喂料量不宜過大。經(jīng)過試運行期間的實踐摸索，此階段最佳控制參數(shù)為，烘干破碎進(jìn)口：負(fù)壓2000Pa—2200Pa，溫度：390℃--410℃之間烘干破碎出口負(fù)壓2400Pa—2600Pa，溫度：170℃--190℃之間，補(bǔ)燃爐進(jìn)出口閥門全部開啟，適當(dāng)?shù)拈_啟篦冷機(jī)后兩室風(fēng)機(jī)給補(bǔ)燃爐提供燃燒所需足夠的氧氣。此時烘干破可投濕電石渣22 t/h。干電石渣成品水分1.5%以下，成品細(xì)度10%以下。成品干電石渣基本符合生產(chǎn)要求。

　　第二階段：烘窯升溫高溫階段，即尾溫從650℃起升至950℃--1050℃窯尾開始投料期間。此階段窯內(nèi)耐火磚水分已經(jīng)基本烘干，并且窯內(nèi)熱含量相對比較充足窯頭煤粉燃燒比較充分火焰比較穩(wěn)定。所以此時一方面可以適當(dāng)?shù)膹母G尾拉部分熱風(fēng)以增加預(yù)熱器內(nèi)的熱含量，更好更快的烘干預(yù)熱器及各管道內(nèi)澆注料。另一方面也可以慢慢開啟窯尾廢氣管道上高溫閘板閥門，給烘干破碎提供少量熱量，做到既節(jié)能又環(huán)保。但此時需特別注意的是：拉風(fēng)首要前提是不影響窯頭火焰，不影響烘窯升溫制度。因為此階段主要任務(wù)還是以烘干耐火材料為主。 通過實踐摸索這個階段我們具體控制參數(shù)如下：烘干破碎進(jìn)口負(fù)壓2200Pa—2400Pa，溫度：400℃--450℃之間，烘干破碎出口負(fù)壓2600Pa—2800Pa，溫度：170℃--190℃之間，預(yù)熱器出口負(fù)壓100Pa--200Pa,出口溫度200℃--300℃之間，煙囪帽全開。（此時在預(yù)熱器出口高溫閘板閥開度不變的情況下，可以通過調(diào)節(jié)煙囪帽的和三次風(fēng)閥門大小來調(diào)整穩(wěn)定窯頭火焰控制升溫速率）。補(bǔ)燃爐進(jìn)出口閥門全部開啟，篦冷機(jī)后兩室風(fēng)機(jī)相應(yīng)增加少量風(fēng)量給補(bǔ)燃爐供風(fēng)。此時烘干破可投濕排電石渣產(chǎn)量36t/h。干電石渣成品水分1.5%以下，成品細(xì)度10%以下。成品干電石渣符合生產(chǎn)要求。系統(tǒng)運行良好。

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　　第三階段：即窯投料運行期間，此階段因為窯已經(jīng)投料生產(chǎn)，所以主要熱源應(yīng)轉(zhuǎn)為利用窯尾廢氣溫度為主，故應(yīng)全部開啟窯尾廢氣高溫閘板閥，以高溫風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)來控制窯尾拉風(fēng)量，并通過調(diào)整各控制參數(shù)使窯燒成的風(fēng)、煤、料達(dá)到最佳比例，燒出合格的成品孰料。而此時窯產(chǎn)量較低廢氣溫度相對較高，且窯尾所需風(fēng)量大幅度增加，所以需要通過兩個高溫閘板閥來調(diào)整窯頭和窯尾的用風(fēng)比例。這種系統(tǒng)此時窯頭廢氣閥門擔(dān)當(dāng)?shù)氖抢舷到y(tǒng)窯頭風(fēng)機(jī)的作 用，故在保證窯頭負(fù)壓正常的前提下，應(yīng)該相應(yīng)關(guān)小窯頭廢氣閥門，讓風(fēng)于窯尾燒成所用。這時候窯尾廢氣溫度較高風(fēng)量較大，所以也是烘干破碎提產(chǎn)的最佳時期，要充分利用窯尾廢氣熱含，在烘干破碎系統(tǒng)工藝設(shè)備穩(wěn)定的情況下增加破碎濕排電石渣的喂料量。如果此時窯尾廢氣熱含足夠，可以停用補(bǔ)燃爐補(bǔ)燃。而在運轉(zhuǎn)后期隨著窯系統(tǒng)投料量的增加C1出口廢氣溫度降低和烘干破碎產(chǎn)能的提高，烘濕電石渣所需熱含不足的情況下，考慮從新開起補(bǔ)燃爐給烘干破提供不足的熱含。在實際生產(chǎn)中我們具體控制參數(shù)如下：C1出口：負(fù)壓1400Pa、溫度695℃。分解爐出口：負(fù)壓620Pa、溫度770℃，尾溫1030℃, 負(fù)壓200Pa,窯速2.6pm.窯生料投料量55t/h..頭煤給定2.8 t/h，尾煤給定：3.4 t/h。烘干破碎進(jìn)口負(fù)壓2200Pa—2400Pa，溫度：400℃--450℃之間，烘干破碎出口負(fù)壓3000Pa—3200Pa，溫度：170℃--190℃之間，此時烘干破可投濕電石渣產(chǎn)量97.2t/h。成品干電石渣質(zhì)量符合生產(chǎn)要求，系統(tǒng)基本能夠平穩(wěn)運行。  在國內(nèi)由于此類系統(tǒng)相對還比較少，所以在生產(chǎn)工藝和裝備技術(shù)上的成熟度，沒有以普通石灰石為原料的水泥生產(chǎn)線那么高。我們在試生產(chǎn)期間也出現(xiàn)不少問題和難題。比如：（1）在投補(bǔ)燃爐時爐內(nèi)結(jié)焦比較嚴(yán)重；（2）窯尾結(jié)皮和長厚窯皮；（3）電石渣計量設(shè)備不穩(wěn)定；（4）烘干破碎產(chǎn)能較低。對于以上難題我們的工程技術(shù)人員也做了一些針對性的處理方案。首先改造補(bǔ)燃爐內(nèi)燃燒器頭部結(jié)構(gòu)，增加出口渦流攪動使煤粉更均勻燃燒。其次增加燃燒室長度目的是讓煤粉充分燃燒且燃盡。這樣基本可以解決爐內(nèi)結(jié)焦問題；而窯尾結(jié)皮和長厚窯皮，經(jīng)取樣成分分析，是由原料和煤里的硫堿和有害成分引起的，故我們利用窯尾料幕，喂少量煙室生料料幕，降低煙室溫度以料幕生料固定煙氣里硫含量，再通過窯尾旁路放風(fēng)系統(tǒng)放10%左右的窯尾煙室氣體，阻止有害氣體成分富集引起的結(jié)皮。這樣煙室結(jié)皮嚴(yán)重情況基本解決，而煙室結(jié)皮少了窯內(nèi)通風(fēng)相對就順暢，熱工制度穩(wěn)定，再加上通過三次風(fēng)閥門的調(diào)整，匹配好窯、爐的用風(fēng)和頭尾煤的用量，就完全可以控制好合適的窯皮長度。對于電石渣計量問題，我們經(jīng)過現(xiàn)場觀察、分析是由電石渣的高流動性，和相對物料溫度170℃較高，造成對計量設(shè)備的沖擊導(dǎo)致計量不穩(wěn)定。故在轉(zhuǎn)子稱入口端增加一個變頻星形下料器以緩沖物料，減小物料對稱體的沖擊，其次做好稱體的密封，這樣就可以很好的解決計量不穩(wěn)定的問題。

　　剩下最后一個難題就是烘干破碎產(chǎn)能不足問題。從試運行的期間的狀況來看，目前影響 烘干破產(chǎn)能的主要因素是，成團(tuán)的濕電石渣來料量的不穩(wěn)定性，料少的時候破碎主電機(jī)幾乎為空負(fù)荷，而瞬時料量一大就容易造成主電機(jī)負(fù)荷過大超額定電流而跳停，有時甚至可以直接壓死破碎機(jī)轉(zhuǎn)子，使傳動皮帶打滑（導(dǎo)致摩擦發(fā)熱而燒皮帶），同時還導(dǎo)致破碎機(jī)整體震動大，引起設(shè)備保護(hù)跳停。針對這種情況，第一：我們通過調(diào)整用多臺壓濾機(jī)同時下料，以增加輸送皮帶上料團(tuán)的密度來保持喂料的連續(xù)性，第二：增加破碎入口攔料棒的道數(shù)，使出破碎機(jī)的料更均勻。第三：電器控制上，主電機(jī)電流超額定電流時，延時5秒聯(lián)鎖跳停濕電石渣的喂料系統(tǒng)，以保護(hù)機(jī)電設(shè)備的安全。通過以上措施的改進(jìn)實施，效果大有改善，烘干破碎的運轉(zhuǎn)率有所提高，產(chǎn)量也相應(yīng)增長，使整條生產(chǎn)線能夠基本保持低產(chǎn)連續(xù)運行。

　　從總體上來看因為烘干破產(chǎn)量的限制，導(dǎo)致原料磨沒有干電石渣配料而使燒成生料不足，從而限制了窯的產(chǎn)量。而窯不運行或低產(chǎn)運行，烘干破又沒有足夠的熱源來烘干電石渣，故在這種系統(tǒng)里窯和烘干破應(yīng)該視為相輔相成同等重要。通過在系統(tǒng)調(diào)試、試運行期間的實際情況來看，我認(rèn)為配置兩級預(yù)熱器，頭尾廢氣一并作為烘干熱源的新型燒成系統(tǒng)，工藝技術(shù)還是比較成熟的。窯的產(chǎn)能不是問題。整個系統(tǒng)的瓶頸就在于烘干破碎的產(chǎn)能問題。只要能解決濕電石渣下料的均勻性和穩(wěn)定性，提高烘干破碎機(jī)的產(chǎn)能和運轉(zhuǎn)率的問題，整個系統(tǒng)的產(chǎn)能就能有效的發(fā)揮。總的來說我認(rèn)為，利用全電石渣來燒制水泥熟料的生產(chǎn)工藝技術(shù)是比較成熟的。

　　3 結(jié)束語

　　目前，在我國水泥產(chǎn)能逐漸趨于飽和，市場競爭日益激烈的大環(huán)境下，唯有進(jìn)一步降低制造成本才能立于不敗之地。而全部利用廢棄電石渣來代替石灰石燒制水泥熟料，可以有效的節(jié)約資源和生產(chǎn)原料成本。同時，利用廢棄電石渣既減少堆積用地，保護(hù)了有限的耕地資源，又減輕了廢電石渣對周邊環(huán)境的污染和上游企業(yè)的污染治理成本，所以具有非常良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。