新型干法水泥窑（精选10篇）
新型干法水泥窑 篇1
利用新型干法水泥窑处置城市生活垃圾, 通过将生活垃圾转化为水泥生产的替代原料和燃料, 可以减少对不可再生能源的开发, 彻底解决生活垃圾占用土地、二次污染、二恶英排放以及焚烧灰渣处理问题, 真正实现完全“无害化、减量化、资源化”的要求。我国第一套利用水泥窑处理垃圾系统2010年4月10日在铜陵海螺开始运行 (窑产能5 000t/d, 规格Φ4.8m×74m) , 目前系统运行稳定, 处理垃圾能力达到300t/d的设计指标。本文结合该系统的实际运行状况对其技术特点进行介绍。
1 主要技术方案
垃圾收集车运送的垃圾在垃圾储仓内储存, 用行车进行搅拌和均化, 在破碎后继续用行车进行搅拌和均化并将垃圾输送至供料装置, 定量送至气化燃烧炉中。垃圾与炉内的高温流动介质 (流化砂) 接触, 一部分通过燃烧向流动介质提供热源, 另一部分气化后形成部分可燃性气体送往分解炉内, 经分解炉、预热器处理及废气处理系统净化后排出。同时, 垃圾中的不燃物在流动介质中沉降移动, 到了炉底部时从垃圾中进行分离排出, 掺入到水泥生料中或作为混合材掺入到水泥中。垃圾处理工艺流程如图1和图2所示。
2 主要技术特点
2.1 垃圾适应性好, 不用分选
系统内设置一系列破碎、均化、计量和喂入设备, 城市生活垃圾通过密闭垃圾车送入, 不需分选, 对生活垃圾的适应性很强。垃圾的主要组成见表1。
2.2 全密封式操作, 无废气和废水泄漏
2.2.1 垃圾恶臭的处理
生活垃圾储存在垃圾储坑内, 垃圾储坑和处理厂房采用全密封结构, 汽车卸料时采用双道自动感应门, 且用通风机将垃圾储坑内产生的臭气抽出送入气化焚烧炉内燃烧, 使垃圾储坑处于负压状态, 避免了垃圾恶臭的扩散。垃圾储坑如图3所示。
2.2.2 垃圾渗滤液的处理
垃圾渗出的污水经过滤器送入垃圾污水贮存槽, 根据其主要成分是有机物, 具有不耐热的特性, 采用密闭的泵将污水提升, 喷入气化炉内, 通过高温水泥窑系统进行蒸发氧化处理, 完全分解其有机成分, 实现生产污水的零排放。
2.3 全部垃圾均得到资源化利用
垃圾中的有机物变为裂解气体进入分解炉进行燃烧处理, 热能得到充分有效的利用;垃圾中的不可燃物经过除铁、除铝后进入生料粉磨系统做为水泥原料使用, 铁、铝等作为资源回收利用。
2.4 垃圾全部得到无害化处理
水泥窑废物处置温度高, 停留时间长;良好的湍流, 燃烧过程充分, 焚烧状态易于稳定;分解炉内碳酸盐分解反应对温度的要求较低, 废物适应性强;气固混合充分, 固相碱性的环境氛围抑制酸性物质排放, 充分吸收废气中有害成分, “洗气”效率高, 废气处理效果好;可固化废物中重金属离子, 无废渣排放, 熟料质量和生产不受影响。
2.5 对水泥生产正常运行无影响
根据铜陵海螺CKK项目的运行情况来看, 由于水泥窑系统中引入了具有可燃性的垃圾气体, 使得系统用风量增加了约30 000m3/h (标态) , 预热器C1出口温度上升约10~15℃, 但对水泥窑系统正常运行无任何影响, 且提升了余热发电系统的发电量。
2.6 经济和社会优势
充分利用了现有水泥生产设施, 尾气处理利用水泥生产废气处理系统, 节省了废气处理的巨大投资, 建设投资小;减少了全社会的废气排放, 有利于实现节能减排目标。
3 项目成果
3.1 项目环境检测结果
本项目经检测各项环保指标完全合格, 熟料重金属浸出法含量控制在国家相关标准范围内。其中, 经国家权威机构实地取样、德国Eurofins Gf A Gmb H实验室检测, 二恶英排放量最高仅为0.037 6 ng TEQ/m3, 符合国家标准要求。环保监测数据见表2。
3.2 资源化利用
所有垃圾灰分全部掺入水泥生产线中, 按均值计算, 单位垃圾可产生替代原料生产熟料约77kg/t。
垃圾中可燃物均气化后送入窑系统, 其内含热量除输送过程散热损失外均得到有效利用, 按均值 (垃圾热值7 500k J/kg) 计算, 垃圾中可有效利用的热量折标准煤为183kg/t。
按日处理300t/d (9.9万t/年) 规模计算, 年节约标煤约6 000t, 年减排CO21.5万t, 节约填埋场面积 (深度20m, 密度0.5t/m3) 约1万m2。
4 结束语
本项目利用新型干法水泥窑系统处置城市生活垃圾真正达到了垃圾处理的无害化、减量化和资源化的目标, 实现资源的再利用和经济的可持续发展。
2009年, 该系统被联合国工业发展部 (UNIDO) 提名为世界最高环境保护技术并获得“蓝天提名奖” (全球可再生能源领域最具投资价值的领先技术) 。
2011年5月28日, 中国建筑材料联合会组织业内专家对本项目进行了“科学技术成果鉴定”, 鉴定意见为:该成果简化了垃圾处理流程, 实现了生活垃圾的一站式、无害化处置, 系统技术先进、实用性强, 开辟了我国利用新型干法水泥窑处置生活垃圾的新工艺, 综合技术性能指标达到国际先进水平, 对我国水泥工业向“两型”化转变具有积极作用, 社会、环保和经济效益显著。
新型干法水泥窑 篇2
新型干法水泥窑焚烧技术在危险废物处置中的应用
摘要：叙述了国内当前普遍采用的危险废物处理技术,提出利用新型干法水泥生产中的.特殊工艺技术处理危险废物,具有远大的发展前景.作 者：岳战林 作者单位：新疆固体废物管理中心,新疆,乌鲁木齐,830011 期 刊：节能与环保 Journal：ENERGY CONSERVATION AND ENVIRONMENTAL PROTECTION 年，卷(期)：, “”(2) 分类号：X7 关键词：危险废物 焚烧 新型干法窑 废物处置
新型干法水泥窑 篇3
摘 要：采用优质镁砂、合成尖晶石、特种添加剂研制生产的新型环保耐火材料，微观结构分析及抗碱侵蚀、挂窑皮等性能试验表明，制品具有韧性好、抗侵蚀、耐热震、抗剥落及窑皮附着性强等特点，在2500t/d 、5000t/d、6500t/d新型干法水泥窑上取得了国内一流的使用效果。
关键词：水泥回转窑；烧成带；新型环保耐火材料
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达21.8亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2（Cr，S）O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染； 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染；更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
2.1 研制思路
目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差；镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料—新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
2.2 试验与研究
2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3，莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁（FeO或FeOn）是处于其穩定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO· Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO·Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO· Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：
2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖—新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
2.3 产品的性能
2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。
2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
2.4 产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。
3 结论
采用优质高纯镁砂和我公司自主研发的铁铝尖晶石为原料生产的新型环保耐火材料，具有柔韧性好、抗热震、强度高、耐磨损、易粘挂窑皮等特点，克服了白云石砖易水化和镁铝尖晶石砖不易粘挂窑皮的缺点，消除了Cr6+公害，是适用我国新型干法水泥窑烧成带理想的新一代环保耐火材料，可用于5000t/d～12000 t/d大型水泥回转窑烧成带。
参考文献：
[1]张君博，肖国庆，刘兴平等.氧化镁铁铝尖晶石耐火材料的制备，硅酸盐通报，2009年第06期.
[2]梁忠博.白云石砖在窑外分解窑上的试用，水泥，1996年第03期.
[3]章道运，孙露霞.大型水泥窑用碱性砖的开发与应用[J]，河南建材，2013（1）：38-40.
[4]陈肇友.水泥预分解窑用碱性耐火材料的技术进展[J]，耐火材料，2003，37（3）：164-169.
新型干法水泥窑 篇4
水泥工业是建筑行业的基础和保证。水泥工业技术的发展关系到国民经济发展势头强劲与否,是生产建设和人民生活必备的基础材料。随着科学技术的提高和经济的迅猛发展,水泥产业的规模和生产方式也发生了翻天覆地的改变。近年来,随着中央西部大开发战略的逐步实施以及国家对水泥工业结构调整步伐的加快,国家和地方拉动内需政策措施的出台,基础设施建设投入力度加大,水泥的需求量逐年增长,尤其是高标号水泥及特种水泥。中国水泥行业的技术和设备迅速发展,大量水泥生产线的投入为水泥窑余热发电技术和设备的开发、推广以及应用创造了市场条件。同时,在符合国家产业政策这样的背景和条件下,多家水泥行业单位和企业陆续应用水泥窑余热发电项目的设计,引进了水泥窑余热发电系统。
2 新型干法水泥窑纯低温余热发电的经济分析
以安康紫阳尧柏水泥有限公司2 500 t/d水泥生产线为例,对新型干法水泥窑纯低温余热发电进行经济分析。
2.1 项目基本情况介绍
该项目为新建2 500 t/d水泥熟料生产线工程,由安康紫阳尧柏水泥有限公司建设和经营,是本项目的财务分析主体。本项目设计生产规模为年产水泥100.00万t。
建设投资估算额为27 490.05万元,其中:静态投资27 014.85万元,建设期利息475.20万元。项目总资金为29 897.10万元。其中:固定资产建设投资27 490.05万元;流动资金投入2 407.05万元。根据项目实施计划建设期确定为1年,生产经营期确定为20年。则项目计算期为21年。
项目总成本费用由生产成本、销售费用、管理费用以及财务费用四部分构成。其中生产成本又由原材料及动力、职工工资及福利、制造费用等构成。职工工资及福利根据本地区现在的工资水平及企业的具体情况,计入成本费用中的人均工资为25 000元/人·年。福利费按工资总额的14%计取。制造费用中的折旧费,建筑物折旧年限按30年计算,残值率5%;构筑物折旧年限按20年计算,残值率5%;设备折旧年限按15年计算,残值率4%。
项目投产的第1年单位成本费用为223.61元/t,第6年单位成本费用为206.82元/t,第11年到第15年单位成本费用为205.04元/t,第16年以后单位成本费用为194.50元/t,经营期平均单位成本费用为204.60元/t。相关税费增值税执行增值税条例,税率为17%;城建税,按实缴增值税的5%计算;教育费附加,按实缴增值税的3%计算;所得税税率为25%;房产税、土地使用税、印花税、车船税等按照国家的有关规定计算,计入管理费中。
根据各品种产品售价及各品种产品产量估算销售收入为:经营期第1年26 100.00万元;经营期第2年至第20年每年29 000.00万元;经营期年平均28 855.00万元。
2.2 项目盈利能力分析
1)融资前分析
根据本项目特点我们对项目主要进行总量盈利能力分析,根据相关数据计算有关指标,考察项目建成后可达到的总体效果。根据计算,本项目融资前财务内部收益率所得税后为34.25%、所得税前38.40%,高于建材行业的基准收益率。融资前财务净现值所得税后(i=10%)为68 576.39万元、所得税前(i=11)为73 707.57万元,大于零。说明项目的盈利能力超过了设定折现率所要求的盈利水平。融资前投资回收期所得税后为4.06年、所得税前为3.61年,优于建材行业基准投资回收期,充分说明该项目具有较好的盈利能力和抗风险能力。项目在财务上可以被接受。
2)融资后分析
相对于融资前的财务现金流量分析,资本金现金流量分析的实质是融资后项目盈利能力分析。从资本金现金流量分析结果可以看出本项目资本金财务内部收益率为57.26%,资本金净现值(i=12%)为50 033.97万元,资本金净利润率为52.55%。各项盈利能力指标优于行业一般水平,因此,从项目资本金投入可获得的收益水平上看,项目也是可以被接受的。
2.3 余热发电能力分析
余热发电规模利用新建的2 500 t/d水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热,建设一座4.5 MW纯低温余热电站,设计年运行6 840 h。综合生产线的余热资源,总计产生主蒸汽约21.0 t/h,发电功率约为4 500 kW。
为了充分利用水泥窑废气余热,考虑装机容量4 500 kW。余热锅炉设计主蒸汽最大产量为21 t/h,汽轮机采用凝汽式机组。小时吨熟料余热发电量为38.7 kW·h,年发电量3 000×104 kW·h。从以上技术经济指标可以看出:安康紫阳尧柏水泥有限公司2 500 t/d熟料水泥生产线建设工程具有显著的经济效益和社会效益。
2.4 综合经济分析结论
1)利用窑尾及窑头废气余热年发电量2 520万度,每年可供电2 418万度,产生经济效益约1 209万元。
2)水泥余热发电项目完全利用水泥生产过程中产生的废气余热作为热源,整个工艺过程不烧煤,对环境不造成污染。按每发1万度电少排8 t的CO2计算,该工程每年减少CO2排放约2万t,这对减少温室效应,保护生态环境起着积极的促进作用。
3)余热发电建成后,可将排放掉的38%的废气余热进行回收,使工厂的能源利用率提高到95%以上,为工厂的可持续发展创造有利条件。
项目利用粉煤灰及矿渣作混合材,每年可以消化热电厂的粉煤灰近9万t、矿渣12万t,减少了工业废渣污染和占地,节约了工业废渣的运输费用,合理开发并有效利用了资源,符合循环经济理论,对优化当地水泥产品结构,改善生态环境具有重要意义。
本项目的建设符合国家产业政策同时可以带动地方经济的发展,增加就业岗位,保持社会稳定,增加地方财政税收,具有很好的社会效益。最后,项目各项经济指标良好,在财务上是可行的。项目建成投产后将使企业获得较好的经济效益。所得税后融资前财务内部收益率为34.25%、静态投资回收期为4.06年(含建设期1年),投资利润率为27.73%,投资利税率为35.93%。且不确定性分析结果表明项目抗风险能力强,经济效益好。
3 结 语
该文首先分析了水泥行业的发展现状,新型干法水泥窑纯低温余热发电技术的应用是大势所趋,不仅有利于企业节约资源和能源,最大化的减少水泥生产过程中的耗费,而且也符合低碳、环保的主题。另外,通过对安康紫阳2 500 t/d水泥生产线的分析,主要是对该项目的盈利能力分析,得出该项目可行的结论。从该例可以看出,在水泥生产过程中使用新型干法水泥窑纯低温余热发电技术是符合水泥产业的发展原则的,做到了资源保护和能源的综合利用、技术进步和保护环境相协调,充分体现了利用余热发电的美好前景和未来。
摘要：该文初步分析了新型干法水泥窑纯低温余热发电技术的经济效益。
关键词：水泥,余热发电,经济分析
参考文献
[1]张博.新型干法水泥熟料线纯低温余热发电工艺探讨与效益评价[J].中国科技信息,2005(3):82.
[2]郁金华.余热发电水泥窑的技术经济分析[J].中国建材,1994(3):16-18.
[3]尹国明,郑召瑾,孙京盈.新型干法水泥窑纯低温余热发电的经济性分析[J].新世纪水泥导报,2007,13(6):1-4.
[4]朱碧文.水泥厂纯低温余热发电系统及经济性简析[J].中国招标,2008(32):30-32.
[5]郑杰.“福建水泥”发展循环经济的理论分析和实践思考[J].中国建材,2006(5):80-82.
新型干法水泥窑 篇5
作者：徐秉德
新窑耐火衬料烘干结束后，一般可以继续升温进行投料运行。但如果耐火衬料烘干过程中温度控制忽高忽低波动较大，升温速率太高，则最好将其熄火，待冷却后进行系统内部检查。如果发现耐火衬料大面积剥落，则必须进行修补，甚至更换。
1窑头点火升温
1.1 窑头点火
现代化的预分解窑，窑头都采用三风道或四风道燃烧器，喷嘴中心都设有点火装置。新窑第一次挂窑皮，最好使用轻柴油点火。因为这样点火，油煤混合燃烧，用煤量少，火焰温度高，煤粉燃尽率也高。如果用木材点火，火焰温度低，初期喷出的煤粉只有挥发分和部分固定碳燃烧。煤粉中大部分固定碳未燃尽就在窑内沉降。而且木材燃烧后留下大量木灰，这些煤灰和木灰在高温作用下被烧融，粘挂在耐火砖表面，不利于粘挂永久、坚固、结实和稳定的窑皮。
窑头点火一般用浸油的棉纱包绑在点火棒上，点燃后置于喷嘴前下方，随后即刻喷油。待窑内温度稍高一些后开始喷人少量煤粉。在火焰稳定、棉纱包也快烧尽时，抽出点火棒。以后随着用煤量的增加，火焰稳定程度的提高，逐渐减少轻柴油的喷人量，直至全部取消。在此期间，窑尾温度应遵循升温曲线要求缓慢上升。在RSP型分解炉上，为使RSP分解炉涡流分解室有足够的温度加速煤粉的燃烧，窑头点火前应将2个C4旋风筒排灰阀杆吊起。这样，窑尾部分高温废气可以进入涡流分解室经排灰阀、下料管人C4旋风筒，对涡流分解室起到预热升温的作用。
1.2 升温曲线和转窑制度
系统从冷态窑点火升温到开始挂窑皮期间窑尾废气温度、C5出口温度和C1出口温度以及不同温度段的转窑制度。当窑点火升温约达24h以后，即窑尾废气温度约为750—800℃时，启动生料喂料系统，向窑内喂入5％左右的设计喂料量，为挂好窑皮创造条件。投料挂窑皮
当预热器系统充分预热，窑尾温度达950℃左右，这时分解炉涡流分解室温度可达650—700℃，窑头火砖开始发亮发白时，早先喂人的几吨生料也即将进入烧成带。这时，窑头留火待料，保持烧成带有足够高的温度，并将吊起的2个C4排灰阀复原。三次风管阀门开至10％左右，打开涡流燃烧室和分解室阀门，开始向涡流分解室喷轻柴油和少量煤粉。当C1出口温度达400—450℃时，打开置于C1出口至高温风机废气管道上的冷风阀，掺人冷风调节废气温度，保护高温风机。待C5出口温度达900℃时，适当开大三次风管阀门后即可下料。喂料量为设计能力的30％-40％。喂料后逐渐关闭冷风阀，适当加大喂煤量和系统排风量，窑以较低的转速(如0.3—0.6r／min)连续运转并开始挂窑皮。当系统比较正常，分解炉温度稳定后，就可以撤除点火喷油嘴。如果系统烧无烟煤，则应适当延长点火喷嘴的使用时间，但油量可以减少，以对无烟煤起助燃作用。
挂好窑皮是延长烧成带火砖寿命，提高回转窑运转率的重要环节。其关键是掌握火候，待生料到达烧成带时及时调整燃料量和窑速，确保稳定的烧成带温度。窑速与喂料量相适应，使粘挂的窑皮厚薄一致、平整、均匀、坚固。挂窑皮期间严防烧成带温度骤变。温度太高，挂上的窑皮易被烧垮，生料易烧流，在窑内“推车”会严重磨蚀耐火砖；温度突然降低会跑生料，形成疏松夹心窑皮，极易塌落，影响窑皮质量。
挂窑皮时间，一般约需3—4个班。窑皮挂到一定程度以后，生料喂料量可以3-5t／h的速度增加，直至100％的设计能力。窑速和系统排风也随燃料和生料喂料量的增加而逐渐加大。冷却机的操作
1)挂窑皮初期，窑产量很低。待熟料开始人冷却机时再启动篦床。但篦速一定要慢，使熟料在篦床上均匀散开，并保持一定的料层厚度。
2)以设定冷却风量为依据，使篦下压力接近设定值。注意避免冷却风机阀门开度太大，否则吹穿料层，造成短路。
3)运行中注意观察拉链机张紧情况并检查有无空气泄漏和串风现象。漏风严重时，可暂时停拉链机，使机内积攒一定量的细料，以提高料封效果。
4)操作中如发现篦板翘起或脱落，要及时处理，严防篦板掉人熟料破碎机，造成严重事故。三次风管阀门的调节
1)分解炉点火时，三次风温度很低。因此打开电动高温蝶阀时，宜小且缓慢，以避免涡流分解室温度骤降给点火带来困难。
2)投料后适当地调整涡流分解室顶部3个阀门的开度，以满足它们所在位置管道阻力的差异。当生料喂料量达设计产量的80％左右时，使总阀门开度达70％-100％。系统温度的控制
从投料挂窑皮到窑产量达设计能力之前，烧成系统热耗一般都相对较高。因此系统温度可比正常值偏高控制：
1）窑尾温度：1000-1050℃；
2）分解炉混合室出口温度：900℃；
3)C1出口废气温度：350—400℃。废气处理系统的操作 1)系统投料之前，一般增湿塔不喷水，但出口废气温度应≤250℃，以免损坏电除尘器的极板和壳体。
2)增湿塔投入运行后，注意塔底窑灰水分，严防湿底。
新型干法水泥窑 篇6
我国水泥行业氮氧化物的排放占总排放量10%左右, 是我国氮氧化物排放的第三大源。随着水泥行业淘汰落后产能工作的推进, 新型干法窑的使用在提高能源使用效率的同时, 由于燃烧温度高等原因, 氮氧化物排放量显著增加[1]。工业和信息化部发布的《水泥行业准入条件》 (工原[2010]第127号文件) 明确指出:“对水泥行业大气污染物实行总量控制, 新建或改扩建水泥 (熟料) 生产线项目须配置脱除NOX效率不低于60%的烟气脱硝装置”。
现以某2 500t/d新型干法水泥窑生产线改造SNCR脱硝工程中电气及其自动化技术为例进行介绍分析。
1 SNCR系统工艺流程分析
自动化一般为逆工艺流程控制, 对工艺流程逆分析, 熟知工艺意图以使电气及自动化配置能满足工艺要求, 实现SNCR系统安全、稳定运行。工艺流程简图如图1所示。
1.1 主控制系统
(1) 主控制系统正常开机运行:引自厂区原有空压机站的压缩空气气路控制系统电磁阀打开, 接通气路, 用于氨水喷射系统喷枪进退动力及还原剂溶液微细雾化并喷射入分解炉中, 同时持续监测气压值是否正常;接着窑尾分解炉上开孔设置的氨水喷射系统4个套筒门打开后, 对应安装的氨水喷射系统4根喷枪进入工作位置;然后当氨水存储系统的氨水储罐液位处在下限值以上时, 打开氨水供应系统入口处氨水管路上的电动球阀, 采用功率为1.5k W的可调速一用一备水泵加压向喷枪供应氨水, 氨水供应系统出口处设置流量监测, 2台水泵入口处分别设置1个电动球阀进行切换。
(2) 主控制系统正常停机运行:关闭氨水供应系统入口处氨水管路上的电动球阀;停止氨水供应泵运行;接着氨水喷射系统喷枪退出工作位置;然后关闭气路控制系统电磁阀;最后氨水喷射系统套筒门关闭以防止外界冷空气进入窑系统, 同时可防止分解炉高温辐射伤及工作人员及周围设备。
1.2 辅助控制系统
(1) 供应氨水管路清洗控制。当系统需长期停运或氨水管路检修时, 主控制系统正常开机运行状态下关闭氨水供应系统入口处氨水管路上的电动球阀, 然后打开氨水供应系统入口处清水管路上的电动球阀。经清水冲洗10min后主控制系统停机运行;
(2) 氨水存储系统监测及控制。氨水储存系统包含1个50m3氨水储罐以及1个废液池, 当检修时使用1台功率为2.2k W的废液泵将氨水储罐内氨水抽出至废液池。废液泵由工作人员现场控制。氨水储罐上设置储罐温度、储罐液位、室内氨气浓度监测。
(3) 清水喷淋系统控制。氨水的挥发性很强, 当氨水事故泄漏时应急启动清水喷淋系统吸收空气中的氨气, 以降低空气中氨气浓度保障人身安全。氨水若遇高热, 容器内压增大, 有开裂和爆炸的危险, 当监测到氨水储罐温度高于限值时启动清水喷淋系统, 以降低氨水储罐温度, 防止储罐开裂、爆炸。清水喷淋泵功率为7.5k W一用一备, 2台水泵入口处分别设置1个电动球阀进行切换。
(4) 氨水接收系统控制。外购氨水运输至厂区后, 通过水泵将罐车内的氨水输送至氨水储罐, 水泵功率为5.5k W一用一备, 由工作人员现场切换、控制。
2 电气自动化配置设计
通过上述分析熟知工艺意图, 在满足工艺要求的前提下, 我们再结合原厂区现场情况进行如下针对性分析, 并根据分析结论完成改造SNCR脱硝工程中的电气自动化配置设计。
2.1 供配电
氨水接收、储存、供应系统及清水喷淋系统均设置在新建SNCR脱硝装置车间内, 主要用电负荷集中, 我们增设1台配电柜AT, 内设电源进线、喷雾1#泵 (变频控制) 、喷雾2#泵 (变频控制) 、喷淋1#泵、喷淋2#泵、氨水接收1#泵、氨水接收2#泵、废液泵电机、控制柜AC电源、照明配电箱、控制电源共11个回路。其中氨水接收泵、废液泵回路采用电气硬连锁并设置现场按钮盒作为人工启停控制, 氨水接收泵现场按钮盒设置#1泵、#2泵控制转换开关。
2.2 自动化
自动化控制系统包含主控制系统以及辅助控制系统中的供应氨水管路清洗控制、氨水存储系统监测、清水喷淋系统控制。我们增设1台控制柜AC。在与业主的沟通中得知原生产线中控采用西门子S7系列CPU控制系统, 中控主站为S7-400CPU, 窑尾现场控制从站为S7-300CPU。S7-200CPU达不到SNCR系统对数据处理能力的要求, 需在控制柜AC内设1套S7-300CPU为核心的主控制模块及其附属IO模块。控制柜AC柜面安装西门子触摸屏作为HMI (人机交互界面) , 可对控制系统进行控制操作以及显示各监测参数。因SNCR脱硝装置车间离中控较远, 且窑尾现场控制从站不能既做从站又做主站, 而SNCR脱硝装置控制系统送至中控的信号点数不多, 窑尾现场控制从站IO模块有足够备用点, 故舍弃SNCR脱硝装置控制系统S7-300至中控S7-400直接通信方式, 采用IO信号硬接点方式将信号送入窑尾现场控制从站, 再经原窑尾现场控制从站至中控主站通信方式将信号送入中控对SNCR脱硝装置控制系统进行监控。
按照SNCR系统工艺流程分析完成控制系统编程。
2.2.1 主控制系统
(1) 主控制系统正常开机运行控制程序逻辑简图如图2所示。
正常运行过程中持续监视氨水储罐液位是否处于限制以上, 当低于限值时, 停机运行。
主控制系统正常停机运行控制程序逻辑简图为图2粗箭头所示。
2.2.2 辅助控制系统
(1) 供应氨水管路清洗控制程序逻辑简图如图3所示。
(2) 清水喷淋系统控制程序逻辑简图如图4所示。
(3) SNCR控制系统通过IO硬接点将信号传输至窑尾现场控制从站, 可在中控窑尾控制站上位机对SNCR控制系统进行组态、监控, 传输信号见表1。
(4) 如前 (1) 、 (2) 、 (3) 所述已完成工艺流程对电气自动化的基本要求。为保证SNCR系统安全稳定运行, 将控制系统进一步完善。
系统开机后进行自检, 同时满足以下条件才可继续开机:水泵停机、套筒门关闭、喷枪处于非工作位置、电磁阀处于失电状态、氨水液位处于下限值以上、气压值满足工艺要求、储罐内压力低于限制、储罐温度低于限制等, 当不满足开机条件时系统给出相应故障点报警并显示于触摸屏上。
SNCR系统运行过程中持续监测各温度、液位、气体浓度、压力等。当温度接近限制时报警, 高于限值时停机运行;当液位低于2倍下限值时轻度报警, 低于1.5倍下限值时重度报警, 低于下限值时停机运行;气体压力异常报警并显示于触摸屏上。
控制柜AC柜面上触摸屏可设置控制模式转换 (手动/自动/远控) , 当选择手动模式时, 可在触摸屏上手动分步控制, 以方便设备调试或检修;当选择自动模式时, 可在触摸屏上启动控制系统, 系统将自动完成图1控制顺序;当选择远控方式时, 则可由中控对控制系统进行控制。
3 施工调试
SNCR脱硝装置主要用电设备集中在新建SNCR脱硝装置车间内, 将新增配电柜AT、控制柜AC均置于脱硝装置车间内。施工过程中发现套筒门及喷枪信号线 (KVV500-14*1.5mm2/枪*4根枪) 、出口气压信号线 (JYPV-3B-2*2*1.0mm2) 、气总阀信号线 (KVV500-3*1.5mm2) 的起点为SNCR脱硝装置车间, 终点为窑尾框架分解炉平面, 电缆量大, 路径上原厂区桥架已处于满载状态, 无法增敷电缆, 需增设桥架, 这极大地增加了施工周期、人工成本, 后更改方案, 在分解炉平面增设控制柜AC2, 内设S7-300的远程IO模块, 将上述信号在控制柜AC2集中连接后通过PROFIBUS-DP总线与控制柜AC通信。使得以SNCR脱硝装置车间为起点, 窑尾框架分解炉平面为终点的电缆仅有电源线 (VV1000-4*2.5mm2) 、信号线 (PROFIBUS-DP总线) 。从而在SNCR脱硝装置车间与现场、SNCR脱硝装置车间与窑尾电控室 (SNCR脱硝装置控制系统电源进线) 间的电缆仅有3根。这样做虽然增加了远程IO模块及电控柜AC2的设备成本, 但降低了电缆成本、降低了桥架敷设成本 (穿管敷设即可) 、降低了电缆放线施工难度、节约施工周期。
其它脱硝装置车间内电线、电缆沿桥架及穿管混合敷设方式明配至各设备。
机旁按钮盒安装高度1.3m, 电气装置外露部分接地。
4 结语
该SNCR脱硝装置改造完成后, 操作简单, 运行情况良好, 脱硝效率达60%以上。关于此系统电气自动化技术特点总结为以下几点:
(1) 易改造。整个电气自动化配置在满足工艺要求的前提下安全稳定, 简单明了, 改造过程中对原生产线的改动做到了最小, 仅需窑尾配电室提供一个总电源以及17个IO信号点, 施工过程对原生产线无任何影响, 供配电及自动化与原生产线的搭接点少, 且不影响原生产线运行;
(2) 造价低。新增配电柜AT、控制柜AC、控制柜AC1、电缆、按钮盒及相应附件, 尤其是采用远程IO方式节省了电缆、桥架的采购成本、施工成本;
(3) 适应性强。SNCR脱硝装置自动化控制系统与中控的通信方式采用IO硬接点信号传输, 无论原有生产线为何种控制系统, 均不存在通信兼容性问题。
参考文献
新型干法水泥窑 篇7
1 现状
1.1 铜川市城市垃圾产生现状
铜川市现有人口86万人, 城市人口45.6万人, 城区总面积42km2, 主要居住在以王益区、印台区、耀州区、新区和宜君县中心区;目前, 每人每天产垃圾量为1.10kg/ (人.天) [1], 城市生活垃圾产生量为501.6t/d, 年产垃圾18.3084×104t。按照铜川市1997年垃圾调查结果, 铜川市垃圾成份为粉末灰、其他 (不能回收的无机物) 、有机物、废纸、塑料、玻璃、金属, 所占比例分别为:31.1%, 20.3%, 19.5%, 9.0%、7.3%、7.3%、5.4%;垃圾理化性能分析, 密度为644.1 kg/m3, 水分、灰分、可燃分比例分别为:17.3%、41.8%、40.9%[2]。近年来, 随着生活水平、城市气化率的逐步提高, 生活垃圾中的水分、可燃份不断增加, 灰分有所降低。
1.2 铜川市垃圾处理现状
铜川市垃圾处理主要包括卫生填埋、堆肥、焚烧等, 其中卫生填埋占98%以上[3]。目前已建成并投入使用的是铜川市新耀垃圾处理场, 其余2家在建的垃圾处理厂分别是铜川北市区垃圾处理场、宜君县生活垃圾填埋场, 共占用土地842亩, 服务年限为11a~26a, 可以满足全市城市生活垃圾的处理量。3家垃圾处理厂全部投入使用后, 处理规模可达到625t/d。
1.3 铜川水泥产业现状
水泥产业是铜川的传统支柱产业之一, 规模以上水泥企业21家, 水泥生产线10余条。其中, 日产4500/5000t的生产线7条, 日产2000/2500t的生产线4条。距离市区10kg内的企业4家, 10km外的2家。
1.4 铜川市水泥窑协同处理生活垃圾规模及总量
干法水泥窑协同处理生活垃圾规模化处置时因水泥窑内的反应是以固相反应过程为主, 入窑干生料混合物成分的均匀和稳定对窑内物料的煅烧具有先决的基础性作用, 而对比于正常的生产过程, 引入生活垃圾处置将显著降低入窑干生料的均化效果, 因此需要注意确保加入窑系统的物料的成分的稳定和总量的平衡。通常, 一条5000t/d干法水泥产线, 处理规模为300t/d, 2500t/d的干法水泥生产线, 处理规模为200 t/d。考虑到水泥产能的分布, 长距离运输的负荷以及在输送过程中的抛洒对环境的负面影响, 可以选择在距离王益区、耀州区和新区规划区人口密集区域较近的水泥企业作为生活垃圾协同处置的企业, 宜君县附近无水泥企业, 可以暂不考虑。经过筛选, 铜川声威建材有限责任公司、陕西凤凰建材有限公司距离城市在5km范围内, 可以优先考虑作为协同处置城市生活垃圾的试点企业, 此后可以逐步扩大到其他企业。由此计算, 铜川市水泥企业协同处理城市生活垃圾量可以达到2000 t/d, 除了可以满足铜川市生活垃圾的处理外, 还可以为相邻城市如西安市提供服务。
2 工艺、特点及对水泥干窑的改造
2.1 工艺
干法水泥窑协同处置城市生活垃圾采用水泥企业原有预热窑外分解的回转窑生产工艺, 采取垃圾分选焚烧的处置方法, 将不可燃垃圾组分同石灰石原料破碎后和粘土、铁粉等按一定比例配合, 磨细成适当成份的生料, 通过可燃垃圾组分和煤炭的混合燃料, 将生料在窑内煅烧成熟料, 再将熟料添加石膏、粉煤灰、矿渣等按一定比例混合, 磨制成水泥。其工艺流程分为垃圾预处理工艺流程和垃圾焚烧工艺流程。垃圾预处理工艺流程须在现有水泥企业内建设一定的配套工程, 对垃圾进行处理, 达到和水泥原料及燃料一同焚烧的要求;垃圾焚烧工艺是在现有水泥工艺的基础上, 按照焚烧垃圾对水泥工艺的影响, 为消除影响而增加或对原有生产线进行改造, 以满足生产需求。
2.2 工艺特点
干法水泥窑协同处置城市生活垃圾, 主要是利用水泥窑的一些指标可以满足垃圾处理条件。
2.2.1 处理温度高, 可以保证有机物的完全分解。
干法回转窑内物料烧成温度在1450℃, 高温下生活垃圾中主要有机物的有害成分焚毁率可以达到99.9%以上[4], 几乎完全被分解。
2.2.2 焚烧空间大、筒体旋转, 有利于垃圾均匀、稳定焚烧。
水泥干法回转窑的旋转筒体, 直径3.0m~5.0m, 长度45m~100m, 以100rpm/h~240rpm/h[4]的速度旋转, 可以接受处理大量的垃圾。
2.2.3 焚烧停留时间长, 有效防止二恶英产生。
物料从窑尾到窑头总停留大于20min, 且气体在高于1300℃温度的停留时间大于4s, 因此二恶英在分解炉中能够完全分解, 避免二恶英类物质的二次生成。
2.3 对水泥窑的改造
2.3.1 旁路排风系统
由于垃圾成分中的挥发性元素和Pb、Cd、As和碱金属氯化物、碱金属硫酸盐等物质在窑内的过度积累, 在焚烧过程中会对水泥生产带来一定的负面影响, 因此须对原有生产线进行一定的改造, 加装旁路排风系统定期放风以适应垃圾焚烧的要求[4]。具体方法是在窑尾设置旁路放风系统, 将富载有干扰元素氯的烟道气排出系统之外, 以解决或避免干扰元素在回转窑或预分解系统内富集, 影响水泥生产系统的正常运行和产品质量。
2.3.2 窑灰排放系统
为了解决挥发性元素Hg、Tl在水泥窑内的过度累积, 应对定期对烟气除尘器收集的窑灰进行排出, 保证水泥窑外循环系统正常运行, 须在窑尾烟尘除尘器部分加装排灰系统[4]。
3 预处理及配套工程
为了满足水泥窑协同处置的要求, 须对生活垃圾进行预处理, 包括包括储存, 分选和分类, 压缩脱水、烘干, 破碎, 计量, 配伍、搅拌、混合等环节。按照各环节的需求须配套建设一定的工程, 以满足生产需求。
3.1.1储存
城市生活垃圾由环卫部门收集、运输至水泥企业后, 在进行分选、破碎前需进行暂时储存。根据日产5000t水泥生产线可消纳300t生活垃圾核算, 以铜川声威建材有限责任公司为例, 考虑到水泥企业由于设备故障、检修等引起的停产等, 须增加一部分存储空间, 因此须建设一座储存量为700t的生活垃圾堆放车间, 就近储存王益区每天产生的生活垃圾, 可以满足垃圾处理的日产日清要求。
3.1.2分选和分类
相比较于其他大中城市, 铜川市属于较为落后的城市, 生活垃圾没有经过分类和控制, 是一种混合型垃圾。因垃圾成份复杂, 须在分选车间进行分选, 分选时须进行针对性的处理, 否则, 将会对系统安全、水泥产品质量和环境带来不可控的影响。应将工业垃圾、医疗垃圾、易燃、易爆、易挥发、有毒有害和具有放射性的废弃物、含重金属废料、氯含量较高的塑料制品、轮胎予以挑选。
分选出对水泥生产系统有影响的几类物质后, 对其余垃圾进行分类, 按照可燃物和不可燃物将生活垃圾分为可燃组分、不可燃组分。其中, 可燃组分包括纸类、竹类、纺织物、蔬菜植物类、剩饭菜等, 可作为替代燃料;不可燃组分包括玻璃、砖瓦、渣土、石子等, 作为水泥生产的替代原料。
3.1.3压缩脱水、烘干
城市生活垃圾含水量较大, 且随季节发生较大变化, 在雨水较多的天气中, 水分含量大幅增多, 需要采取物理压缩脱水和烘干对其进行处理。机械挤压脱水, 将其水分控制在40%~55%[5], 然后通过烘干系统, 水分可降至30%。烘干垃圾所需热量由水泥生产余热发电站供给, 铜川声威建材有限责任公司二期水泥熟料生产线工程已配套建设装机容量为9.0MW的余热发电站, 可以为垃圾烘干提供热源, 不须额外增加工程。由于烘干过程会产生一定量的臭气, 因此, 此环节需要在车间设立强制通风装置, 对抽取到的臭气利用活性炭或其他方式进行处理, 达标后排放。
3.1.4破碎
为保证水泥生产稳定、正常进行, 保证产品质量和产量, 分选后的垃圾按照可燃物和不可燃物两类进行破碎、筛分, 破碎环节应根据垃圾组分特性将其破碎至符合要求的物料、燃料。
3.1.5计量
为了不影响水泥产品质量, 需要按照垃圾成份对水泥产品的影响计量垃圾重量, 以一定比例掺入生料中作为辅助原料, 另一部分掺入燃料中作为燃料使用。根据水泥配料计算, 辅助原料和燃料垃圾量在水泥生产配方中不超过10%, 以6%计算, 一条5000t/d水泥生产线, 可接纳垃圾量300 t/d。
3.1.6配伍、搅拌、混合
经计量的辅助原料和燃料垃圾和水泥原料及燃料混合后, 须按比例进行配伍, 在各自的车间搅拌混合均匀后可以按照原料和燃料进行投加。
3.2 配套工程
垃圾预处理过程须配套建设垃圾储存池, 分选车间, 压缩、烘干车间, 破碎车间、计量、配伍、搅拌、混合车间等, 除此之外, 还需要建设其他配套工程, 如压滤液和渗滤液池、污水处理工程等以满足生产需要。
3.2.1 压滤液和渗滤液储存池
由于垃圾储存、压缩、脱水过程中的压滤液和渗滤液产生量较大, 每天可产生150t, 须配套建设一座500m3的储存池, 对每天产生的废水进行收集储存。
3.2.2 污水处理工程
污水处理工程需在原水泥企业污水处理基础上进行改造, 适应含有大量有机污染物的污水处理系统, 处理后的污水经城市污水管网排入污水处理厂进一步处理。
4 结语
铜川市利用水泥生产的有利条件, 通过对原有生产线的改造, 建设预处理配套工程, 协同处理城市生活垃圾, 不但可以有效解决卫生填埋法处理生活垃圾对土壤的占用, 实现垃圾减量化, 可燃垃圾变热能, 可实现垃圾资源化;同时可以有效消除焚烧带来的二恶英和重金属污染, 实现垃圾处理安全化, 是目前至今后很长一段时间处理生活垃圾的一种方向性手段, 是生活垃圾处理的一个环保方式。
摘要：依托铜川市现有丰富的水泥工业资源协同处理城市生活垃圾, 通过对水泥窑进行一定的改造, 使其适应垃圾处理的要求;同时, 对生活垃圾预处理, 将其作为水泥生产的燃料和原料参与水泥生产, 不但降低了水泥生产的成本, 同时又实现了垃圾的无害化处置。
关键词：水泥窑,处理,生活垃圾,研究,铜川市
参考文献
[1]崔宁, 高文玲, 杨晓娟.铜川市环卫设施规划[J].环境卫生工程, 2009, 17 (1) :26-32.
[2]王陆军.铜川市垃圾成份调查研究[J].宝鸡文理学院学报, 2001, 21 (3) :230-232.
[3]郭峰, 蔡欢.关中地区生活垃圾处理现状及对策[J].城市建设理论研究, 2012, 33 (25) .
[4]水泥窑协同处置垃圾工程设计规范GB 50954-2014[S].
新型干法水泥窑 篇8
1.1 原、燃材料化学分析
所使用的原材料化学成分见表1。
从表1 可以看出, 由于矿山中石灰质原料基本属于泥灰岩性质, 石灰石与泥土丛生在一起, Ca O品位非常低, Al2O3:2.8-2.9%, Si O2:12.0-13.0%, Fe2O3:1.0-1.5%, 与高品位石灰石相比, 具有天然混合料的某些特性, 只要能够合理搭配, 控制到位, 使其成分逐步接近于生料化学成分, 则完全可以加以利用, 变废为宝, 在生料配料上实现创新与突破, 进一步降低生料配料成本, 延长矿山使用年限, 实现可持续性发展。
2 生产应用
2.1 配料方案
根据矿山超低品位石灰石的特点, 我公司采用“一高一中一低”的配料方案, 即高硅率N、中饱和比KH、低铝率P。具体配料方案为KH=0.890±0.02, N=2.75±0.1, P=1.50±0.1。该方案充分考虑了符合了矿山石灰石低钙、高硅、高镁, 品位差等一系列不利因素的影响。
2.2 原燃材料预均化
2.2.1 石灰石预均化
第一做好预检。对外购及自备矿山炮眼样及时预检, 动态掌握石灰石下料质量, 并根据预检质量情况, 做好搭配。
第二严控堆料均化。随时监控石灰石堆料质量及加权数据, 当堆料质量出现较大变化时, 及时启动应急措施。
2.2.2 自动配料系统
2012 年我公司引进一台在线分析仪, 即跨带式CBX中子激活瞬发γ射线活化分析设备, 实现实时检测, 动态调节。该系统具有以下优点:
1) 能够实现准确、高效、实时的工艺过程控制。1 分种检测一次各原材料化学成分, 实时调整配比。相比每小时人工取样, X射线荧光分析仪分析数据再调整, 该系统更准确、高效, 并且消除了采样环节导致的误差。
2) 数据更加准确。可以准确测量胶带输送机上输送的大宗物料, 分析结果与物料粒度大小、物料类型及胶带输送机的输送速度无关。
3) 最大限度地利用低品位石灰石。限于人工取样代表性较差、荧光分析仪做样偏差较大, 在线分析仪可以快速分析和调整配比, 所以可以在稳定成分的前题下合理配矿, 减少剥离层带来的资源浪费和环境污染。
2.2.2 原煤预均化
对进厂煤质量情况做好标识, 根据质量要求下达搭配通知单, 同时对煤堆料机进行了调整, 最大限度地保证了堆料机匀速行车堆料, 堆煤过程由原来几种煤搭配, 按顺序单一将一种煤所需吨位全部上完, 再上另一种煤所需吨位调整为几种煤搭配, 按比例循环上, 一层压一层, 大大提高了堆煤均化效果。
3 窑系统煅烧
3.1 适当降低炉温、尾温和入窑分解率 (90~95%) 能够一定程度上缓解结皮。
3.2 采用高硅率、低铝氧率配料方案有助于窑内结圈、结皮的缓解, 但是因高硅料易烧性差, 适当降低生料细度, 有利于煅烧。
3.3 采用高热值低灰分优质煤 (收到基≥5800kcal/kg) 是煅烧的基本保证, 同时要控制煤粉细度不要过粗, 煤的内水不宜过高, 最好≤2.5%。
3.4 保证煤粉充分燃烧、提高窑头火力强度, 加强窑内煅烧有助于提高窑的适应性保证熟料质量。
4 产品质量
熟料化学全分析数据及物理指标见表2、表3, 从表中可以看出:
4.1熟料三率值在控制范围以内, 达到国标及公司内控指标要求。
4.2 熟料3 天、28 天强度呈下降趋势, 主要原因是随着矿山的开采, 石灰石资源匮乏, 品位呈下降趋势。但通过严格的过程质量控制, 狠抓源头, 熟料质量仍较好。
5 结论
新型干法水泥窑 篇9
1 带三次风管过热锅炉余热发电系统检测结果分析
此类系统较常规系统增加了一个三次风管过热锅炉 (简称ASH炉) , 一部分三次风经过ASH炉, 窑头AQC炉和窑尾SP炉产生的低压蒸汽通过ASH炉后温度提高100℃以上, 压力提高1.0MPa以上, 从而可较大幅度地增加发电量。出ASH炉热风与另一部分三次风汇合进入分解炉, 入分解炉的三次风温度从原来的850~950℃降低到580~650℃。从发电的角度看, 增加ASH炉使发电量和发电效率都有明显增长, 并且高温三次风的热量与低温废气热量分级利用, 从原理上来说比较合理。
L厂2 500t/d生产线采用了此类余热发电系统, 我们于2007年对该生产线及余热发电系统进行了全面热工检测。测定期间熟料产量为2817.0t/d, 熟料烧成热耗为3475.99kJ/kg。余热发电系统的主要测试结果见表1~表2。检测期间余热发电系统最高发电功率6 003kW, 最低5 100kW, 平均5 472kW。
各余热发电锅炉的热平衡计算结果参见表3。
三锅炉实际用于余热发电锅炉的热量总计:
据此计算得到测定期间余热发电系统实际热利用效率:
如果只考虑SP炉和ASH炉进出口的气体热焓差, 以及进入AQC炉的热量 (锅炉出口热量属于不可利用热量) , 以此为基准计算的热利用效率 (在此定义为表观热效率Φb) , 则:
单位熟料发电量为46.62kWh/t。而目前状况较好的纯低温余热发电系统仅为32~40 kWh/t, 较差的甚至低于30 k Wh/t, 因而可以看出发电量确实明显高于常规纯低温余热发电系统。热利用效率也因不同温度热能的分级利用而明显提高。
但是, 此类余热发电系统对于窑系统有两个必不可缺的基本要求:其一是需要分解炉容积大, 煤粉燃烧时间长;其二是厂方所用煤质优良, 煤粉着火点低, 燃尽特性好。只有这样, 才能在三次风温降低200℃以上的情况下仍然能够达到比较理想的燃烧效果, 从而保证系统的稳定运行。L厂另外一条2 000t/d生产线后来也增加了ASH炉, 但由于分解炉容积过小, 且是小窑头罩, 三次风温度也比较低, 使得不仅发电量远远达不到要求, 而且分解炉煤粉燃烧状况严重恶化, 还导致了系统产能严重降低的后果。
单从经济效益比较, ASH炉的存在使得入炉三次风温度降低, 此部分减少的热耗可以认为就是对烧成热耗增加的最小幅度, 而且随着烧成热耗的增加, 出预热器废气热损失还会有所增加。本系统计算得到入炉三次风热焓减少了151.14kJ/kg, 以此计算, 相当于每年需要增加煤耗6259.94t。按较常规较好的系统多发电10kWh/t考虑, 发电系统与烧成系统同步, 运转率均达到90%, 则相当于每年可多发电925.38万kWh, 以每kWh产生实际效益0.4元考虑, 相当于增加效益370.15万元。若煤价低于591元/t, 则发电效益优于多耗煤的费用, 若煤价超过591元/t, 则发电效益反而低于耗煤需要支出的费用。而随着能源危机的不断加剧, 煤炭价格的不断提高, 这种利用部分三次风热焓提高发电量的取热方式将会失去其优势。
2 降低烧成热耗与增加发电量的关系分析
SY的生产线采用四级预热器和海川公司复合闪蒸补汽式纯低温余热发电系统, 熟料设计产量为3 200t/d, 设计发电功率为7 900kW。我们分别于2008年10月和2009年7月对该生产线及纯低温余热发电系统进行了热工检测。
2008年10月检测期间, 该生产线熟料产量为3 189t/d, 熟料烧成热耗3 624.4kJ/kg。C1出口气体温度达到420℃以上, 发电功率达到7 010kW, 合单位熟料发电量52.76kWh/t。
2009年7月, 由于烧成系统操作参数的优化, 使得热工检测期间烧成系统的总体情况明显优于2008年10月时的状况。不仅熟料产量从3 189t/d增加到3 214t/d, 而且熟料烧成热耗由3 624kJ/kg降低到3 500kJ/kg, 减少了124kJ/kg (约3.42%) , 热回收效果有较明显改善。虽然发电功率有些影响, 降低到6 475.2kW, 但节煤效果明显。
两次热工检测期间的参数及指标对比见表4。
以年运转率90%、煤价560元/t考虑, 按当前熟料产量, 每年可节煤5 498.5t, 折合307.9万元。而发电功率减少了535kW, 相当于年发电减少421.8万kWh, 按每k Wh产生效益0.4元考虑, 相当于减少发电效益168.7万元。与节煤成本比较, 相当于净增加效益近140万元。因此, 优化烧成系统的操作控制, 提高能源利用效率, 要远远优于片面追求发电功率。当前全厂系统的总能源利用效率和企业经济效益均较2008年10月检测期间要好得多。
因此, 有些厂家有意识增加烧成用煤量来提高出C1气体温度, 以求达到增加发电量的做法是不可取的, 也是十分不经济的。尽可能提高烧成系统热效率, 降低烧成热耗, 才是提高水泥企业效益最根本也是最有效的方法。
3 四级与五级预热器窑的综合比较
刺山厂 (CS) 与池州厂 (CZ) 4号线均为5 000t/d生产线, 所用预热器的类型及规格基本相同, 分解炉总体结构和容积也很接近, 所不同的是CS厂为了增加余热发电系统的发电量采用了四级预热预分解系统, 而CZ厂采用五级预热预分解系统, 两者采用相同类型的纯低温余热发电系统, 因而具有较好的可比性。
两条线热工检测期间的基本生产参数与余热发电系统基本参数见表5。
从表5看出, CS厂总体情况比较正常, 熟料产量超过设计产能6%以上, 但热耗明显高于带五级预热器的窑系统 (实际热耗一般为3 094~3 178kJ/kg) 的生产线, 与2 500 t/d级生产线 (实际热耗一般为3 262~3 512kJ/kg) 的接近。
与产量相近的CZ厂4号线的出C1气体参数比较 (见表6) 可以看出, CS厂出C1气体量增加了近10%, 温度增高了50℃, 使得该部分的热损失增加了216kJ/kg。预热器级数少一级是热耗偏高的主要原因。而这还是在CZ厂采用劣质无烟煤, 煤的质量远低于CS厂的情况下的结果。
与熟料产量、预热器和分解炉结构都比较类似的CZ厂4号线比较, CS厂熟料烧成热耗增加了394.4kJ/kg, 相当于平均熟料产量5 500t/d, 运转率90%时年耗煤总量要增加29 061t。按照煤价580元/t考虑, 每年要多支出煤价1 685.56万元;即使仅仅考虑两条生产线的热耗是废气热损失一项所造成, 即仅仅考虑废气带走热损失的差值215.8kJ/kg, 年耗煤总量也要增加15 906.26t, 需要比五级预热器窑多支出煤价922.35万元。而该生产线平均发电功率比CZ厂4号线的增加了8 434-6 500=1 934kW, 年发电量可增加1 524.77万kWh, 按1k Wh发电量增加实际效益0.4元考虑, 年可增加发电效益609.91万元, 但综合效益远低于五级预热器窑系统。因此, 无论从能耗还是实际效益来看, 采用四级预热器的窑系统来增加发电量的做法都是不经济的。因而建议各厂家在增加带纯低温余热发电系统的新生产线时还是应该采用五级预热器。
4 结论与建议
1) 带纯低温余热发电系统的生产线应当尽可能采取措施提高烧成系统的热回收效率, 有些厂家有意识增加烧成用煤量来提高出预热器气体温度, 以求达到增加发电量的做法是不可取的, 也十分不经济。
2) 带ASH炉的余热发电系统能够显著增加余热发电量, 也能提高发电系统热利用效率, 但增加了烧成热耗, 使得生产成本提高, 在煤价比较低廉时有较好效益, 但煤价超过590元/t时则反而降低企业经济效益。
3) 采用四级预热器虽然提高了出预热器气体温度, 较大幅度地增加了发电量, 但与熟料产量比较接近、采用劣质无烟煤作燃料、带五级预热器的生产线相比较, 因其热耗增大而增加的用煤成本要远远高于余热发电系统发电量增加所产生的效益。因此, 采用四级预热器的窑系统来增加余热发电系统发电量的做法是不够经济的。在建设增加带纯低温余热发电系统的新水泥生产线时, 建议采用五级预热器。这不仅能够提高企业效益, 而且能够减少CO2排放量, 利于环保。
参考文献
[1]唐金泉, 常子冈, 唐兆伟.提高回转窑纯低温余热发电能力的途径[J].水泥, 2005 (5) :10-16.
[2]文柏鸣, 曹华.预分解窑余热发电系统配置的合理性探讨及技术方案[J].新世纪水泥导报, 2008 (2) :6-11.
新型干法水泥窑 篇10
1 烧成工段主机设备
烧成工段主机设备见表1。
2 进厂原燃材料化学分析
公司收购原燃材料的化学分析结果分别见表2、表3。
/%
3 原因分析
烧失量又称灼减量, 即将样品在950±25℃的高温炉中灼烧所排出的结晶水, 碳酸盐分解出的CO2, 硫酸盐分解出的SO2, 以及有机杂质被排除后物量的损失与低价硫、铁等元素氧化成高价的代数和。由此可以分析熟料烧失量过高的几点原因:a、物料的分解率偏低;b、煤粉质量较差, 且有害成份偏高;c、煤粉质量控制指标 (水份、细度) 合格率偏低或不合理;d、喷煤管位置过低或过于偏料, 存在煤粉被物料包裹未燃烬;e、分解炉煤粉燃烬率低, 呈现后燃现象;f、喷煤管火焰不集中, 热力强度不够, 火焰温度偏低。g、配料方案不合理。
4 解决措施
4.1加强工艺管理, 优化工艺操作参数
(1) 为响应西南水泥总部降本增效方案, 并结合附近原燃材料质量情况, 烟煤进厂热值偏低, 且属于低挥发份的煤种, 这种煤燃烧速度偏慢且煤粉燃烬率偏低, 针对这种煤质主要采取严格控制进厂和煤粉的水份, 降低煤粉细度。进厂煤水份干季≤6.0%, 雨季≤8.0%, 煤粉水份≤1.2%, 细度≤4.0%, 提高煤粉的燃烧速率, 减少煤粉后燃现象。
(2) 调整配料方案, 提高配料方案的适应性:由于当地石灰石资源的限制, 进厂石灰石Mg O含量偏高, 对窑煅烧影响较大, 配料方案的有效性和熟料率值的稳定性是熟料质量控制的核心内容之一, 它关系到烧成系统窑热工制度的稳定以及窑的优质高产, 自2013年10月开始从配料上改变熟料易烧性, 提高熟料质量, 降低熟料f-Ca O, 采用“两高一中”配料方案 (即KH=0.90±0.01, n=2.8±0.1, P=1.6±0.1) 。由于石灰石中Mg O含量达到1.94%, 熟料中Mg O含量将达到2.7%左右, 此时熟料中相当于增加了2.0%的Fe2O3, 采用常规配料方案必然会给窑系统的安全稳定运行带来很大影响。基于对Mg O影响煅烧机理的认识, 我们认为要消除高Mg O对烧成的影响, 主要通过突破常规配料中熟料三率值的设定, 在稳定熟料KH的前提下, 提高n和p, 减少Fe2O3含量, 减缓Mg O对液相量的影响, 相应减缓结大球的趋势;同时n的增加, 也增加了C2S和C3S的生成量及熟料的烧成温度, 以利于提高熟料强度;在回转窑操作时要加大窑尾风机风量, 尽量减少窑内还原气氛;加快窑速, 以最大限度降低窑内填充率, 强化熟料冷却。
(3) 更换燃烧器并重新定位。
由于原燃烧器火焰发散, 火焰不集中, 势力强度不够, 火焰温度偏低, 虽f-Ca O不高但熟料的致密性相对偏低, 利用检修期间更换使用史密斯的新型四通道燃烧器。更换后重新对燃烧器位置进行定位, 由原来的 (-2.5, -3.5cm) 位置调整为 (-2.0, -2.0cm) , 略偏下偏料, 有效缓解了由于煤粉燃烧不完全被物料包裹的机率, 提高煤粉燃烬率。
(4) 对分解炉燃烧器位置进行改造, 提高风煤混合和燃烬率。
分解炉燃烧器在使用过程中主要表现为一是涡壳结皮严重, 局部高温, 靠三次风管进风口位置经常性结皮, 且较慢清理;二是分解炉煤粉燃烬率低, C5和分解炉出口温度呈现倒挂现象, 呈现后燃情况, 对此进行技改。使煤粉沿煤管喷出, 在炉内形成涡壳旋转, 使炉内具有合理的三维流场, 有利于物料在炉内的分散、均布。使物料同煤粉、热气流充分进行混合和热交换, 同时也延长了物料在炉内的滞留时间, 提高炉内固、气滞留时间比, 这样就能使物料和煤更充分混合燃烧。
(5) 强化篦冷机操作, 提高二次风温。采取厚料层操作, 使冷却风与熟料有充分的热交换条件, 增加风料接触面积和延长接触时间, 充分的热交换使热熟料得到有效的冷却并提高冷却熟料后的热风温度, 同时一段和二段风机阀门为全开有利于热回收, 为提高二次风温和熟料质量创造有利条件, 一段篦床熟料厚度由原来的400mm左右提高到现在600~800mm, 一室篦下压力由原来的4 200pa提高到现在6 000~7 500pa, 由于采用厚料层操作, 提高气体同熟料的热交换效率, 使得二次风温由原来的980~1 010℃提高到1 070~1 100℃, 提高了煅烧温度, 同时也提高对KH、SM较高的物料的适应性, 提高硅酸盐矿物总含量。
5 结束语
通过以上措施, 熟料烧失量趋于正常值, 这次主要从配料方案、燃烧器性能和位置、工艺操作参和煤粉燃烧情况等进行调整, 窑系统热工制度也趋于稳定, 物料的稳定性有所提高, 熟料质量也有了稳定的提高。
摘要：分析了某水泥公司水泥生产线烧失量高的原因及危害, 归纳总结了解决问题的措施及办法。