胡祝捷
(成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司 610051)
新型干法水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)
胡祝捷
(成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司 610051)
新型干法水泥生產(chǎn)工藝代表了我國水泥工業(yè)的發(fā)展方向,應(yīng)國家建材工業(yè)規(guī)劃要求大,筆者基于多年的實(shí)踐經(jīng)驗,淺析了新型干法水泥生產(chǎn)中的高固氣比懸浮預(yù)熱分解技術(shù)、輥壓機(jī)粉磨節(jié)能工藝技術(shù)和新型蓖式冷卻機(jī)技術(shù)。
新型干法;高固氣比懸浮預(yù)熱分解;輥壓機(jī)粉磨節(jié)能技術(shù);新型蓖式冷卻機(jī)技術(shù)
水泥是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)原材料,與經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切相關(guān)。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn),在全面建設(shè)小康社會的關(guān)鍵發(fā)展階段,作為基礎(chǔ)性原材料行業(yè),水泥工業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)度比較高,工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程使得基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐加快,城鄉(xiāng)居民住房水平升級也不斷崔進(jìn)水泥工業(yè)的快速發(fā)展。但是,水泥工業(yè)是資源和能源消耗高、環(huán)境污染比較嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè),必須堅持循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展,走新型工業(yè)化發(fā)展道路,厲行資源節(jié)約,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,是水泥工業(yè)發(fā)展的必然選擇,為此,討論新型干法水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.1 技術(shù)特點(diǎn)
高固氣比懸浮預(yù)熱分解技術(shù)的工藝布置形式為氣路平分并聯(lián)、料路交叉串聯(lián)。交叉串聯(lián)的分布方式使物料進(jìn)入預(yù)熱器后,經(jīng)過兩級預(yù)熱器預(yù)熱,增加物料與氣流間的換熱效率,提高換熱效率,降低熱耗。同時能大幅度提高旋風(fēng)筒中物料流量,增加旋風(fēng)預(yù)熱器的固氣比,降低水泥熟料生產(chǎn)的實(shí)際,使其熱耗趨向于理論熱耗。此系統(tǒng)還配置穩(wěn)定,物料經(jīng)過低阻力懸浮預(yù)熱器以及外循環(huán)裝置后通過增大預(yù)熱器和分解爐內(nèi)固氣比,不僅提高預(yù)熱器熱效率,同時增加系統(tǒng)熱穩(wěn)定性,降低了預(yù)熱器廢氣溫度,減少因為廢棄帶走的能源消耗。
1.2 熱力型 NOx的減排技術(shù)
在新型干法水泥生產(chǎn)過程中,生料經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入分解爐內(nèi)發(fā)生分解反應(yīng),然后從窯尾進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中,在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成燒成過程,最終形成熟料并從窯頭卸入冷卻機(jī)。由于煤粉在回轉(zhuǎn)窯窯頭及分解爐燃燒,故在回轉(zhuǎn)窯與分解爐處是氮硫化合物的主要產(chǎn)生處。高固氣比懸浮預(yù)熱分解技術(shù)通過外循環(huán)系統(tǒng)通過降低窯頭用煤量使得用煤量大大降低,同時通過窯內(nèi)高溫區(qū)的空氣量減少使得窯頭噴煤管高溫火焰處的氣相溫度大幅度降低,窯頭噴煤管高溫火焰區(qū)的熱力型氮氧化物大幅下降。高固氣比懸浮預(yù)熱分解采用的外循環(huán)方式一方面增加固氣比,提高了分解爐生料的循環(huán)率,有效降低了分解爐燃燒溫度和分解溫度,有助于提高分解爐的熱穩(wěn)定性,不僅可以避免分解爐內(nèi)煤粉燃燒局部高溫的出現(xiàn),改善了窯內(nèi)煅燒溫度場分布,使CaCO3的入窯分解率幾乎接近 100%,且可以防止有害廢棄氮硫化合物的產(chǎn)生。
1.3 燃料型氮氧化物的減排技術(shù)
水泥生產(chǎn)工藝中,燃料型氮氧化物主要是在分解爐處產(chǎn)生,外循環(huán)式分解爐低溫環(huán)境有效降低了煤粉的燃燒速率降低,延長煤粉的燃盡時間,使已生成的氮氧化物得到充分還原,大大降低了氮氧化物含量。外循環(huán)式分解爐低溫環(huán)境可以使煤粉中的氮氧化物在煤熱解過程中得以保留,由于煤粉燃燒初期的氮氧化物主要來源于揮發(fā)氮,控制了煤粉燃燒初期氮氧化物的生成。高固氣比懸浮預(yù)熱分解系統(tǒng)中超過70%的燃煤粉在外循環(huán)式的分解爐內(nèi)燃燒,由于分解爐內(nèi)的低溫環(huán)境,使得煤中的氮難以完全釋放,且該環(huán)境中形成的氮氧化物主要為低價的還原環(huán)境,通過生料中鐵鋁氧化物對還原氮氧化物有一定的催化作用,從而提高了煤粉燃燒過程中所生成的氮氧化物的還原率,減少了氮氧化物的排放量。
2.1 基本概述
輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)是分為預(yù)粉磨系統(tǒng)(或稱循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng))、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、混合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)等。其中最典型的是循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)和聯(lián)合粉磨系統(tǒng),其他系統(tǒng)均由此演變而來。輥壓機(jī)屬于料床預(yù)粉磨系統(tǒng),是料床擠壓粉磨的主導(dǎo),主要由兩個速度相同、相向轉(zhuǎn)動的固定輥和活動輥組成。物料通過輥壓機(jī)上部進(jìn)入雙輥間隙,物料基本上只受壓力,而純粹的壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變相當(dāng)于剪力所產(chǎn)生的應(yīng)變的5倍,在50~3000MPa的壓力作用下,受壓物料變成密實(shí)且充滿裂縫的扁平狀,稱料餅,料餅機(jī)械強(qiáng)度很低,含有大量的細(xì)粉,和微裂紋,容易破碎,易磨性改善明顯,便于后續(xù)球磨機(jī)系統(tǒng)的粉磨,大大降低了整個粉磨系統(tǒng)的單位電耗。輥壓機(jī)大幅度節(jié)能同時更好的保持水泥的原有特性。
2.2 循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)
在循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)中,物料先經(jīng)輥壓機(jī)粉碎,然后進(jìn)入球磨機(jī)。為提高粉磨效率,產(chǎn)出的料片至少要部分返回輥壓機(jī)再次粉磨,一般循環(huán)系數(shù)不超過2,個別達(dá)到3.5。經(jīng)過輥壓機(jī)擠壓后的物料分為兩部分:擠壓效果較好的中間料餅部分入球磨,擠壓效果較差的邊料部分回輥壓機(jī)再擠壓,具有一定的增產(chǎn)節(jié)能效果。實(shí)踐表明,輥壓機(jī)負(fù)擔(dān)的粉磨任務(wù)小,單位吸收功率約4~7kwh/t,一般增產(chǎn)60%左右,節(jié)電<15%左右。
2.3 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)
聯(lián)合粉磨系統(tǒng)將輥壓機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢發(fā)揮到最大,通過打散分選設(shè)備與輥壓機(jī)組成的粗料循環(huán)閉路系統(tǒng),物料先經(jīng)輥壓機(jī)擠壓成料餅,經(jīng)過分選,粗料部分循環(huán)至輥壓機(jī)再擠壓,細(xì)粉部分進(jìn)入后續(xù)球磨,這種工藝最大程度的體現(xiàn)了系統(tǒng)各設(shè)備的分工明確和優(yōu)勢互補(bǔ)。輥壓機(jī)的料床粉磨原理使物料擠壓的粒度控制到最佳化,粒度均勻,為后續(xù)磨機(jī)的粉磨提供了適宜的粒度分布,非常適合作為磨機(jī)的喂料,后續(xù)球磨配球球徑可小,可用單倉磨;打散分選設(shè)備既控制細(xì)粉達(dá)到入磨粒度的均勻,其粗顆粒則返回擠壓促進(jìn)了輥壓機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定。
2.4 混合粉磨系統(tǒng)
在混合粉磨系統(tǒng)中,物料由輥壓機(jī)粉碎,后由球磨機(jī)粉磨,通過選粉機(jī)把一部分粗粉循環(huán)反饋到輥壓機(jī)中進(jìn)行再循環(huán),增強(qiáng)了預(yù)粉磨的作用,細(xì)粉為成品,適當(dāng)粗粉回輥壓機(jī)可使機(jī)內(nèi)料床更密實(shí),使輥壓機(jī)承擔(dān)了更多的任務(wù),節(jié)能效果更好,約增產(chǎn)40%,節(jié)電30%。
2.5 半終粉磨系統(tǒng)
半終粉磨系統(tǒng)是將打散分級機(jī)的半成品與后續(xù)球磨機(jī)的出磨物料一同送入選粉機(jī)分選,一部分產(chǎn)品直接由輥壓機(jī)和選粉機(jī)直接產(chǎn)生。該系統(tǒng)由高壓輥壓機(jī)與選粉機(jī)形成回路,產(chǎn)出的料片在進(jìn)入選粉機(jī)前先經(jīng)打散機(jī),與出磨物料混合后由選粉機(jī)進(jìn)行分選,粗粉回磨機(jī)和輥壓機(jī),細(xì)粉直接成為系統(tǒng)的成品。在此流程中,預(yù)粉磨機(jī)可以充分發(fā)揮作用,并可使球磨機(jī)一倉的平均球徑減小。
現(xiàn)在蓖冷機(jī)運(yùn)動部件主要采用液壓傳動方式驅(qū)動,運(yùn)行更穩(wěn)定,承載能力大,液壓站位于離蓖冷機(jī)較遠(yuǎn)的地方,操作上只須由液壓管道將高壓油引人油缸,從而節(jié)省了空間,便于檢修。低轉(zhuǎn)速輥式破碎機(jī)能力較大,轉(zhuǎn)速很低,耐磨性好能耗低,實(shí)踐表明,輥式熟料破碎機(jī)配合蓖冷機(jī)使用可使熟料破碎所需要電耗比使用錘式破碎機(jī)節(jié)省 50%。其次,通過調(diào)整輥間距來調(diào)整出破碎機(jī)熟料粒度分布均勻、粒度集中;再次,輥式破碎機(jī)輥?zhàn)颖砻嬗邪纪共黄降妮価X對直徑,破碎過程中,大塊熟料被輥齒一層一層剝掉,對于比較大的熟料塊破碎效果良好。每一個輥齒都被設(shè)計成同一規(guī)格,可以任意互換,從而也大大提高了輥齒的使用壽命。通過提高蓖冷機(jī)熱交換效率來減少冷卻風(fēng)量,既保證了熱回收效率,又降低了冷卻風(fēng)機(jī)能耗。
總之,水泥生產(chǎn)資源消耗量大,對環(huán)境的影響嚴(yán)重,涉及到的節(jié)能減排技術(shù)除了上述三種,還有助磨劑應(yīng)用、工業(yè)廢棄物再造資源利用、低溫余熱發(fā)電等技術(shù),在國家鼓勵新型干法水泥技術(shù)推廣和實(shí)施裝備國產(chǎn)化的政策環(huán)境下,不僅要大力發(fā)展新型干法水泥技術(shù),還需要在節(jié)能減排上有所改進(jìn)和創(chuàng)新,優(yōu)化干法水泥生產(chǎn)技術(shù)。
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TQ172
B
1007-6344(2016)10-0003-01